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      居然大廈鋼結構空間傾斜柱施工的測量與控制

      作者:劉 闖 等    
      時間:2009-12-22 20:26:03 [收藏]
      居然大廈鋼結構深化設計利用Xsteel對建筑主結構建模,將傾斜柱進行有效分段,利用全站儀進行空間坐標定位,將相關信息反饋到鋼柱加工廠,鋼結構加工廠將施工過程中的誤差作為下一節柱加工的預調值,以達到對建筑物整體控制的目的。
        關鍵詞:深化設計 全站儀 空間坐標 預調值

        引言
        隨著人們對建筑視覺效果的追求,建筑設計、施工等行業水平的不斷提高,各類傾斜建筑相繼出現。西班牙馬德里市的歐洲之門(傾斜角度15度),中國中央電視臺新臺址(傾斜角度6度),與前兩傾斜建筑相比,居然大廈更具特色。

        工程概況
        本工程位于北京市東城區海運倉危改區,總建筑面積59187m²,其中地上建筑面積40767 m²,地下建筑面積18420 m²。地下3層,地上17層。結構形式:地下部分為鋼筋混凝土框架剪力墻結構,地上部分為鋼框架和鋼筋混凝土筒體組成。整個結構復雜,場地狹小;地上鋼柱都為傾斜柱,建筑整體呈沙漏型,鋼柱自標高-0.090m始,南、西立面到31.300m向內傾斜(傾斜角度5o),以上直至屋面向外傾斜(傾斜角度3o),北、東立面到50.800m標高向內傾斜(傾斜角度3o),以上直至屋面向外傾斜(傾斜角度6o),四角柱向兩個方向傾斜。現場情況及結構形式給測量作業帶來了很大難度;因此,如何建立一個能滿足本工程施工的測量控制網是測量工作的重點,控制好鋼柱的垂直、傾斜度和整體平面平整度是本工程測量工作的主要內容及難點。

        施工測量與控制的難點
        1.因鋼柱的空間角度變化,不同柱的空間角度不同;深化設計必須逐根柱逐層建模;隨著施工誤差——預調值得出現,深化設計須不斷對模型進行修改。
        2.施工過程中的變形,它來源于自重恒載、外加恒荷載、準永久荷載和基礎沉降,這些將引起空間坐標的變化。
        3.這些荷載隨著施工階段的不同而改變,而施工測量是貫穿于整個結構施工,這就給工測量帶來了不可避免的影響。
        4.因場地狹小制的基準點隨著施工的推進將會改正,使基準點滿足測量施工及測量儀器的精度要求。
        5.因施工預調值的出現,鋼構件加工及安裝的進度都很難控制。
        空間傾斜柱測量與控制
        1.工藝流程:

        2.深化設計
        1)深化設計人員針對該工程的每一不同連接接頭,根據原設計圖提供的構件斷面、受力點、內力大小進行節點連接設計,形成節點大樣圖,供原設計單位審核。
        2)深化設計人員按實際情況對鋼柱進行分段,為方便加工及深化設計圖紙的修改,斷面與柱中心線垂直;分段必須標明每段鋼柱的具體尺寸。
        3)預調值完成后,對完成的深化圖,進行調整。
        3.分段加工
        加工過程中應嚴格控制如下部位的質量:除滿足《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB50205-2001的要求,鋼柱長度誤差應控制在±2mm,以免累計誤差過大。
        4.安裝測量(本文只對傾斜柱進行介紹)
        1)測量儀器選擇:

        2)內控點布設:平面內控點的布設,要根據施工流水段的劃分進行,每一流水段至少布設3個點,并設置一空間坐標點為(0.000,0.000,0.000)作為該流水段的測量控制點。建筑物內控點布置如下圖所示:

        3)根據施工圖紙及深化設計圖紙,確定鋼構件相對于假定原點(0.000,0.000,0.000)的相對坐標值(設計值)如圖:

        4)建立坐標系,通過輸入同一坐標系測站點和定向點的坐標,測量出鋼柱頂上安放棱鏡點的空間坐標;同一節柱至少要觀測三個點。

        5)棱鏡與柱頂待測點對齊固定,確保不會因鋼柱安裝而使棱鏡脫落。
        6)鋼構件安裝就位后,進行臨時固定,進行初步測量,確保每根鋼柱空間坐標誤差,滿足鋼結構質量驗收規范要求。
        7)結構整體測量(相同標高范圍內的同一結柱及梁全部安裝完成):
        ①垂直引測:每三層進行一次引測,將標高引測于變形相對較小混凝土核心筒上。
        ②在建筑物四個外立面柱上彈出等高線,計算出鋼柱外立面在此標高處的空間點的坐標(如圖為居然大廈北立面34.960米標高處平面坐標),選中的標高平面必須有代表性。
        ③在圖紙柱標高對應位置固定棱鏡,通過全站儀測出棱鏡點的相對坐標,以確定個鋼柱測量點,在整個里面內的偏移;質量要求:主體結構的整體平面彎曲L/1500 , 且不應大于 25.0。
        ④同一結柱及梁全部安裝完成(未進行焊接),對每根鋼柱進行精確測量,特別是建筑的四角柱;質量要求:主體結構的整體垂直度,(H /2500+10.0) 且不應大于 50.0。

        8)精確測量之后,垂直度誤差符合相關質量驗收標準要求后,取定正確的工藝、順序后進行焊接。
        9)焊接完成后,進行最終測量,將實際測量值與設計坐標值比較,得出加工下一節柱的預調值(主要是標高)。
        小結:
        1.此測量方法較原始測量方法(經緯儀)優點。
        1)操作方便,不須為全站儀搭設操作平臺;測量的所有步驟都是在地面或已完成的樓面上進行,更安全。
        2)利用空間坐標點測量,精度高,測量后直接讀出數據。
        3)全站儀測量時對環境溫度、光照等的影響進行了修正。
        4)每節柱測量都可以從首層為后視點,滿足鋼結構結構施工質量驗收規范GB50205-2001對測量的要求,減少了鋼柱隨節數的增加,而使累計誤差不斷增大。
        5)保證單節柱垂直度的同時,使整體垂直度、標高得以保證。
        2.測量的要求:
        1)鋼結構深化及施工人員,須將鋼柱的空間坐標計算出來,并能確保精確。
        2)鋼柱加工精度要求高,構件加工速度應與現場進度相協調。
        3)全站儀測量要求測量人員專業水平較高。
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