大跨度钢结构屋盖工程施工测量技术

大跨度钢结构屋盖工程施工测量技术
摘要:利用全站仪的三维坐标放样功能,对大跨度钢结构屋盖工程施工进行放样和施工控制。

放样精度满足钢结构工程施工技术要求,方便而快捷的测量方法,对钢结构工程施工具有重要的指导作用。

关键词:钢结构工程施工测量施工控制网三维坐标法
济南市自行车比赛馆钢结构工程,采用管桁架结构形式,长轴为134.6 m,短轴为101 m,最高点离地面高度为36.1 m,钢结构由32榀径向桁架和5道环向桁架组成,径向桁架以不同的曲率汇交于屋顶中心。

径向桁架下端部分由四肢管桁架变为两榀“V”字形单片桁架。

本项目的所有的管桁架结构,均为空间曲面结构,为了确保钢结构工程各铸钢支座、铸钢节点、V字柱、钢柱及径向桁架和环向桁架的精确定位,使各桁架的线型正确与完美。

并确保钢结构工程各构件的位置正确,受力合理、线型优美、满足设计及规范要求,同时,确保其结构的安全与稳定。

以利于济南自行车馆屋顶钢结构工程的顺利施工和正常运行。

必须进行详细施工测量监控工作。

1 高精度施工控制网的建立
本工程为满堂脚手架施工,施工放样时障碍物太多,通视非常困难,给测量放样带来了很多不便。

因此,在钢结构工程施工前要先建立施工控制网,在建筑物周围的空地上,布置7个控制点,形成闭合导线网,
如图1所示。

通过观测及平差计算:角度闭合差为-37”,导线闭合差为mm,mm
导线全长闭合差为:1/20万,完全满足施工放样的要求。

高程控制基准是布设一条二等水准精度的首级高程控制网,其主要技术要求,每千米高差全中误差2 mm。

在使用期间,对各控制点位定期进行稳定监测,并以首级控制网成果为基准完成各细部的空间定位工作。

2 柱脚预埋件的安装定位测量
柱脚预埋件的放样:由于柱脚预埋件的中心是被挖空,无法进行实际放样。

因此,在柱脚预埋件放样时,是通过放样预埋钢板四个边的中心点,如图2下图所示。

根据结构平面测量控制线,将柱脚预埋件安装定位。

然后通过坐标放样,对柱脚预埋件进行微调,使柱脚预埋件精确定位,并固定在立柱的支撑钢筋上,当立柱的混凝土浇筑至柱脚预埋件钢板时,再用全站仪进行复测,并用水准仪进行标高校核,通过归化放样,确保其平面位置及高程的精度。

将每个预埋件的偏差严格控制在±2 mm之内,将轴线间偏差严格控制在±4 mm之内。

并在埋件板上样冲标记埋件中心线,
做钢柱、铸钢件安装基准。

3 铸钢支座安装定位测量
首先在柱脚预埋件的钢板上放样出铸钢支座的基准线,如图2下图所示。

铸钢支座每套由四个部件组成,为万向可转动体系,安装在标高为±0.000米,沿径向向外倾斜15°的预埋件上。

安装质量和精度直接影响到整个屋盖体系的安装精度。

安装时的放样控制要点如下:
(1)首先用全站仪在预埋件上放出铸钢支座中心控制点和控制轴线,根据控制轴线放出控制边线并焊接定位板。

同时,沿径向放样出15°的向外倾斜的斜面。

以便于铸钢支座的精确安装定位。

(2)将组成为一个整体的铸钢支座,如图2上图所示。

用50吨汽车吊吊装就位,通过定位板精确调整铸钢底座位置后与预埋件点焊定位。

(3)通过测量四个钢柱套的坐标,来复核铸钢支座的定位精度,然后用千斤顶通过微调,使铸钢支座精确定位。

铸钢件安装前,复核埋件基准线,统一定位好埋件方向。

铸钢件安装时,靠千斤顶来调整铸钢件,使铸钢件、埋件基准线重合。

4 V字柱安装
V字柱由两根长度为6～10 m,规格为Φ351×12的钢管相贯连接而成,每组重量30吨。

下端与铸钢支座插接后焊接连接,上端与
Φ450×16环梁相贯焊接。

安装时需要在倾斜状态下实现空中定位,安装工艺要点如下:(1)在地面定型胎具上组对V字柱,用套模检查相贯口,焊接相贯焊缝。

(2)精确测定定位控制点并做好控制标记。

施工的要点是:V字柱的加工及组装的精度要高,四根钢管的角度、高程、距离等与铸钢支座结构的结构相同。

其精度要满足设计及规范要求。

并且要便于安装施工。

如图3上部分所示。

安装完成后,要复核V字形钢柱的位置、倾斜角度及高程,同时检查钢柱顶部的相贯线口的位置和尺寸,其安装精度满足设计及规范要求。

这是HHJA环梁系统安装的基础。

由于ZZ控制点的设计坐标是各钢柱中心点的坐标,在各V字形钢柱上是一个空间点,无法置立棱镜,因此在施工过程中,无法对其进行观测和放样。

此时,我们将在其控制点所在的钢管无柱横截面上设置一片钢板,然后在钢板或钢筋上确定其控制点的位置,并做出明显和标记,在此点上安置小棱镜,通过测量其坐标,使其精确定位,确保V字形钢柱的安装精度满足设计及规范要求。

5 钢桁架梁安装
5.1 钢桁架梁的坐标系统转换
钢桁架梁的安装放样,仍采用极坐标法,钢桁架梁控制点直角坐标设计单位已经在图纸中给出,但是设计单位给出的直角坐标是以1-1轴为纵轴,1-3轴为横轴的施工坐标系统。

因此在进行直角坐标放样时
一定要将其坐标转换为济南市坐标系统,这样才能在施工控制网点上利用坐标进行直接放样。

坐标转换计算公式如下。

通过坐标转换,可以将设计单位给出的直角坐标转换成施工控制网坐标下的坐标,然后在施工控制点上利用直角坐标进行钢桁架梁控制点的放样。

5.2 钢桁架梁的施工放样
考虑HHJA和钢柱之间复杂的相贯线节点,为方便调整节点精度,施工中应采用高空散拼、逐圈逐段控制的方法保证了巨型环梁的精确就位。

将每一圈环形钢管通过加工和现场组拼分解为33个单元,单元长度从8～13 m,对接口位置避开节点区。

并计算每一单元环形钢管接口中心的坐标,并对接口中心点进行空中放样。

由于图纸上给出的各节点及控制点的坐标是钢管中心的坐标,此点是一个空间点无法置立测量棱镜,在实际的施工放样时,可能也无法看到此点。

因此,实际施工放样时,要将此控制点通过一钢板引测到便于观测的位置。

为了便于环形钢管施工对接,在施工放样时,采用测量环形钢管的上缘线或下缘线,在上缘线上设置棱镜或在下缘线上设置反射片,通过测量棱镜或反射
片的坐标,来确定每一单元环形钢管的位置。

由于每一单元环形钢管的上缘线、中心线和下缘线是位于同一个竖直面内,其每一个竖直面上三个点的平面坐标是相同的。

如图4所示。

上缘点、中心点、下缘点的平面坐标是相同,通过控制上缘点或下缘点的平面位置,从而达到控制每一单元环形钢管的平面位置。

其高程可以利用水准仪通过观测上缘点或下缘点的高程,来确定其高程位置,通过控制点的平面和高程控制,来精确放样各控制点的空间位置,从而精确定位每一单元环形钢管的空间位置。

在施工过程中,实际的施工放样是先临时放样到满堂脚手架上或安装支架上,并临时的固定。

同时在满堂脚手架上放样出环形钢管的位置,以便环形钢管安装上,粗略就位。

就位后,根据环形钢管接口的坐标(上、下缘控制点的坐标),并通过微调,使环形钢管精确就位。

由于现场没有合适的混凝土地面可供放样,加上高精度调位所参照的基准点必须直观且应最接近预埋件,所以必须充分利用劲性构架这一稳定支撑,在劲性构架上焊接临时小钢平台#带可调螺杆装置,将算得的标高精确找平至小钢平台上,并通过可调螺杆的上下移动达到标高要求,
6 结语
钢结构工程安装定位测量,是一项精细而复杂的工作,需要认真计算多次复核,才能保证其放样的空间位置满足设计要求。

首先保证数
据准确,实际放样时要反复测量校核,确保每一个控制点精度要满足计算及规范要求中。

同时,各工种要相互配合,复测完成后要及时调整,确保各构件的精确定位。

通过全站仪三维坐标的空间定位技术,不仅保证了钢结构工程的平面益,同时还保证了钢结构工程的高程精度,方便而快捷的三维坐标空间定位测量方法,对放样和指导其它钢结构工程施工具有重要的指导意义。

参考文献
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