論球曲面網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)施工的測量

1、論球曲面網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)施工的測量    論球曲面網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)施工的測量2011-03-11 09:31 來源： 瀏覽次數(shù)： 關(guān)鍵字： 摘要：球曲面網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)的施工測量是施工進(jìn)程中難度較大的一項(xiàng)內(nèi)容。如何克服施工現(xiàn)場種種不利因素的影響，確保測量結(jié)果的精密、準(zhǔn)確，從而保證整個工程質(zhì)量，是目前鋼結(jié)構(gòu)界所關(guān)注的重要問題。本文以惠州會展中心媒體倉工程為例，介紹對測量方案的研究分析及對網(wǎng)殼施工全過程實(shí)施的控制測量，為相關(guān)領(lǐng)域人員的研究提供了參考。關(guān)鍵詞：球曲面網(wǎng)殼；鋼結(jié)構(gòu)；施工測量網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)作為一種美觀實(shí)用的結(jié)構(gòu)形式，在國內(nèi)外工業(yè)和民用建筑中的應(yīng)用越來越多。由于此類結(jié)構(gòu)在安

2、裝階段的空間剛度與結(jié)構(gòu)形成整體后的空間剛度相差十分懸殊，安裝過程中構(gòu)件內(nèi)力的變化、結(jié)構(gòu)的變形等控制的難度較大。因此，如何通過準(zhǔn)確的施工測量降低安裝誤差，控制安裝精度，提高安裝質(zhì)量，是球曲面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文以具體工程實(shí)踐為例，介紹了施工測量方案的研究制定與實(shí)施。1 工程概況及施工方法簡介如圖1所示，惠州會展中心媒體倉表面為球面網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸為長24m，寬12m，結(jié)構(gòu)標(biāo)高15.5m，8m層為現(xiàn)澆混凝土平臺樓板，底部為柱腳鋼管支撐架，上部為網(wǎng)殼球面結(jié)構(gòu)，均采用薄型箱型截面，中間加連接板焊接。如何保證施工質(zhì)量，加工精度控制和安裝測量的控制是施工成功的關(guān)鍵。按照媒體倉最大

3、外截面尺寸，整個網(wǎng)殼施工采用搭設(shè)整體滿堂腳手架，高空散拼法施工。以底層為基點(diǎn)，逐層向上拼焊，最后封頂。腳手架架體每邊增加1.2m作為行走通道，實(shí)際搭設(shè)架體投影尺寸為（長25.2m，寬13.2m），媒體倉支撐架體要求搭設(shè)尺寸為立桿的縱距b=1.20米，橫距l(xiāng)=1.20米，步距h=1.50米，在支撐的地面樓板面上測量放線，將媒體倉的桿件從空間位置投影到地面，然后把每個構(gòu)件中心線的投影線橫向和縱向各往兩邊偏移500mm，腳手架的立桿就沿著偏移后的投影線進(jìn)行布設(shè)。測設(shè)出立桿位置，彈墨線標(biāo)注。參考媒體倉平面布置圖對支撐立桿位置進(jìn)行確定。     

4、0;                            2 施工測量方案研究與實(shí)施該工程施工測量面積達(dá)、周期長，而且精度要求高，為此在安裝前制定了專項(xiàng)方案，不知好控制測量網(wǎng)點(diǎn)。根據(jù)土建單位提供的定位軸線和水準(zhǔn)基點(diǎn)，進(jìn)行復(fù)核調(diào)整后在縱橫和放射軸線上設(shè)立若干控制點(diǎn)，把各個軸線和標(biāo)高投注在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)面上，為安裝工序提供測量

5、依據(jù)。作為球曲面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計要求及施工方法，其控制測量主要包括以下幾個內(nèi)容：1）底層支座節(jié)點(diǎn)定位測量；2）球體中心點(diǎn)鉛直定位線控制；3）空間節(jié)點(diǎn)的控制測量。結(jié)合施工現(xiàn)場的具體條件，我們進(jìn)行了數(shù)種控制測量方案的探討、比較，最后確定采用如下方案：2.1 平面控制網(wǎng)測設(shè)平面控制應(yīng)先從整體考慮，遵循先整體、后局部，高精度控制低精度的原則。布設(shè)平面控制網(wǎng)形首先根據(jù)設(shè)計總平面圖，現(xiàn)場施工平面布置圖。選點(diǎn)應(yīng)選在通視條件良好、安全、易保護(hù)的地方。樁位必須用混凝土保護(hù)，需要時用鋼管進(jìn)行圍護(hù)，并用紅油漆作好測量標(biāo)記。具體操作首先根據(jù)總平面圖利用全站儀(測角0.5”，測距1+1PPM)，從高級起算點(diǎn)

6、在媒體倉內(nèi)測一條閉合或附合導(dǎo)線，然后采用極坐標(biāo)法，定出建筑物縱橫兩條主軸線，經(jīng)角度、距離校測符合點(diǎn)位限差要求后，作為首級平面控制網(wǎng)。平面控制網(wǎng)的精度等級根據(jù)工程測量規(guī)范要求，控制網(wǎng)的技術(shù)指標(biāo)必須滿足：測角誤差為±5”，變長相對誤差為1/40000。首級控制網(wǎng)布設(shè)完成后，建立建筑物平面矩形控制網(wǎng)。2.2 高程控制網(wǎng)的建立為保證媒體倉豎向施工的精度要求，在場區(qū)內(nèi)建立高程控制網(wǎng)。高程控制的建立是根據(jù)土建單位提供的場區(qū)水準(zhǔn)基點(diǎn)（至少應(yīng)提供三個），采用ZeissDINI10電子水準(zhǔn)儀（精度0.3mm/km往返測）對所提供的水準(zhǔn)基點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測檢查，校測合格后，測設(shè)一條附合水準(zhǔn)路線，聯(lián)測場

7、區(qū)平面控制點(diǎn)，以此作為保證施工豎向精度控制的首要條件。高程控制網(wǎng)的精度不低于三等水準(zhǔn)的精度。在媒體倉內(nèi)設(shè)置3個水準(zhǔn)點(diǎn)，距離建筑物應(yīng)大于25米，距離回土邊線應(yīng)不小于15米。2.3 底層支座節(jié)點(diǎn)定位測量由于該工程采用自下而上的拼裝方式施工，因此底部支座位置的準(zhǔn)確精度便是保證整個結(jié)構(gòu)施工精度的關(guān)鍵。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際工作條件，我們選擇使用J2級光學(xué)經(jīng)緯儀，Ns004水準(zhǔn)儀和毫米刻度的鋼卷尺進(jìn)行水平定位和標(biāo)高測量。在鋼筋混凝土環(huán)梁上以圓心角9o，均勻布置40個預(yù)埋板。要確定支座的標(biāo)準(zhǔn)位置，必須對預(yù)埋件的位置進(jìn)行定位測量。在精確地驗(yàn)證了支座處圓心K點(diǎn)基礎(chǔ)上，將經(jīng)緯儀安置在K點(diǎn)設(shè)定指向起始點(diǎn)0o，在預(yù)

8、埋件上用細(xì)鋼針劃出方向線。先以順時針方向每9o劃線，然后倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡再逆時針劃線。檢查兩次劃線是否重合，否則取中為最后每9o的方向線。在確定了經(jīng)向線位置的基礎(chǔ)上確定支座預(yù)埋件的環(huán)向位置，具體作法是截取相同的半徑，每個點(diǎn)讀兩次數(shù)取平均值為終值，這樣支座節(jié)點(diǎn)的水平定位便確定了。各支座節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高定位測量采用水準(zhǔn)儀。按照水準(zhǔn)測量規(guī)范測得各點(diǎn)標(biāo)高，根據(jù)全都各點(diǎn)標(biāo)高觀測值求其平均值L均，以L均作為標(biāo)準(zhǔn)，逐一求各點(diǎn)觀測值Li與L均差值Vi作為各點(diǎn)的修正值。結(jié)合工程實(shí)際情況，支座標(biāo)高宜加不宜減，故取Vi值中正值最大值作為零值，其它各點(diǎn)Vi值歸零后即為支座標(biāo)高應(yīng)加墊的高度。2.4 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中心線的定位測

9、量對于球曲面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，各層通過水平方向測量定位節(jié)點(diǎn)的重要依據(jù)是結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)與支座處界面中心的垂直連線，各個空間節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)都必須通過它來確定。因此，對其精確的測量標(biāo)定至關(guān)重要，是整個網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工控制測量的核心工作之一。其標(biāo)定方法通常是采用鉛垂線法，自球體頂點(diǎn)向下過中心引鉛直線，當(dāng)鉛垂靜止后以此作為標(biāo)準(zhǔn)鉛直線。然而，由于本工程施工采用自下向上的順序，球曲面頂點(diǎn)最后才形成，直接使用傳統(tǒng)方法無法有效的保證施工測量的精度，因此在該工程中我們不僅要采用常規(guī)的測量儀器和方法，更要大膽采用新技術(shù)、新設(shè)備。在鋼結(jié)構(gòu)中心線的定位測量方面采用了較為先進(jìn)的測量儀器，并將三維工業(yè)測量技術(shù)和近景攝影測量等技術(shù)應(yīng)用到該工程。用氮

10、氖激光器組裝了一臺激光鉛直儀，將激光鉛直議安置在中心點(diǎn)，使激光向上發(fā)射，從而產(chǎn)生一條鉛直線定位，克服了用線垂定位的諸多弱點(diǎn)，測量精度可以切實(shí)得到保證。同時為了便于施工，輔以鉛垂線定位測量，即保證了工程質(zhì)量，又方便了施工。2.5 空間節(jié)點(diǎn)的控制測量當(dāng)?shù)讓又ё?jié)點(diǎn)、中心點(diǎn)和網(wǎng)殼中心鉛直線得到精確定位后，使用經(jīng)緯儀、尺度測量就可以方便準(zhǔn)確地對空間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行角度和水平測量。利用經(jīng)緯儀在K點(diǎn)觀測各節(jié)點(diǎn)的水平角和豎直角即可確定節(jié)點(diǎn)的高度位置，再量出節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中心鉛直線的水平距離，即可確定空間節(jié)點(diǎn)的位置。2.6 球曲面網(wǎng)殼整體監(jiān)測由于網(wǎng)殼整個采用由下向上逐層按設(shè)計要求安裝我們在加強(qiáng)加工

11、精度要求的基礎(chǔ)上、采取各層一邊安裝一邊檢查，邊檢測邊調(diào)整，盡力消除安裝誤差。采用全站儀對與媒體倉各個桿件的三維坐標(biāo)進(jìn)行逐一復(fù)查，確保每個構(gòu)件安裝定位在規(guī)范允許范圍內(nèi)。如果發(fā)現(xiàn)超偏尺寸超過了規(guī)范允許值，應(yīng)在下道工序安裝之前予以調(diào)整。3 測量精度控制措施施工現(xiàn)場測量精度將直接影響到整個結(jié)構(gòu)的安裝精度，所以保證測量精度是保證結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量的一個很重要的環(huán)節(jié)。確保測量精度主要采取的措施包括：1. 保證基準(zhǔn)點(diǎn)：布設(shè)合適精度的施工控制網(wǎng)。選擇與鋼結(jié)構(gòu)施工要求相適應(yīng)的施工控制網(wǎng)等級。結(jié)合以上誤差分析理論，平面控制網(wǎng)按照一級導(dǎo)線精度要求布設(shè)，高程控制網(wǎng)按照三等水準(zhǔn)精度要求布設(shè)，能夠確?？刂凭W(wǎng)

12、點(diǎn)位精度要求。2. 每個桿件上設(shè)計有四個測量控制點(diǎn)，如圖2所示，這四點(diǎn)坐標(biāo)為桿件的安裝控制坐標(biāo)，制作過程中在桿件上打好。3. 保證放樣精度：合理的測量放線方法。配置相應(yīng)精度等級的施工測量儀器，提高測量放線精度。4. 實(shí)時測量：在施工中采用全過程定點(diǎn)跟蹤測量，使整個工程的測量誤差一直處于受控狀態(tài)。                       

13、;            4 結(jié)束語球曲面網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)空間跨度大，節(jié)點(diǎn)量大，桿件多，安裝困難。鋼結(jié)構(gòu)安裝測量方法的選擇和確定，是工程質(zhì)量保證的重要環(huán)節(jié)。安裝測量首先要通過計算，確定結(jié)構(gòu)安裝的軸線矢高，以及設(shè)計圖紙上幾何尺寸規(guī)定的測量數(shù)據(jù)，會同設(shè)計、監(jiān)理確定。只有從各個環(huán)節(jié)對施工測量進(jìn)行控制，才能最后保證整個鋼結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量。希望本例的施工測量方法，可以對以后的類似工程有所幫助。參考文獻(xiàn)1 楊國忠，杜文鳳基于性能的空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計理論研究綜述四川建筑科學(xué)研究，2009，35(4)2 符立勇,楊從娟.大跨度空間結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的歷史與發(fā)展J工程建設(shè)與設(shè)計,2002,(05).3 李凱.國家體育館鋼屋架施工過程中支撐體系的受力分析