1、高層鋼結構斜柱子安裝測量工法中建三局第一建設工程有限責任公司鐘新國 羅祖龍1.前言隨著建筑市場的發展以及建筑水平的提高，高層和超高層鋼結構建筑逐步增多。在鋼結構工程安裝過程中，施工測量是一項專業性較強又非常重要的工程，測量精度的高低直接影響到工程質量的好壞，測量效率的高低又直接影響到工程進度的快慢，因此安裝測量技術的高低是衡量鋼結構工程施工水平的一項重要指標，而斜鋼柱的軸位的控制又是高層鋼結構結構施工測量的重點和難點。2.特點傳統的鋼柱垂直度控制方法是先在施工操作面上放樣出柱網的縱橫軸線，再利用兩臺經緯儀從兩個相互垂直的方向對一根鋼柱進行測量控制，這種方法投入測量人員多，一測量小組需要兩臺經緯

2、，結果反饋到鋼柱校正操作人員的時間長，經緯儀架設位置限制較多在高層測量時有時候需要把儀器架設在危險的臨邊作業，為了避免在鋼筋桁架樓承板上架設儀器使儀器發生傾斜，影響測量精度，以及多次架設經緯儀需要搭設大量臨時的操作平臺，而選用全站儀進行構件三維坐標測量。本工法所采用的施工測量方法，是充分利用全站儀的全方位測量性能，測量鋼柱立面某些特定點的三維坐標，精確的計算出鋼柱的中心偏移量及鋼柱的扭轉偏差值，同時可以得出鋼柱的標高偏差值。因此利用本工法進行鋼柱的垂直度控制測量，可以縮短施工前的軸線放樣的時間，及軸線與標高可同步進行，減少測量工作的量；為了防止儀器在施工面上受到震動影響及儀器平整度，影響測量精

3、度，特制作一個防震動及可拆卸式測量平臺，提高測量精度，提高鋼柱的安裝質量。3.適用范圍高層鋼結構斜柱子安裝測量工法適用于所有柱子安裝的定位控制測量及質量檢測驗收，特別是許多非水平、非垂直的特異構件安裝過程中的施工測量及質量驗收。4.工藝原理高層鋼結構斜柱子安裝測量工法的工藝原理是：由于鋼柱安裝軸線定位校正時，鋼柱頂端不方便安設全站儀的反射棱鏡，為此可在柱頂邊緣特征點粘貼反射片，快速測量鋼柱頂端特征點的三維坐標；在施工測量前的準備階段，應認真分析圖紙，建立合適實用的建筑物坐標系，并采用CAD將各柱子的特征點坐標放樣，在測量時，將測量值與設計的三維坐標放樣值做對比，計算出鋼柱中心偏移量和鋼柱的扭轉

4、偏差值及標高值，并把測量信息快速傳遞給施工人員作為調整方向及偏差值的依據。所得標高值與設計標高做對比，如超過規范規定的范圍，可通知加工廠對下節柱子進行調整。5施工工藝流程及操作要點5.1高層鋼結構斜柱子安裝測量工法流程鋼柱特征點坐標放樣熟悉圖紙控制測量測量特征點坐標儀器設站平面及高程控制點豎向傳遞現場勘察控制點架置測量平臺信息及時傳遞給操作人員鋼柱安裝校正后，再一次觀測循環5.2高層鋼結構斜柱子垂直度控制測量方法5.2.1熟悉圖紙，了解圖紙各特征點的關系。5.2.2鋼柱定位坐標放樣：放樣的基本內容包括鋼柱編號、鋼柱特征點坐標、截面形狀、截面大小及定位角度等描述鋼柱外部形狀及空間位置的相關信息。

5、1、鋼柱偏移量是根據放樣坐標與實測坐標之差來確定的。在放樣時，需要把各個鋼柱的軸線位置及界面尺寸都再CAD中繪制出來，再通過加載坐標放樣工具將各特征點坐標放樣出來，如圖-1圖-12、鋼柱中心偏移量及鋼柱的扭轉偏差值計算：鋼柱中心偏移量是鋼柱中心理論值與鋼柱中心間接觀測值之差；鋼柱的扭轉偏差值是觀測標志點的理論值與觀測標志點的實測值之差。5.2.3施工測量平面及高程控制網的建立：首級平面與高程控制網的建立方法及精度等級與其他類似工程一致，并按要求編制測量方案，為了方便全站儀測量點的三維坐標，要求平面控制點與高程控制點布置在同一位置上。采用激光垂準儀進行豎向平面控制點傳遞，當操作層到地面控制點的高

6、度大于70m時，依據規范應把地面控制點向上傳遞，作為上部平面控制點傳遞的依據，其方法如下條所述。1、平面控制點豎向傳遞1）平面控制點豎向傳遞的流程如圖-2所示激光垂準儀豎向傳遞控制點測量傳遞點之間的距離并與理論值比較自由網平差歸化改正后作為控制點測量合格不合格圖-2:平面控制點豎向傳遞的工藝流程2）用激光垂準儀豎向傳遞水平控制點軸線是高層鋼結構安裝的生命線，軸線放樣精度的高低將直接影響鋼柱安裝的整體垂直度及構件安裝速度。高層施工測量依據，根據規范的要求，應從地面控制網引投到施工層，不得使用下一節樓層的定位軸線。從工程測量的角度而言，建筑物的整體垂直度的控制主要通過內控、外控或內外控結合的方法來

7、進行的。高層結構豎向傳遞一般都采用內控法，投點儀器選用激光垂準儀。在需要傳遞控制點的施工層預留孔處水平固定一塊有機玻璃板做成的光靶，在控制點上架設天頂準直儀，慢慢旋轉激光垂準儀在（0°、90°、180°、270°），將四個點連線將得到的一交點，交點即為該控制點的傳遞點。傳遞過程如圖-3所示。所有控制點傳遞完成后，則形成該樓層軸線控制網。投遞軸線點激光接收靶控制點激光鉛直儀 夜間投測控制點 控制點 進行控制點閉合平差圖-3由于日光照射不均勻及白天施工高峰期，高層鋼結構會生產較大的垂直度變化，為了減少日光對水平控制點傳遞的影響，向上傳遞控制點的作業時間應選擇

8、夜間進行。2、測量傳遞點之間的距離并與理論值比較1）對傳遞到施工層的控制點組成的控制網進行角度、距離測量。距離用全站儀或鋼尺精密丈量四測回，各測回之間較差±2mm，與理論值之差S不宜超過3mm；角度觀測用J2級儀器測量需六測回，必須滿足工程測量規范對四等網測角的規定：角度與理論值之差|應小于0.0025×S3/S1S2（式中：S3為兩目標點之間的距離，S1、S2為測站點到兩目標點之間的距離，以米為單位）。若角度偏差和距離偏差S超出規范要求，則必須重新豎向投測平面控制點。只有當、S符合要求后，方可進行平差。全站儀的普及，使得測距比測角方便快速，人為因素對測量精度的影響較小，2

9、）秩虧自由網平差由于投點存在誤差，因此測量的角度和邊長與已知值存在一定的差異，需進行平差處理，以提高控制點的精度。由于每個點都可能存在投點誤差，平差時無起始數據，因此采用秩虧自由網平差。無起始數據的自由網能較方便地找出它的GT陣，因此用假觀測值法解法有利，測邊網的無起始數據的自由網平差的數學模型及計算過程如下：式中，n為觀測值個數，m為未知數個數。坐標近似值采取底層控制點的已知坐標，在自由網平差時保持了這些點的重心坐標保持不變。實際平差時獲得的各點精度均較高，從而保障了施工測量放樣的精度，以此作為本樓層細部平面放線的依據。3、標高的向上傳遞標高的傳遞采用掛鋼尺法，在施測的過程中必須施加標準拉力

10、，且應進行溫度尺長改正。另一種方法是在底層的一個平面控制點上架設好全站儀，先精確測定儀器橫軸的標高，在儀器的正上方設置棱鏡或反射片，然后轉動全站儀望遠鏡到垂直狀態，測量兩點間的距離，通過計算求得棱鏡標高，再把棱鏡高和傳遞到鋼柱上。標高向上傳遞均應單獨進行兩次，兩次測量較差H不宜大于2mm,取平均值作為最后結果。標高傳遞上來后設置臨時水準點，作為該樓層上一節點鋼結構安裝標高控制的依據。傳遞過程如圖-4、圖-5所示，全站儀引測標高基準點的方法如下：在±0.000m層的砼樓面架設全站儀，通過氣溫、氣壓計測量氣溫、氣壓，對全站儀進行氣象改正設置。全站儀后視核每隔50m中轉一次的核心筒墻面+1

11、.000m標高基準線，測得儀器高度值。對儀器內Z向坐標進行設置，包括反射棱鏡的常數設置。全站儀望遠鏡垂直向上，順著激光控制點的預留洞口垂直往上測量距離，頂部反射片放在鋼平臺或液壓頂升模板體系及需要測量標高的樓層，反射片向下對準全站儀。現場實際操作示意如圖-4： 圖-4標高引測到施工層后，用水準儀在核心筒或鋼柱上放樣出統一的控制線，作為測量Z軸的依據，水準儀只能架設在固定鋼柱上的儀器托架上。標高的傳遞同樣不得從下層樓層丈量上來，以防止積累誤差。圖-5全站儀傳遞標高傳遞示意5.2.4鋼柱垂直度校正實時測量過程1、鋼柱垂直度校正實時測量流程圖-6所示：圖-6：鋼柱垂直校正實時測量流程圖儀器架設、獲取

12、儀器三維坐標并定向實時測量，獲取測量點的三維坐標記錄鋼柱測量點實際坐標鋼柱中心理論坐標與實際坐標對比偏差分析是否滿足精度保存測量數據、完成本節鋼柱校正否是鋼柱調整校正2、安置全站儀、設置測站三維坐標并定向在操作層上進行鋼柱垂直度校正實時測量時，測站點盡可能選用從下方傳遞上來的控制點，儀器的標高可采用全站儀的三角測距原理：將全站儀架設到控制點上，對中整平后，將反射片置于高程控制點上，垂直放置，用底部十字絲中絲對準引測在核心筒上的控制點上的反射片，將儀器內部高程參數設置為零，進行測設。假設測設出數據為A，即儀器高與高程控制點高差為A，輸入儀器高即為核心筒控制點上的標高值加A，然后再將反射片放置在軸

13、線控制點上，用全站儀測設，所得高程即控制點高程。在測站設置時，將其高程值輸入其中。3、儀器設置好后，就可以進行鋼柱垂直度校正測量，測量數據是鋼柱校正方向、調整偏差量及鋼柱標高控制的依據；現場測量過程如圖-7。圖-7對于每一根鋼柱，都是依據已經制訂好的測量方案進行測量，在鋼柱吊裝前先在確定好的位置測量標志，在測量表示點上粘貼反射片，鋼柱初步固定后，對測量標志點進行測量，因此可以依據測量坐標放樣的數據計算出中心偏移與扭轉偏差的大小及方向等信息。4、信息及時傳遞給操作人員:把上述信息傳遞到操作人員，指導其施工，傳遞信息可借助對講機等工具。5、鋼柱垂直度的校正是一個逐步逼近過程，可能需多次測量、校正、

14、測量、校正的重復過程，其垂直度才能合格。6材料與設備6.1本工法只控制構件的三維坐標，沒有形成最終產品的材料。6.2施工機具測量工作一般由一個小組協同完成，以一個工作小組為例，需要下表所示的機具。施工機具一覽表序號名稱及規格單位數量1全站儀套12計算機臺13對講機對245米鋼卷尺把25紅藍鉛筆只若干6工具包個17鐵錘把18紅油漆桶19排筆把110鋼釘盒若干11反射片張1012水準儀臺113激光垂準儀臺17.質量控制71質量標準對施工測量的結果，用現行有效的國家規范和行業標準進行驗收，常用規范和標準如下：工程測量規范GB50026-93鋼結構結構質量驗收規范 GB502052001高層民用建筑結

15、構技術規程JGJ99-98鋼結構工程施工質量驗收規范GB50205-200172檢驗辦法利用全站儀、水準儀、鋼尺等測量工具對結果進行實測實量，依據規范、標準的要求，計算出理論值與實測值的較差。73質量保證措施731必須嚴格按規范要求操作，并認真執行現場方案及規范所要求的各項測量技術、驗收程序。732為防止視線過長，目標模糊、晃動等影響，當土建施工到一定高度時（一般70米左右），把基準控制點向上轉置，嚴禁逐層傳遞。733每一道測量工序完成后，必須按三級驗收制度執行，自檢合格后方可上報監理工程師復驗，合格鑒認后方可進入下道工序施工。734班組施測前，做好技術交底工作，技術主管對整理的測量成果必須進

16、行會審，并做好上記錄、施工日志。735測量放線前后，及時對測量儀器進行檢驗，確保儀器在狀態良好的情況下運行。736工程中所有距離丈量所使用的鋼尺或全站儀，其尺長必須以同一把鋼尺作為比較，最好用同一制造廠的同一批產品，并在同一計量所檢定。8.安全措施施工測量工作貫穿鋼結構安裝施工的全過程，測量人員除了避免自身傷害外，還應避免測量儀器的傷害。測量施工人員除注意一般施工人員所需注意的安全隱患外，還需要注意下列情況：8.1使用塔尺、花桿、長桿棱鏡等金屬工具應有防觸電警示標記。8.2測量人員在鋼梁、洞口邊等臨邊地點作業時，應有可靠的安全防護設施。8.3加強對測量人員的安全教育，測量人員必須穿防滑絕緣膠鞋

17、施工。8.4當在隱蔽的角落測量時，應有專人進行安全看護。8.5測量員不能離開儀器，嬉戲打鬧，禁止閑雜人員圍觀、碰觸儀器。8.6攜帶儀器不可行走在建筑物邊緣和攀爬架管等。8.7測量人員不可以用望遠鏡直接對準太陽，在測量時不能用眼睛從前方觀看望遠鏡。9.環保措施9.1通過事前查閱圖紙制作出一個符合每一結構層使用的測量平臺，可實現一次制作，多次使用。9.2在每層測量完畢后，可將反射片回收利用。9.3在使用儀器時，不允許閑雜人等玩弄儀器，或者對著激光點觀望，避免傷害到人，對此做好交底工作。10.效益分析101經濟效益分析與傳統的鋼柱垂直施工測量方法相比較，本工法在經濟效益方面有下面幾方面的不同：1、傳

18、統方法是平面施測與高程施測分開完成，而本工法可以使用全站儀進行平面施測與高程施測同時完成，省去了使用水準儀測量標高的時間，節約測量時間三分之一；2、傳統的方法在鋼柱垂直度控制時需要兩個測量小組同時進行，而本工法只用一個測量小組就可單獨完成，節約測量成本投入三分之一。因此本工法與傳統方法比較，測量效率高一倍，成本減少一半。102社會效益本工法施工時可以減少鋼柱垂直度校正的時間，減少測量人員及測量儀器的投入加快整個鋼結構安裝的進度,為工程的按時竣工提供可靠的技術保證,從而提高人們辦公、生活的質量,為整個社會經濟發展多作貢獻。測量過程代替放樣過程,測量精度提高，減少了測量誤差，提高了鋼結構以及建筑物的質量等級。本工法若能得到推廣，必將提高高層鋼結構的安裝測量水平，為行業的進步做出貢獻。11.應用實例11.1中國東盟國際商貿物流中心B座工程位于南寧市東盟商務區I-3地塊，主樓結構為雙重抗側力體系的型鋼框架混凝土剪力墻核心筒結構，南北兩側為弧形的鋼柱，工程總建筑面積18.76萬，總用鋼量8100噸，其中地下室建筑面積為7.59萬，地上部分建筑面積11.17萬；主塔樓54層，建筑高度為218.5m；核心筒頂層直升機停機坪高230.45m，采用此測量工法，單節鋼柱最大偏差3mm,且未出現累積偏差現象。11.2成都高新技術產業開發區科技商務廣場位于成都市