高层建筑钢结构测量技术简介
高层建筑钢结构测量技术简介
摘要：随着建筑市场之发展以及建筑水平之提高，高层和超高层钢结构建筑逐步增多。在钢结构工程安装过程中，测量是一项专业性较强又非常重要之工程，测量精度之高低直接影响到工种质量之好坏，是衡量钢结构工种质量之一个重要指标。本文通过交行江苏分行新营业办公楼工程为例，介绍和总结了高层建筑钢结构安装中建筑测量工作的一些技术和方法，以便和大家共享。
关键词：高层建筑,钢结构,钢结构安装,钢结构测量防放线
一、工程概述
交行江苏省分行新营业办公大楼项目为综合性办公大楼。工程建筑面72000m2，建筑高度150m，地下2层，地上33层，主楼核心筒为劲性钢筋混凝土结构，外围是由18节钢柱组成的钢结构。工程造型新颖.美观，但结构复杂、施工难度大，安装精度要求高。
二、主控制轴线点位的布置
1、本工程平面控制轴线共分为三级控制：首级控制为勘测院测设于本工程外围不受沉降影响的工程定位桩，次级 控制为按本工程建筑坐标与大地坐标的关系方程式在首级控制的基础上换算出的主控制轴线点，三级控制为在主控制轴线点的基础上根据主控制轴线与建筑轴线的相对位置关系加密出的各建筑轴线。激光点位布置示意如下：
其中主楼地位图如下：
2、控制轴线布置理由：
D轴是贯穿主楼与连廊之间的总控制线，可作为控制轴线
H轴与D轴相对于主楼对称，作为主控制线
主楼11、14轴相对于主楼对称，也可作为控制线
D轴线边是固定的长边，以此边作为后视基准足够满足整个主楼与连廊的轴线测放的精度要求。
考虑到随着高度的增加，塔楼沿11、14轴向核芯筒对称。故11、14轴线由地下二层直至三十一层，也可作为控制线。
四控制点所组成的轴线基准边可通过全站仪的对边测量方法进行校核。当两控制点之间的距离偏差超过3mm时可通过重复铅直仪垂直引测的方法再次进行引测，直到符合精度要求为止。
三、主控制轴线引测方法
1、采用“内控法”进行主控制轴线点位的投测
分别架设反射垂准仪于首层标示的主控制轴线点上，将主控制轴线点逐一垂直引测至同一目标高度，以便目标层的建筑轴线测放。
2、平面控制轴线测放步骤：
任意架设仪器于钢柱上的M点，后视垂直引测上来的两通视基准点A、B，通过全站仪对边测量的方法(校核两通视点位A、B的投测精度至规范允许的范围内)，求出此时仪器架设点的平面位置，计算通视边、A、B与建筑轴线的相对坐标关系，即可测放出该楼层所有的轴线。全站仪在钢柱上的架设方法示意如下：
四、标高控制测量
1、布设水准基点组：考虑到基础沉降和建筑物压缩变形的实时监控需要，在围堰外围布置了一闭合水准路线。该路线共由四个水准点组成，作为全部标高测量的基准。经闭合及与G2控制点往返联测，得出水准基点组的标高成果，以此作为高程控制的基准。
2、标高控制网的垂直引测：在高程传递的过程中，有两种常规的方法可供选择，比较如下：
3、±0.000m以上高程传递的具体方法示意如下：
五、钢柱的安装校正
钢柱吊装临时固定后，钢柱校正即可进行，钢柱的校正内容包括安装前的准备工作、柱底就位、柱底标高校正、柱身垂直度校正等。
1、钢柱安装前的准备工作
1)、根据所测放的轴线校正预埋件偏差过大的螺栓，以利于钢柱安装后的柱底就位。
2)、在钢柱底板边缘划出钢柱的中心线，为钢柱安装就位做准备。如下图：
3)、清除预埋件上的丝口保护套、螺丝上的砼和钢锈。
4)、凿平垫块位置的砼。
5)、用水平仪从高程点引测标高，根据所测垫块所在位置砼面与钢柱柱底标高的偏差值，用不同厚度的垫铁找平。
6)柱底就位应尽可能在钢柱安装时一步到位，少量的校正可用千斤顶和撬棍校正。柱底就位后轴线偏差应不大于3mm。
2、钢柱标高控制测量
本工程钢柱的标高控制主要测量控制各节柱顶标高，由于钢材压缩变形、基础沉降及钢材线胀变形(⊿=K×⊿t×H K即为钢材的线胀系数)等的综合影响，随着施工楼层高度的增加，柱顶实际标高与设计标高差会越来越大，因此柱顶设计标高不能作为钢柱标高控制的标准，此时需要有一个对整个建筑物基础沉降观测及结构变形验算的综合考虑，从而近似得出每一节钢柱顶部实际应该控制的目标高度。操作难度较大。故确定：
1)、钢柱高度采用相对标高控制。
2)、为保证整个建筑物的设计标高不受影响，每次标高引测均从±0.0米开始，始终按设计标高控制每次吊装的柱顶标高。
层高偏差控制目标：£±5mm。当层间高度偏差超限时可通过加垫板垫高或切割衬板降低上一节钢柱的标高来方法来达到对钢柱的标高进行控制的目的。
3)、钢柱垂直度测量
柱底就位和柱底标高校正完成后，即可用经纬仪检查垂直度。方法是在柱身相互垂直的两个方向用经纬仪照准钢柱柱顶处侧面中心点，然后比较该中心点的投影点与柱底处该点所对应的柱侧面中心点差值，即为钢柱此方向垂直度的偏差值。其值应£H/1000且绝对偏差≤±10mm，由于钢柱高度一般都在10m左右，故单节钢柱垂直度经校正后偏差值δ应不大于10mm。当视线不通时，可将仪器偏离其所在的轴线，但偏离的角度应不大于15度。
如视线被挡或由于场地狭窄，不便架设经纬仪的情况下，可改为由全站仪对柱顶的三维坐标控制。
结合本工程钢柱外型有多种型号特点，如十字形、H形可采用同一种测控方法，即在柱角四周顶部，用油漆笔做上控制记号，事先在图纸上计算出柱子四角的三维坐标值(x、y、z)，在柱子吊装到位后，将全站仪架设到视野开阔平整能够便于大面积观测的平面上，在柱子校正过程中，将反射片置于柱子顶部四角逐一测量各点，直到柱子设计坐标值与仪器所测坐标差符合规范要求。此方法可保证超高层建筑的精度需求;圆形钢柱则安装前沿柱中心线铅垂方向用阳冲在柱顶和柱脚打上钢眼，以便对中和控设之用。
钢柱吊装首先是柱与柱接头的相互对准，塔吊松钩后用全站仪对三维坐标点进行垂直控制，校正上节钢柱垂直度时要考虑下节钢柱相对于轴线的偏差δ，校正后上节柱顶对于下一节柱顶的偏差为-δ，使柱顶偏回到设计允许的范围内，从而便于柱子和斜撑的顺利吊装以及保证钢柱安装的精度。
当一片区的钢柱、梁和斜撑安装完毕后，对这一片区钢柱需要整体进行测量校正;
对于局部尺寸偏差，用千斤顶或倒链收紧合拢或顶开来调校。校正后紧固高强螺栓。示意如下：
六、结束语
通过现场实际安装过程中严格按预定的方案实施操作，在施工过程中通过与土建的垂直测量系统的不断的相互检查、相互配合，使得本工程钢结构安装的施工质量符合设计和规范要求，在施工中达到了图纸要求不得在施工现场对钢梁人工扩孔的设计要求，确保了没有因安装进度不足引起的钢结构构件返工事件的发生，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。
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