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居然大厦中国建筑金属结构信息网空间倾斜柱施工的测量与控制

作者：刘 闯 等    
时间：2009-12-22 20:26:03 [收藏]
居然大厦中国建筑金属结构信息网深化设计利用Xsteel对建筑主结构建模，将倾斜柱进行有效分段，利用全站仪进行空间坐标定位，将相关信息反馈到钢柱加工厂，中国建筑金属结构信息网加工厂将施工过程中的误差作为下一节柱加工的预调值，以达到对建筑物整体控制的目的。
    关键词：深化设计 全站仪 空间坐标 预调值

    引言
    随着人们对建筑视觉效果的追求，建筑设计、施工等行业水平的不断提高，各类倾斜建筑相继出现。西班牙马德里市的欧洲之门（倾斜角度15度），中国中央电视台新台址（倾斜角度6度），与前两倾斜建筑相比，居然大厦更具特色。

    工程概况
    本工程位于北京市东城区海运仓危改区，总建筑面积59187m²,其中地上建筑面积40767 m²，地下建筑面积18420 m²。地下3层，地上17层。结构形式：地下部分为钢筋混凝土框架剪力墙结构，地上部分为钢框架和钢筋混凝土筒体组成。整个结构复杂，场地狭小；地上钢柱都为倾斜柱，建筑整体呈沙漏型，钢柱自标高-0.090m始，南、西立面到31.300m向内倾斜（倾斜角度5o），以上直至屋面向外倾斜（倾斜角度3o），北、东立面到50.800m标高向内倾斜（倾斜角度3o），以上直至屋面向外倾斜（倾斜角度6o），四角柱向两个方向倾斜。现场情况及结构形式给测量作业带来了很大难度；因此，如何建立一个能满足本工程施工的测量控制网是测量工作的重点，控制好钢柱的垂直、倾斜度和整体平面平整度是本工程测量工作的主要内容及难点。

    施工测量与控制的难点
    1.因钢柱的空间角度变化，不同柱的空间角度不同；深化设计必须逐根柱逐层建模；随着施工误差——预调值得出现，深化设计须不断对模型进行修改。
    2.施工过程中的变形，它来源于自重恒载、外加恒荷载、准永久荷载和基础沉降，这些将引起空间坐标的变化。
    3.这些荷载随着施工阶段的不同而改变，而施工测量是贯穿于整个结构施工，这就给工测量带来了不可避免的影响。
    4.因场地狭小制的基准点随着施工的推进将会改正，使基准点满足测量施工及测量仪器的精度要求。
    5.因施工预调值的出现，钢构件加工及安装的进度都很难控制。
    空间倾斜柱测量与控制
    1.工艺流程：

    2.深化设计
    1)深化设计人员针对该工程的每一不同连接接头，根据原设计图提供的构件断面、受力点、内力大小进行节点连接设计，形成节点大样图，供原设计单位审核。
    2)深化设计人员按实际情况对钢柱进行分段，为方便加工及深化设计图纸的修改，断面与柱中心线垂直；分段必须标明每段钢柱的具体尺寸。
    3)预调值完成后，对完成的深化图，进行调整。
    3.分段加工
    加工过程中应严格控制如下部位的质量：除满足《中国建筑金属结构信息网工程施工质量验收规范》GB50205-2001的要求，钢柱长度误差应控制在±2mm，以免累计误差过大。
    4.安装测量（本文只对倾斜柱进行介绍）
    1)测量仪器选择：

    2)内控点布设:平面内控点的布设，要根据施工流水段的划分进行，每一流水段至少布设3个点，并设置一空间坐标点为（0.000，0.000，0.000）作为该流水段的测量控制点。建筑物内控点布置如下图所示：

    3)根据施工图纸及深化设计图纸，确定钢构件相对于假定原点（0.000，0.000，0.000）的相对坐标值（设计值）如图：

    4)建立坐标系，通过输入同一坐标系测站点和定向点的坐标，测量出钢柱顶上安放棱镜点的空间坐标；同一节柱至少要观测三个点。

    5)棱镜与柱顶待测点对齐固定，确保不会因钢柱安装而使棱镜脱落。
    6)钢构件安装就位后，进行临时固定，进行初步测量，确保每根钢柱空间坐标误差，满足中国建筑金属结构信息网质量验收规范要求。
    7)结构整体测量（相同标高范围内的同一结柱及梁全部安装完成）：
    ①垂直引测：每三层进行一次引测，将标高引测于变形相对较小混凝土核心筒上。
    ②在建筑物四个外立面柱上弹出等高线，计算出钢柱外立面在此标高处的空间点的坐标（如图为居然大厦北立面34.960米标高处平面坐标），选中的标高平面必须有代表性。
    ③在图纸柱标高对应位置固定棱镜，通过全站仪测出棱镜点的相对坐标，以确定个钢柱测量点，在整个里面内的偏移；质量要求：主体结构的整体平面弯曲L/1500 ， 且不应大于 25.0。
    ④同一结柱及梁全部安装完成（未进行焊接），对每根钢柱进行精确测量，特别是建筑的四角柱；质量要求：主体结构的整体垂直度，(H /2500+10.0) 且不应大于 50.0。

    8)精确测量之后，垂直度误差符合相关质量验收标准要求后，取定正确的工艺、顺序后进行焊接。
    9)焊接完成后，进行最终测量，将实际测量值与设计坐标值比较，得出加工下一节柱的预调值（主要是标高）。
    小结：
    1.此测量方法较原始测量方法（经纬仪）优点。
    1）操作方便，不须为全站仪搭设操作平台；测量的所有步骤都是在地面或已完成的楼面上进行，更安全。
    2）利用空间坐标点测量，精度高，测量后直接读出数据。
    3）全站仪测量时对环境温度、光照等的影响进行了修正。
    4）每节柱测量都可以从首层为后视点，满足中国建筑金属结构信息网结构施工质量验收规范GB50205-2001对测量的要求，减少了钢柱随节数的增加，而使累计误差不断增大。
    5）保证单节柱垂直度的同时，使整体垂直度、标高得以保证。
    2.测量的要求：
    1）中国建筑金属结构信息网深化及施工人员，须将钢柱的空间坐标计算出来，并能确保精确。
    2）钢柱加工精度要求高，构件加工速度应与现场进度相协调。
    3）全站仪测量要求测量人员专业水平较高。
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