大跨度屋盖钢桁架测量技术

胡志博  冼小富  王刚 覃建强 皮玲翔

中建八局南方公司深圳分公司  广东 深圳

摘要：本文以深圳市体育中心改造提升工程项目（一期）主体工程施工测量为例，将大跨度屋盖钢桁架测量分为平面测量与高程测量，并在桁架提升时，通过对提升吊点同步性的测量控制和挠度监控，既保证了平面位置与高程标高的精确度，又保证了大跨度屋盖钢桁架结构稳定性及刚度的要求，提高安装精度。

关键词：大跨度、钢桁架、测量技术

    随着我国科技的进步，建筑科技也迎来了蓬勃发展的时期，许多大型建筑都在追求新颖独特的外观设计。由于钢桁架拥有自重轻、力学性能良好等优势，在建筑行业上得到广泛的运用。在实际施工过程中，钢桁架通常采用现场焊接、整体提升的施工方式，由于桁架具有构件自身尺寸较大、拼装单元长度跨度较大、部分构件节点复杂、吊装高度较高等特点，所以测量难度较大。如何保证大跨度屋盖钢桁架测量的精准度，成为了大跨度屋盖钢桁架施工的重点。

1 工程概况

深圳市体育中心改造提升工程项目（一期）主体工程位于福田区笔架山下，东邻上步路，北接泥岗西路，南靠笋岗路，临近深圳地铁6号线。质量目标为确保中国钢结构“金钢奖”、工程“鲁班奖”，总建筑面积26.59万㎡。

屋盖钢桁架包括井字主桁架、外围环桁架、次桁架钢结构，用钢量约4000吨，整体提升的口字型桁架约1700t。主桁架与环桁架通过支座与主体结构连接，其中环桁架支座为半球斜撑结构，主桁架作为主要承力结构支撑屋盖钢结构。中心口字型桁架地面拼装整体提升，主桁架其他结构根据吊重分段散吊。

2测量技术要点

2.1.1明确主控对象及测量内容

在进行测量前，明确主控对象及测量内容，采用多个设立于施工场地外受影响较小、相对稳定区域内的原始点，用高精度全站仪及高精度水准仪建立平面控制网和高程控制网，用经纬仪和水准仪进行钢柱安装测量控制，用全站仪进行钢梁以及斜立面钢结构的空间三维定位测量，主控对象及测量内容表如表1所示。

表1主控对象及测量内容表

序号	对象	内容
1	点位复核	首级控制网的移交与复测
2	平面高程控制网建立	以现场施工阶段性为依据建立动态平高控制网，确保测控与施工阶段拟合，提高测控合理性。
3	埋件安装精度控制	支座埋件的安装定位，标高控制。
4	桁架安装精度控制	支撑胎架定位安装测量，桁架的定位测量及安装标高测量把控，桁架安装变形测控
5	桁架地面拼装精度控制	拼装测控单元平面相对坐标与平整度，保证构件拼装精度。
6	屋盖卸载变形监控	屋盖监测点标高坐标实时监控，防止在钢结构卸载过程中出现与理论值相差较大变化。

2.1.2三级测量控制网的建立

对工程平面控制点和高程控制点进行保护，并对测量控制点进行复核，精度满足要求时对其进行加密联测导线，建立首级场区控制网；并作为低级控制网建立和复核的依据。

（1）首级控制网。复核首级控制点，建立钢桁架首级控制网。

（2）二级控制网。根据首级控制网，在基坑周边采用二级控制网“外控法”复核土建移交结构的轴线和标高位置。

（3）三级控制网。根据二级控制网，在屋盖主桁架结构上布设三级控制网，采用“内控外控结合法”来控制平面定位和高程测量。

2.1.3临时支撑测量

临时支撑措施的测量施工，根据内弧测量控制点，用全站仪投放出临时支撑措施的轴线，并用墨线标识。临时支撑措施安装就位后用两台经纬仪校正垂直度，并将轴线、标高引测到临时支撑措施顶面平台。

（1）临时支撑顶面标高控制点的引测或竖向传递

临时支撑顶面标高控制点的竖向传递有两种方法：钢尺垂直量距与垂直引测。两种方法的引测原理及优缺点对比表如表2所示。

表2钢尺垂直量距与垂直引测对比表

方法 项目	钢尺垂直量距	垂直引测
综合改正	温度、拉力、尺长改正	仪器自动改正
引测原理	钢尺精密量距	三角高程测量
数据处理	人工计算	仪器自动计算
误差分析	系统误差（客观因素） 偶然误差（人为因素） 累积误差（人为因素）	系统误差（客观因素） 偶然误差小（人为因素） 累积误差（客观因素）
示意图
比较结论	通过比较，全站仪标高传递法更简便快捷，测量精度高

（2）临时支撑措施顶面轴线控制点的引测及竖向传递

临时支撑措施安装就位完成后，在轴线控制点上架设激光经纬仪或全站仪，对临时支撑措施的垂直度进行校正，将轴线点垂直投影到临时支撑顶面平台，临时支撑措施垂直度测量图如图1所示。

图1临时支撑措施垂直度测量图

2.1.4桁架施工测量

（1）桁架拼装测量

1）拼装平台定位

立桁架拼装坐标系，采用“地样法”在桁架安装场地上进行次桁架初步平面位置放样，根据桁架结构平面投影，在地面弹设标记线。初步放样轴线标记完成后，在各工字钢测控点上做定位标记。胎架坐标位置放样图如图2所示，拼装单元实测坐标数据收集图如图3所示。

图2胎架坐标位置放样图

图2拼装单元实测坐标数据收集图

2）拼装过程测量控制

为更好地控制桁架拼装精度，制订定位的先后顺序为：先定位下弦杆→再定位垂直腹杆→拼装斜腹杆→再定位上弦杆。拼装全程采用全站仪跟踪测控。

3）测量复核

根据设计图求出次桁架各节点及端点设计坐标值，对照现场桁架拼装过程中各节点及端点实际坐标值，采用“三维拟合坐标法”实时监测桁架拼装精度。测量坐标点与设计坐标图形拟合，记录实测与设计坐标偏差；形成测校偏差分析报告，为吊装单元安装定位提供依据。

（2）桁架吊装测量

1）安装测量准备

每片桁架地面拼装完成后，于吊装前在桁架分块外侧部分关键点位粘贴测量配套反射贴片，反射贴片设置于桁架两端头边节点位置，用以对桁架吊装的高度控制。反射贴片需安贴于桁架节点的水平中线处，以确保准备控制桁架吊装过程中的高度变化。桁架节点反射贴片粘贴示意图如图4所示。

分段桁架由胎架辅助安装。根据现场统一标高参照，在吊装的桁架边侧设置测站对吊装过程中的桁架节点进行标高监测控制。自操作平台吊钢尺竖向传递标高并标识，在胎架顶梁上加垫至安装标高或预调标高。吊装测量过程中通过对讲机与吊装控制人员及时进行交互，确保桁架准确稳定就位焊接拼装。

在各桁架吊装分块边侧节点设定部分关键点作为吊装监测控制点，控制点需位于外侧便于监测，每侧需设置至少一个监测点。

图4桁架节点反射贴片粘贴示意图

2）安装过程测量控制

根据现场统一标高参照，在吊装的桁架边侧设置测站对吊装过程中的桁架节点进行标高监测控制。吊装测量过程中通过对讲机与吊装控制人员及时进行交互。确保桁架准确稳定就位焊接拼装。

2.1.5测量精度保证措施

（1）测量精度控制标准

1）平面控制施测方法及限差要求

平面加密布设为一级导线。在原有首级控制网的基础之上，超过三个转折点根据实际情况布设为符合导线或布设成闭合导线，特殊情况下可布设为支导线。水平角观测两个测回，距离往返两个测回。加密控制网精度表如表3所示。

表3加密控制网精度表

项目		精度要求
控制网边长相对中误差	＞100m	≤1/40000
	＞40m，且≤100m	≤1/30000
	≤40m	1/20000
控制网测角中误差		10″
相邻点位中误差	测距误差	≤3mm
	测角横向误差	≤2mm

2）高程加密控制方法及限差要求

水准加密施测必须采用附合水准线路或闭合水准线路，四等水准测量精度。观测方法：变动仪器高差，临时水准点采用尺垫，间距≤50m。所布设的水准线路经过平差后求取各水准点的正确高程。

水准点两点间高差中误差不超过±3.0mm。水准尺传递高程每站两次高差较差≤2mm；水准尺和50m钢尺（悬挂5kg 重球）两次高差较差≤3mm。

3桁架提升时的测量监控

（1）对提升吊点同步性的测量控制

方法:在提升吊点下方挂盘尺。

在进行桁架提升前,将每个提升吊点处上弦的中心高程,标注在相近的提升支架侧面,同时在每个提升点处,以上弦中心为起始点挂盘尺,对每个提升点的高度增值予以直观反映,同时与提升操作界面上的各点提升值相对比,确保桁架提升的同步性。

（2）对桁架在提升过程中的挠度监控

方法:全站仪+激光反射贴片观测。

桁架在提升过程中,需对提升点及理论挠度变形较大点处进行动态监控,以掌握桁架的整体变形,桁架测量动态监控布置点如下:桁架提升过程中,架设全站仪于任意位置,直接照准桁架底部的反射贴片中心得出某一时间段对应的三维坐标并做好记录,间隔一段时间再进行一次观测,比较屡次观测坐标值。将数值变化情况在第一时间报告给现场技术人员。

（3）桁架提升异常时的调整措施

采用上述两方法对桁架进行提升时的监控,如测量数据超过允许范围,则需对桁架进行必要的调整，使其满足结构稳定性及刚度的要求。

1）对提升吊点同步不一致的调整

当监控到桁架同步性不一致时(超过±20mm),则停止桁架的提升, 将计算机同步控制系统由自动模式切换成手动模式。根据需要，对整个液压提升系统中各个吊点的液压提升器进行同步微动，或者对单台液压提升器进行微动调整。微动即点动调整精度可以达到毫米级，以满足结构安装的精度需要。

2）对桁架挠度变化较大的应对措施

桁架正式提升前需先对桁架进行试提升,在桁架提升至一定高度后静止并保持一段时间,观察桁架各监测点的挠度值:如桁架的最终挠度值未超过施工验算的最大挠度值,或者稍大于最大挠度但未超过桁架图纸规定最大计算挠度,则可继续提升;如桁架的挠度变形较大幅度超过验算的最大挠度,且有持续增加的趋势,则需立即将桁架落至地面并有效支撑,待查明原因并解决后再提升。

4结语

本文结合深圳市体育中心改造提升工程项目（一期）主体工程，讲述大跨度屋盖钢桁架测量技术，明确主控对象及测量内容、三级测量控制网的建立方法、临时支撑测量、桁架施工测量、测量精度保证措施、桁架提升时的测量监控。该测量技术可以保证测量精度、有效解决提升吊点同步不一致等问题，提高了大跨度屋盖钢桁架安装精度，为解决大跨度屋盖钢桁架安装的测量问题提供解决方案。

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