钢结构安装测量与施工监测方案

第二节钢结构安装测量与施工监测一测量前的准备工作（一）本工程主要测量内容（二）测量人员配置本工程施工占地面积大，钢结构屋盖采用斜交网格结构体系，由单层网壳、双层网架及竖向支撑系统等组成，构件定位多采用空间三维坐标控制，测量工作极其复杂且繁重，现场钢结构安装测量根据网壳结构、竖向支撑、双层网架等不同特点分为三个片区，钢结构测量人员组织体系如下图：测量人员组织机构图（三）测量仪器设备配置开工前必须将仪器送有资质的计量检定单位进行检定，检定证书作为技术资料归档。

本工程施工拟投入的测量仪器设备如下表：序号仪器名称型号技术规格数量用途1 全站仪Leica TCA1800 测角精度：±1”测距精度：±1mm+2ppm配合反射片测距长度：200m补偿方式：电子双轴补偿器机载应用程序：放样，后方交会，面积，导线，变形监测。

7首级平面控制网布设，施工放样，竖向测距，建筑变形监测。

2 全站仪索佳SET1130R3 测角精度：±1”测距精度：±2mm+2ppm配合反射片测距长度：200m激光等级：3级4施工放样，构件拼装精度检测，构件空间定位控制3 经纬仪苏光LT202C 测量方法：光栅增量式数字角度测量系统测角精度：±2”望远镜倍率：30倍补偿方式：倾斜传感器补偿范围：±3’3轴线垂直投测，钢柱钢梁垂直度检测4 水准仪索佳PL1 每公里往返测量中误差：0.2mm放大倍率：40倍4高程控制点引测，构件定位标高复测，沉降监测5 计算器CASIO4800P 计算程序：导线坐标计算，放样角度距离计算，任意曲线线路坐标计算等。

6 三维坐标数据计算处理（四）测量技术依据收集开工前应收集齐全相关的图纸及规范，为测量工作的实施做好准备。

需收集的技术资料一览表：二安装测量程序三建立测量控制网（一）测量控制网布设根据设计院提供的大树广场中心点为坐标原点建立平面控制体系，根据总承包单位提供的基准点，在建筑外围建立钢结构施工测量控制网，平面坐标和高程控制点合二为一点，经复测平差闭合后将平面点位作好油漆标记。

钢结构安装测量总平面控制网因施工场地面积很大，总平面控制点点位间距均在120~150米，应对总平面控制网进行适当加密，以满足各分馆的测量控制需要。

各分馆控制点应以总平面控制点坐标为起算依据进行测设，布点完成后进行闭合导线复测，误差在规范允许范围内后方可使用。

经平差计算后得出二级控制点点位坐标。

（二）平面控制点的埋设平面控制点应选择在通视条件良好的位置进行埋设，采用混凝土柱内嵌仪器支座的方式埋设平面控制点，可以避免因人为操作、恶劣天气、强光照射导致仪器脚架受热不均匀等因素引起的测站点对中误差，以此提高测量精度及效率。

平面控制点标桩示意图四钢结构柱脚安装定位（一）钢结构柱脚测量定位钢结构柱脚测量定位步骤如下：轴线标高投测螺栓定位板安装测量柱脚螺栓安装测量混凝土浇筑跟踪测量钢柱脚安装测量柱脚三维坐标复测报监理验收（二）柱脚测量定位及复测现对本工程典型的屋盖V形柱脚安装进行简要说明：（1）十字轴线投测（2）埋件定位板安装测量仪器支架（3）预埋螺杆安装定位（4）V形柱脚安装复测五构件地面拼装测量深圳湾体育中心II标段由综合馆、游泳馆、下沉广场及运动员公寓等部分组成，屋面结构相互交错形成斜交网壳结构，屋面结构安装分段单根安装和成片吊装相结合的方法进行。

为了保证钢结构顺利安装，最终保证钢结构的安装精度，II标段钢结构工程对成品吊装的钢结构安装单元进行地面拼装，因此拼装的精度直接影响着钢结构安装效率和安装的精度。

由于吊装单元是根据吊装工况及构件受力情况划分而来，所以各片吊装单元根据构件特点单独拼装，屋面结构构件连接复杂且存在部分弯扭构件，以弯扭构件地面拼装测量为本方案的重点。

（一）地面拼装测量思路深圳湾体育中心II标段网壳地面拼装测量工作，采用常规测量与三维测量系统相接合的方法，通过三维坐标测量仪扫描测量、重构模型，采用计算机模型与实际测量模型相互比较的方法，测量出构件拼装过程中产生的偏差。

单个部件的安装就位采用Leica TCA1800全站仪测量，拼装单元的整体检测采用三维测量系统。

将制作合格的部件运至现场后，通过设计图纸计算出各个部件之间的相对位置关系，并在已搭建好的胎架基础上将其调整、拼装至正确的位置，使拼装完成后的整体空间几何特性满足安装要求。

拼装的质量控制关键点为对接接口的坐标偏差及因该偏差产生的焊接质量和外观质量的影响，因此严格控制上下段对接接口的空间坐标是控制该节点质量的有效手段，针对网壳结构工程的特殊性，拼装定位、测量采用三维坐标测量系统，并且在拼装就位过程中配备了同型号的全站仪进行构件空间坐标的实时测量，保证拼装控制精度。

（二）地面拼装测量控制（三）控制网点设置为满足拼装测量要求，保证整体精度，在拼装平台周围尽量均匀设置六个以上的测量控制点，形成一个闭合控制网。

控制点采用挖坑现浇混凝土，并在顶部预埋钢板，在钢板上刻“+”标记点位作为平面控制点，在钢板上垂直焊Φ10螺栓，螺栓长10mm，螺栓顶面作为高程控制点。

用Leica TCA1800全站仪进行精密测量，并对点位进行调整，使其闭合差满足拼装精度要求。

为确保各点之间的相对精度，每隔一周或控制点有变动可能时，都需对控制网进行复测，计算各点的位移量和各点的高程，根据测量数据对点位进行调整，使平面各点精度满足施工要求。

控制点布置如下图所示：（四）拼装施工测量1拼装测量做标转换在施工图纸中构件的坐标是以设计院提供的深圳湾体育中心的设计点为坐标原点，坐标为高空的安装坐标，无法直接用于拼装，因此采用模型取点转换的方法，将图纸中待拼装单元在整体设计中的坐标根据拼装单元的大小转换为拼装场地的局部坐标。

根据拼装杆件形式合理选取做标原点O，再由杆件拼装方向确定X轴、Y轴。

局部做标系以向上为Z轴正向。

根据所整体转化为局部的标系，在拼装平台上放线，确定实际杆件的拼装方向和支架布置位置。

根据上面取得的坐标原点，在CAD中读取各控制点的相对坐标，这些控制点包括但不限于对接端头棱4个角点、杆件中点连线、节点焊缝连接节点及胎架设置点，以确定网壳的准确拼装位置。

这种转换方法可根据拼装测量的相关要求建立坐标系，可根据重要的控制点坐标和胎架的坐标点确定支撑架布置。

2地面放样根据整体构件的三维几何尺寸，首先搭建一个与之对应的拼装平台及拼装支架,并采用全站仪将整体构件的主要轴线以及主要特征点投影在拼装平台上,将轴线适当延长，以便在控制测量中仪器安置方便。

根据胎架与投影轴线及特征点之间的位置关系,采用在轴线控制线上架设经纬仪或在轴线上吊铅锥的方法对胎架的平面位置进行调整；用全站仪检测胎架各部位的高差，对胎架的高程进行调整，以便部件开始拼装时,各部件能快速、准确就位。

弯扭构件的拼装除采用轴线控制放样外，还需采用水平线测量校核，用全站仪测量水平线标高及其对应位置垂线位置标高。

根据构件形式，进行构件测量坐标和构件尺寸数据与计算机三维转化，拼装坐标与构件设计位置坐标三维转化。

根据计算机显示结果，拼装平台地面放线和搭设拼装支架。

根据构件进场验收时所确定的监测点转化的计算机三维坐标进行监测，以确定构件各组成部件的坐标的形式。

构件拼装完毕，弹出构件各面中心线，根据计算机三维坐标，计算出构件中心线关键点位置坐标。

根据中线坐标地面拼装复合和进行高空安装测量。

3拼装测量1）将设计三维坐标系中各特征点坐标转换到相对坐标系中，用全站仪放出在胎架上待拼件的位置，根据测量结果对胎架进行调整，以使网壳待拼件放置后，误差在微调范围内。

2）将网壳待拼件放置在胎架上的设计位置，根据各待拼件上的点位标记进行整体位置关系的测量。

利用全站仪、经纬仪检测轴线，用钢卷尺、铅锥、水准仪辅助检测各标识点点位的空间几何关系，通过各点的设计三维坐标，计算出各点之间的设计空间位置关系，对照分析后对构件进行调整。

3）构件调整固定后，根据待拼件上的点位标记，使用钢尺等在构件上找出连接杆的点位，用点焊固定，使用进行整体空间位置的检测，并将检测数据记录保存，与设计图纸比较分析，如构件不符合要求，则进行调整；若符合要求，则进行焊接工序。

4）焊接完成后，会同后道工序的施工测量工程师对网壳构件进行全面检测，将检测数据记录存档，并与焊接前的检测数据对照分析，确定其变形程度，分析变形原因，以便在下一个吊装单元拼装中能够尽可能减小拼装误差。

屋盖系统安装测量工作主要有：屋盖支撑系统测量定位，屋盖分片单元安装实时监测，胎架释放时的位移、应力应变监测。

六屋盖系统测量控制（一）支撑架搭设测量流程根据测量控制点，用全站仪投放出临时胎架的轴线和标高于基础底板面，并用墨线标识。

胎架安装就位后用两台经纬仪校正垂直度，将轴线、标高引测到胎架顶面平台。

1胎架顶面标高控制点的引测胎架顶面标高控制点的引测采用全站仪标高投递法，此方法简便快捷，精确度高，可以减少误差。

2胎架顶面轴线控制点的引测或竖向传递在地面轴线控制点上架设激光经纬仪，将轴线点垂直投影到胎架顶面平台。

（二）屋盖支撑系统测量定位屋盖系统安装时主要由临时支撑胎架及树状柱进行支撑，其中，每个树状柱铸钢件节点有4个分支，分支三维空间形态各异，铸钢件节点的定位控制是整个屋盖支撑系统测量控制的难点。

树状柱观测示意图由于树状柱各分支指向不一，用一台全站仪无法同时对所有分支进行控制，需采用两台全站仪架设在铸钢件两侧，安装过程实时监控的方式进行测量。

（三）屋盖分片单元安装测量本场馆屋盖钢网格体系采用分区分片吊装的方式安装，各分片单元大小、形状各异，用常规拉尺方式难以对进场构件尺寸进行有效检查，现采用全站仪测构件节点坐标配合CAD坐标拟合法对构件安装进行测量及监控。

（四）屋盖安装单元坐标拟合法安装测量1测量控制点的选择及标示将弯扭构件各管口中心深化设计的三维坐标值换算成端口上部向内300mm的表面处三维坐标值，该点作为现场测量控制点。

选取的点应在同一个可视平面内，控制点不能过于临近端口，接头焊接金属熔化或焊后打磨可能会将点位破坏去除，使焊后偏差值难于测定，无法比较焊接前后的点位偏差变化。

测量控制点由工厂打上冲眼作标识，如下图示：2安装单元安装定位与校正测量屋面安装单元的安装定位与校正测量是本工程的重点，它的安装精度决定了整个屋盖的最终成型。

由于屋面安装单元为空间弯扭构件，因此采用全站仪三维极坐标法测量控制屋面安装单元节点空间位置。

以典型的屋面弯扭构件分片单元安装测量定位为例，在混凝土看台或支撑胎架顶部架设全站仪，直接测出弯扭构件测量控制点三维坐标，并按点号做好记录。

将测得的数值输入电脑，绘制实测坐标线模图，将实体线模图与设计线模图通过平移、转动等方法最大限度地进行“拟合”，使实体线模与理论模型尽量重合，最后不重合的差值就认为是现场安装产生的误差。