前言
隨著鋼結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展，高層、異形、大跨度結(jié)構(gòu)在鋼結(jié)構(gòu)建筑中已是屢見不鮮、同時(shí)針對(duì)各種類型的測(cè)量控制的難度也越來越大，高層、異形、大跨度結(jié)構(gòu)的測(cè)量定位施工工序是保證
鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量的首要前提，因此大跨度、異形、大跨度結(jié)構(gòu)中的測(cè)量控制就顯的尤為重要，為了探索出適合各種結(jié)構(gòu)尤其是異形、大跨度結(jié)構(gòu)測(cè)量方法，并遵守求同存異的原則，在此以杭州國際會(huì)議中心高層球體結(jié)構(gòu)的測(cè)量定位施工工藝進(jìn)行進(jìn)行介紹，此測(cè)量方法可以在高層、異形、大跨度結(jié)構(gòu)中廣泛運(yùn)用。
一、工程概況
杭州國際會(huì)議中心工程位于杭州新城市中心--錢江新城核心區(qū)塊；毗鄰新規(guī)劃的市政府大樓和杭州大劇院；其中南面緊鄰高架城市陽臺(tái)，北面為富春江路，西面緊靠解放東路，東面為杭州大劇院及在建的波浪文化城，并且地下一層與波浪文化一期相聯(lián)通，與杭州大劇院對(duì)稱坐落位于錢江新城中心軸線上。
工程由球形的主樓和橢圓形投影面的裙房組成，總建筑面積為130096平方米，其中地上總建筑面積為78009平方米。主樓為超五星級(jí)酒店部分，19層85米高，內(nèi)設(shè)高級(jí)辦公樓層和公寓式酒店層；裙房為會(huì)議中心部分，2層12米高，主要為商場及大堂，低座為豪華酒店。地下室為兩層，建筑面積為52087平方米，主要用作停車場、機(jī)電用房、酒店后勤區(qū)等。本文主要介紹主樓測(cè)量方案的探索。
二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及測(cè)量難點(diǎn)
2.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
杭州國際會(huì)議中心主樓與裙房通過主樓外側(cè)的弧形柱上的牛腿連接成一個(gè)結(jié)構(gòu)整體。其中主樓結(jié)構(gòu)為鋼框架—支撐體系，共由43榀平面鋼框架組成。各榀平面框架外柱與內(nèi)柱的定位軸線在平面上為不同半徑的同心圓，平面框架在豎向剖面上呈現(xiàn)“C”形，四層以下的框架柱為豎直的框架柱，而四層以上的內(nèi)框架柱為折線形斜柱，四層以上的外框架柱為圓弧形斜柱；結(jié)構(gòu)在A2、A8、A16、A20、A26、A30、A38軸上的框架通長高度設(shè)置斜支撐構(gòu)件；框架的跨度約為12m，層高為3.52m和5.22m。整個(gè)球形結(jié)構(gòu)的外側(cè)框架柱距球心的最大距離約42m。
2.2測(cè)量難點(diǎn)
本工程屬高層鋼框架結(jié)構(gòu)，為球體造型。外圍結(jié)構(gòu)柱均為豎向弧形構(gòu)件，每一鋼構(gòu)件安裝空間位置不統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)整體測(cè)控量大，測(cè)量精度要求高，軸線標(biāo)高豎向傳遞次數(shù)多。由于主樓的結(jié)構(gòu)特征，無法利用常規(guī)的高層結(jié)構(gòu)測(cè)量手段來定位鋼柱，針對(duì)本工程施工安裝測(cè)量難點(diǎn)，選擇合適的測(cè)量方案，從而保證工程的安裝精度，將是本工程的重點(diǎn)。
三、測(cè)量方案的選擇
針對(duì)本工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用一般的內(nèi)控法或外控法測(cè)量方案將無法滿足本工程測(cè)量精度要求，我司提出了3種測(cè)量方案，如下：
四、方案的確定
通過對(duì)提出的三中方案在難易性、精度、工期及對(duì)其他工種的影響等多方面的可行性分析，擇優(yōu)選擇方案三內(nèi)控和外控相結(jié)合的測(cè)量方法做為本工程的測(cè)量方案，方案三主要由以下優(yōu)缺點(diǎn)：
1、每一徑向軸線上的柱子均為標(biāo)準(zhǔn)柱，且每一徑向和環(huán)向軸線均向上傳遞，測(cè)量精度容易保證；
2、測(cè)量施測(cè)和校正工作量較大，可能會(huì)影響工期；
3、測(cè)量控制點(diǎn)較多，控制點(diǎn)的保護(hù)是重點(diǎn)；
4、增設(shè)附助軸線后，貫通了環(huán)向軸線向上傳遞，方便了測(cè)量
五、方案的實(shí)施
5.1平面控制網(wǎng)建立
1、根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)形式，建立以下平面控制點(diǎn)：
（1）作G軸和A23軸垂直交線于一點(diǎn)，分別向南50米、向東、西、北50米、100米間距設(shè)控制網(wǎng)，共設(shè)置20個(gè)控制點(diǎn)。
（2）測(cè)設(shè)方法
控制網(wǎng)采用四等導(dǎo)線的精度要求施測(cè)，準(zhǔn)確計(jì)算出導(dǎo)線成果后，進(jìn)行精度分析和控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差。
各控制網(wǎng)點(diǎn)在選擇好的點(diǎn)位上進(jìn)行布設(shè)，按規(guī)范要求做好測(cè)量標(biāo)志，同時(shí)做好防護(hù)和保護(hù)措施（如示意圖）。為了保證測(cè)量精度，在控制點(diǎn)標(biāo)志埋設(shè)后一周內(nèi)不得進(jìn)行觀測(cè)。同時(shí)為防止測(cè)量基準(zhǔn)標(biāo)志點(diǎn)產(chǎn)生位移和沉降,在施工過程中堅(jiān)持不定期檢測(cè)。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)誤差時(shí)，在起算的大地控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上按導(dǎo)線測(cè)量方法進(jìn)行復(fù)測(cè)和平差計(jì)算。
5.2高程控制網(wǎng)的建立
（1）首先對(duì)現(xiàn)場已知水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)復(fù)測(cè)。（按國家四等水準(zhǔn)測(cè)量要求）。水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)石經(jīng)復(fù)測(cè)，精度滿足要求后，在施工現(xiàn)場根據(jù)限差要求埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)石（如下圖）。為了便于施工測(cè)量，整個(gè)場地內(nèi)，東西、南北每相距100m左右設(shè)有水準(zhǔn)點(diǎn)，并構(gòu)成閉合圖形，以便閉合校核。I級(jí)水準(zhǔn)基點(diǎn)組選8個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)均勻地布置在整個(gè)施工現(xiàn)場四周形成一閉合路線。II級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)采用M8膨脹螺栓的鋼筋打入砼作為標(biāo)志。由水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)組成閉合路線，各點(diǎn)間的高程進(jìn)行往返觀測(cè)，閉合路線的閉合誤差應(yīng)小于±5 mm（n為測(cè)站數(shù)）。在水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)時(shí)把I級(jí)控制點(diǎn)作為首級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)使用聯(lián)測(cè)，計(jì)算出高程值，以方便主樓安裝時(shí)高程的投測(cè)。
（2）主樓高程控制網(wǎng)布設(shè)
主樓外設(shè)置3個(gè)II級(jí)固定的水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)，如下圖所示：
5.3軸線的定位與傳遞
5.3.1軸線的定位測(cè)設(shè)
根據(jù)平面控制網(wǎng)和G軸與A23軸的垂足控制點(diǎn)（即主樓圓心），用經(jīng)緯儀及鋼尺或用全站儀即可定出主樓徑向的A1軸到A44軸和環(huán)向的B1軸到B3軸共47條軸線和所有本工程的施工平面軸線。軸線控制樁用M8膨脹螺栓的打入砼固定作為標(biāo)志，并引測(cè)至周圍永久性建筑物或構(gòu)筑物上。
5.3.2主樓軸線的堅(jiān)向傳遞
1、主樓一至四層的軸線控制
主樓首層定位軸線利用平面控制網(wǎng)點(diǎn)和主樓圓心進(jìn)行控制（圓心控制點(diǎn)同樣用M8膨脹螺栓打入首層樓面混凝土中）。由于二至四層的鋼柱均為直形柱，且主樓中庭不懸空，因此二至四層的定位軸線同樣利用平面控制網(wǎng)點(diǎn)和主樓圓心向上傳遞的方法進(jìn)行控制。
2、主樓四層以上的軸線控制
（1）徑向軸線控制
本主樓工程的定位軸線采取外控法，即定位軸線延長線上設(shè)置控制樁位，在控制樁位上架設(shè)經(jīng)緯儀進(jìn)行軸線的逐層傳遞。由于本工程結(jié)構(gòu)平面徑向軸線呈放射性布置，所以采取將主樓的每條徑向定位軸線貫通后，向兩個(gè)方向延長至建筑物外部，并在兩個(gè)方向的延長線上各設(shè)置兩個(gè)控制樁位（控制樁設(shè)置如上圖），進(jìn)行主樓徑向定位軸線的堅(jiān)向傳遞和控制。
（2）環(huán)向軸線控制
根據(jù)本主樓工程立面框架的形式，為滿足施工測(cè)量控制的需要，在環(huán)向軸線B2與B3之間增設(shè)一條離圓心為31.5米的環(huán)向附助軸線Bx。在首層樓面上利用平面控制網(wǎng)點(diǎn)和主樓圓心測(cè)設(shè)出該軸線后，將該軸線與44條徑向定位軸線的44個(gè)交點(diǎn)（Bx-1～Bx-44）往徑向和環(huán)向各500?處設(shè)定為控制基準(zhǔn)點(diǎn)（同樣用M8膨脹螺栓打入首層樓面混凝土中）。上面各層在立樓板模板時(shí)，在相應(yīng)位置留200?×200?方洞，用激光鉛垂儀把各點(diǎn)引測(cè)至各樓層，校核后通過量距放出各鋼柱的十字控制中心線。在第10層將此44個(gè)控制基準(zhǔn)點(diǎn)轉(zhuǎn)移一次，仍用M8膨脹螺栓打入樓面混凝土中控制上9層定位。
5.4標(biāo)高傳遞
本工程的標(biāo)高傳遞主要為主樓結(jié)構(gòu)的高程堅(jiān)向傳遞。按照主樓外設(shè)置的3個(gè)II級(jí)固定水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀將基準(zhǔn)點(diǎn)引至首層平面。首層施工好后，將+1.000m標(biāo)高引至指定鋼柱上并做紅漆標(biāo)記，用鋼卷尺向上丈量至各樓層（同樣在第10層設(shè)一個(gè)轉(zhuǎn)點(diǎn)）。然后用水準(zhǔn)儀抄平控制各鋼柱的牛腿上表面標(biāo)高。
6.鋼構(gòu)件安裝的測(cè)量校正
6.1主樓鋼柱的安裝測(cè)量校正
鋼柱的測(cè)量校正主要為平面位置、標(biāo)高和垂直度三項(xiàng)內(nèi)容，按照先調(diào)整標(biāo)高，再調(diào)整位移，最后調(diào)整垂直度的順序按照規(guī)范規(guī)定的數(shù)值進(jìn)行校正。同時(shí)為保證安裝精度，避免因溫度變化對(duì)鋼柱垂直度校正產(chǎn)生的偏差，主樓鋼柱的測(cè)量校正統(tǒng)一日照變化小的傍晚進(jìn)行。
6.2直鋼柱的校正測(cè)量
（1）標(biāo)高的調(diào)整：每安裝一節(jié)柱后，對(duì)柱頂進(jìn)行一次標(biāo)高實(shí)測(cè)，誤差超過偏差時(shí)，采用螺栓千斤頂進(jìn)行調(diào)整，偏差過大時(shí)分兩次或幾次進(jìn)行調(diào)整。
（2）軸線位移校正：以傳遞至下節(jié)柱柱頂?shù)妮S線為基準(zhǔn)，安裝鋼柱的底部對(duì)準(zhǔn)下節(jié)鋼柱中心即可。
（3）垂直度校正：把鋼柱的成90°的兩條控制線引出，在控制線上架設(shè)兩臺(tái)經(jīng)緯儀，照準(zhǔn)鋼柱的中軸線同時(shí)監(jiān)測(cè)，直到兩個(gè)方向的軸線上下為同一垂直線。
垂直度校正調(diào)節(jié)主要是依靠攬風(fēng)繩，直至焊接完后，按以上觀測(cè)方法對(duì)鋼柱進(jìn)行復(fù)測(cè)，對(duì)鋼柱的測(cè)量數(shù)據(jù)要認(rèn)真記錄。
6.3弧形鋼柱的校正測(cè)量
弧形鋼柱的標(biāo)高和軸線位移校正測(cè)量同直鋼柱的方法相同，其中弧形鋼柱的垂直度校正由于弧形鋼柱的一側(cè)為外圓弧形，因此在校正完弧形鋼柱底部的軸線位置后，同時(shí)在柱頂端采取三點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行校正監(jiān)測(cè)。即在鋼柱頂部外截面角點(diǎn)做為校正點(diǎn)，采取三點(diǎn)坐標(biāo)定位（如圖所示控制點(diǎn)1、控制點(diǎn)2、控制點(diǎn)3），根據(jù)3點(diǎn)的三維坐標(biāo)采取坐標(biāo)測(cè)量進(jìn)行校正定位控制。
九、總結(jié)
實(shí)踐證明，杭州國際會(huì)議中心的測(cè)量定位施工工藝最終取得良好的預(yù)期效果，結(jié)合本工程實(shí)際情況展開分析，對(duì)于高層、異形、大跨度的特殊結(jié)構(gòu)在測(cè)量定位控制中，為了其保證安裝精度和工程質(zhì)量，就要選擇合適的測(cè)量方案，同時(shí)要配備合適的測(cè)量儀器。尤其針對(duì)異形結(jié)構(gòu)而言，想用常規(guī)的測(cè)量手段進(jìn)行測(cè)量定位是比較困難的，而且也很難保證測(cè)量質(zhì)量，因此就要在常規(guī)方法中尋求突破，對(duì)于采用線控制不了的就應(yīng)采用點(diǎn)（坐標(biāo)控制）、線、面結(jié)合的測(cè)量控制方法，基本能夠解決高層、異形、大跨度結(jié)構(gòu)測(cè)量的難點(diǎn)問題，這種點(diǎn)、線、面相結(jié)合的測(cè)量定位方法可以被廣泛運(yùn)用。
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獲獎(jiǎng)鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)個(gè)人專訪錄
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