浅析超高层建筑钢结构地上部分测量技术

浅析超高层建筑钢结构地上部分测量技术

招松   于东  晁爽  陈欣睿  徐昊鹏  郭裕君

中建八局第三建设有限公司南京分公司  江苏省 南京市  210046

[摘要]:在超高层建筑钢结构地上部分的施工过程中，测量工作既是第一步也是最为关键的一步。由于超高层钢结构高度高、体量大、所需精度较高，因此在其施工过程中，为保证高精度的测量结果，我们需事先认真研究、分析和编制相应的测量方案，选择合理的测量仪器，以此保障钢结构吊装的效率，从而提高工程效益。本篇主要以江北新金融中心一期土建总包（二标段）项目为实际案例，简要的分析测量技术在超高层建筑钢结构地上部分施工中的应用。

[关键词]:超高层建筑  钢结构  测量控制点  测量技术 

1.工程概况

1.1设计概况

江北新金融中心一期土建总包（二标段）项目位于南京市江北新区中央商务区，主要建设了包含顶级金融总部、超五星豪华酒店、酒店式公寓、5A级写字楼、大型集中式商业等功能的国际新金融中心。项目用地面积3.86万平方米，地上建筑面积21.26万平方米。共计9栋单体：其中包含3栋核心筒-钢框架超高层结构（最高150m）、2栋60米钢框架支撑结构以及4栋钢筋混凝土框架结构。

1.2测量概况

该项目超高层建筑的钢结构地上部分测量工作主要有以下几个特点：超高层建筑钢结构地上部分施工精度要求较高，一般误差以mm为单位计算；测量控制点需分级布设，层层传递复核，保证控制点的精确有效；测量工作较为繁杂有序,需对有计划的对每根钢柱、钢梁进行全程跟踪监测；地上地下两家施工单位，交接过程需联系测量，消除误差；使用的测量仪器精度较高（皆为1″级），测量过程中对外界影响较敏感,需综合考虑阳光与震动等不利因素。

2.测量控制网布设与传递

2.1控制网的布设

2.1.1控制网的建立

测量控制网，主要分三级布设：一级控制网为南京市测绘勘察研究院提供的控制测量成果报告，布设于现场基坑外围，并保证复测频率和控制网精度；二级控制网为依据此一级控制点进行GPS二等静态加密，均匀分布于场地各地块四周，每月重新校正一次，避免基坑位移带来的误差；三级控制网为通过联系测量保证我方地上部分与地下部分使用轴网、标高一致的建筑轴线网，主要为施工时方便加密超高层钢结构的各细部结构，并通过CAD等软件将复杂的大坐标转化为简单的施工坐标。

2.1.2首级控制网的移交与复测

进场后，需对一级测量控制点办理了正式的书面移交手续，并实地踏勘点位，对已损坏的位置进行了标注证明。复测一级控制网的位置精度,测定控制点之间的边长与角度,以计算点位误差。如点位误差很大时,须进行核实并确定。

图1.1  二级控制点布设加密与复测实拍图

图1.2 单体内三级控制点分布图

2.2控制点的传递

2.2.1平面控制点的竖向传递

现场各层外框楼板在浇筑前，需先在三级控制点的正上方钢筋桁架楼承板处开设如下图1.3所示得200mm×200mm的方形孔洞，孔洞四周钉好木盒，激光通过预留孔洞向上传递。

图1.3 楼板控制点传递孔预留示意图

然后如下图1.4所示，在三级控制点处架设1″级激光垂准仪，架设调试完成后，将激光束垂直向上投射。

图1.4  平面控制点竖向传递投射示意图

最后，上方待测外框架楼板面固定好靶板，并保证其水平稳定。在三级控制点处架设垂准仪，向靶板投点，然后垂准仪顺时针旋转90°再次投点，重复四次，若靶板上四次投点重合则传递过程无误差，若未重合则取如图1.5所示的对角线交点作为该控制点的竖向传递点。

图1.5  投射点四点不重合取交点示意图

2.2.2高程控制点的竖向传递

以引测到核心筒首层建筑上的建筑一米高度控制位置为高度标定点,在首层建筑平面控制位置设置的孔洞正下方架设好1″级全站仪,经过准确地测量计算仪器高度,再旋转全站仪测量完成竖向垂直度定距,最终结果经过统计并汇总得到反射片的实际高度；接着用精密的水平尺,按照《工程测量规范》(GB50026-2020)中所明文规定的二等水准测量的规则,将反射片的高度传递至上层核心筒和已固定好的钢梁侧面上。高程控制网的传递点不得少于3个,若三个点误差不超过3mm，取其均值为基准点。

3.超高层钢结构施工过程中测量技术的基本应用

3.1核心筒内预埋件测量

将1″级的全站仪架设在三级控制点上，架设好全站仪后，通过对预埋件上的反射片测量来得出埋件的左上方、右上方以及下方中央，并通过三点确定一个平面，通过对比预埋件的设计坐标（施工坐标系内XY及相对标高Z）与实测结果，来得出预埋件的空间位置是否达到设计要求。

3.2牛腿校正

在超高层钢结构施工过程中，由于上层钢柱包括梁连接牛腿，牛腿数量多，且大部分钢柱牛腿角度均有一定差异，其定位的精确，直接影响后续钢梁的安装。在工厂加工时，必须严格监督控制其加工尺寸，当构件运至现场，通过角尺，钢尺测量出钢柱牛腿相对位置并与图纸进行对比，若偏差过大，需及时提醒分包单位及时整改。在吊装过程中，架设全站仪，按顺序测量出钢柱牛腿最外端圆管顶中心标高，保证牛腿空间位置的精度。

3.3钢梁校正

用水准尺把高度引测在选定的核心筒外壁上,测值时必须对钢尺读数进行温度、尺长等修正。并以所引测的高度为根据,用水准尺限制钢杆连接板的高度。而垂直速率的限制根据,可选择从钢梁连接中心线高度开始。钢梁拼装高度与垂直速率的调整工作完成后,再通过平移法实现钢梁拼装垂直度控制。以确定在钢梁拼装跨中的垂直度。在钢梁拼装跨中垂直度的偏差允许值应不超过H/250,并且高度不能超过15mm。

在钢梁连续吊装前,将反光贴片中心粘附在钢梁上,待钢梁连续架设完毕后,用架设全站仪测在控制位置上,直接照准反光贴片中心得出此时位置并作好记录,待钢梁拼装增加楼面负荷后用类似的方式,再次观察相同部位的坐标,比较二个位置之差即得出下挠值,并作好记录。

3.4钢框柱（钢骨柱）测量校正

钢构装配精度的控制主要是以钢杆为主,所以对钢杆的检测与校准工作也是整个超高层工程钢构检测工作的重心。

钢杆的高度校正控制则通过调整前节柱帽高度偏移值、此段钢杆的制作尺寸偏移值、钢杆焊缝收缩值、上节墙柱顶下返高度和下节墙柱顶抄平高度决定此段杆的高度调整值。并通过调节紧固在钢杆连接板上四个螺旋千斤顶的可伸缩式量来调节钢杆的高度偏移值。但钢杆的高度调节量不能大于±三mm/节。在钢杆柱底安装就位和柱模板的高度校准完毕之后,用全站仪检测垂直度,并在杆底四星期测定钢杆的平面坐标,然后再复核圆柱帽的平面坐标,上下位置的高度差也就是钢杆在此方向垂直度的高度偏移值。其差值应不超过H/1000,且为绝对误差≤。

在一片区域内的所有钢杆、梁和斜支撑架设完成之后,对这片钢柱需要的整体进行了测试校准。根据引测封闭后的各楼层平面控制网,使用电子全站仪测量本节钢杆的柱顶轴线和高度偏移值,在整理误差数据后报专业的监量工程师验收,并为下节钢杆的安装检测与校准提供了依据。

图3.1  超高层钢结构外框柱测量校正

4.结束语

通过现场施工过程中严格的监测，正确有序的测量每一个钢构件的空间位置，并与核心筒土建部分互相复核、互相监督，促使本工程超高层钢结构吊装的施工质量符合设计和规范的要求。精确的测量控制点、科学的测量顺序、有效的测量方法保障了超高层钢结构施工过程的安装精度，从而保证了工程的施工质量和施工进度，为项目创造了良好的经济和社会效益。

参考文献

【1】李强《高层钢结构施工测量技术浅析》中小企业管理与科技2010,(08)；

【2】黄晶《超高层建筑钢结构施工技术的探讨》科学与财富2020；

【3】陈冰；王春；胡安吉；鲁俊；刘磊；陈友泉；朱爱琴《重型钢桁架高空安装施工技术》2017；

【4】《工程测量规范》(GB50026-2020)。