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摘要：工程测量技术是建设工程中不可缺少的技术手段，尤其在超高层钢结构建筑中，如何消除钢构件在吊装过程中因自重产生的变形，因温差造成的缩账变形及因焊接产生的收缩造成的误差累积，使钢构件的安装空间位置满足规范和设计要求，测量技术是重要的手段。
关键词：控制网；测量校正；标高控制；三围坐标值；激光铅直仪；经纬仪弯管目镜；建筑物矢量弯曲
1. 工程概况
昆明西山万达广场项目，位于昆明市西山区，分南北两幢塔楼。本工程为北塔楼，地下3层，地上67层，结构高度296.15m，建筑高度297.3m；建筑屋顶最终完成后加之附属装饰后可达306米。结构形式为：钢管混凝土柱钢梁框架＋型钢钢筋混凝土核心筒＋伸臂桁架混合结构结构，其中在F22-F23层设置腰桁架，在F34-F35、F46-F47、F58-F59同时设置伸臂桁架和腰桁架；总用地面积约15485㎡，总建筑面积约18.8万㎡，用钢量约2.8万吨。
2.北塔测量工作的重难点分析
（1）钢结构施工控制网是整个测量工作得以开展的基础。本工程施工范围广，施工测量控制区域大。施工控制网布设的好坏、合理与否，楼内控制网竖向传递过程中精度控制直接关系到整个测量施工的成败。
（2）外框圆管钢柱、核心筒异型劲性柱及钢桁架安装精度的的测量校正是本工程重难点所在。如何按照设计的要求将构件定位至设计位置，安装轴线定位与标高控制是测量作业的重点和难点。
（3）如何消除构件在吊装过程中因自重产生的变形、因温差造成的缩胀变形、因焊接产生收缩变形等造成的误差累积，使安装构件的空间位置符合设计要求，也是钢结构施工测量需重点考虑的问题。
（4）现场钢结构作业量大，精度要求高；施工场地工种多，交叉作业频繁，受干扰因素多。
3.1.1.1 统一测量控制的坐标系
北塔：±0.000m相当于绝对高程1892.300m。
根据建设单位:昆明万达地产提供的首级控制网布设在用地范围内红线界桩点及主要轴线控制点、标高控制点，坐标为城市大地坐标（X-O-Y）；其X、Y轴正向与现场轴线方位不平行。为了施工作业及测量工作的效率和质量，首先必须要将城市大地坐标统一归化到到本工程设计轴线平行布设建立的建筑坐标系（x-o-y），进而依据首级控制网提取出建筑坐标系坐标，布设二级控制网。
3.1.1.2 首级控制网的移交与复测
进场后，在业主、监理的主持下，对首级测量控制网办理正式的书面移交手续，实地踏勘点位，对已经损坏的点位作出标记说明。
业主移交的道路中心线交点或建筑红线的坐标点，作为首级控制网。
复测首级控制网的点位精度，测量点位之间的边长距离和夹角，计算点位误差。如点位误差较大，需进一步和业主、监理核对并确认。
首级控制网的点位精度经复核无误后，在基坑周边“按轴线法”布置主要轴线控制桩建立外控网，控制基坑内各结构的轴线和标高位置。示意图如图2：
3.2 控制点向上引测
3.2.1 平面做标控制点引测
地下室施工阶段的各结构部位定位放线，其平面轴线控制点的引测采用“外控法”，在基坑周边的二级测量控制点上架设全站仪，用极坐标法或直角坐标法进行细部放样。
当楼板施工至-0.050m时，在基坑周边的二级测量控制点上架设全站仪，用极坐标法或直角坐标法放样测设激光控制点，点位布置详见：内控法平面点位布置图。由于-0.050m层人员走动频繁，激光点测放到楼面后需进行特殊的保护，因此需在-0.050m层混凝土楼面预埋铁件，楼板混凝土浇筑完成且具有强度后，再次放样测设激光控制点并进行多边形闭合复测，调整点位误差，打上阳冲眼十字中心点标示，示意如图6：
图7 激光点穿过楼层的预留洞做法
激光控制点投测到上部楼层后，组成矩形控制网。在各个控制点上架设全站仪，复测点位之间的角度、边长误差，进行点位误差调整并作好点位标记。如点位误差较大，应重新投测激光控制点。
由于钢结构施工在前，上部楼层的激光点位置未浇筑混凝土楼板，需在主楼核心墙侧面焊接测量控制点的悬挑钢平台，把激光控制点投测到钢平台上并作好标记。
3.2.2 主楼标高控制点的引测
地下室施工阶段的高程基点与基坑外围二级平面控制网点合二为一，点位要求尽量布置在基础沉降区及大型施工机械行走影响的区域之外。确保点位之间通视条件良好，便于联测。
(1)地下室基准标高点引测：选择3～4个标高点组成闭合回路，用水准仪配合塔尺和钢卷尺顺着基坑围护桩往下量测至地下室基础。到基坑复测水准环路闭合差，当闭合差较大时重新引测标高基准点。
(2)首层+1.000m标高基准点测量引测：用水准仪引测首层+1.000m标高线至剪力墙外墙面，各点之间复测闭合后弹墨线标示。
(3)地上各层+1.000m标高基准点测量引测：地上楼层基准标高点首次由全站仪从首层楼面竖向引测，每升高10层引测中转一次，各楼层的标高用钢卷尺顺主楼核芯筒外墙面往上量测。a、在-0.050m层的砼楼面架设全站仪，通过气温、气压计测量气温、气压，对全站仪进行气象改正设置。
全站仪后视核每个避难层中转一次的核心筒墙面+1.000m标高基准线，测得仪器高度值。对仪器内Z向坐标进行设置，包括反射棱镜的常数设置。
全站仪望远镜垂直向上，顺着激光控制点的预留洞口垂直往上测量距离，顶部反射棱镜放在土建提模架或需要测量标高的楼层位置，镜头向下对准全站仪。由于全息反射贴片配合远距离测距时反射信号较弱，影响测距的精度，故本工程用反射棱镜配合全站仪进行距离测量。
计算得到反射棱镜位置的标高后，用水准仪后视全站仪测得的标高点，计算水准仪标高值，将该处标高转移到剪力墙侧面距离本楼层高度+1.000m处，并弹墨线标示。
3.3 测量定位与校正
3.3.1 核心筒墙立面预埋件测量
钢筋绑扎前，将埋件平面位置的控制轴线和标高测设到下一楼层。
根据下一楼层上的埋件轴线和标高控制线，在土建核心墙水平钢筋绑扎前，把埋件初步就位，等土建钢筋基本绑扎完，利用土建钢管脚手架，对预埋件进行精确校正，如遇竖向或水平钢筋阻挡，应及时调整钢筋绑扎位置。
精确校正埋件标高，并排焊接两根φ12mm钢筋作为埋件托筋，埋件与核心墙钢筋之间焊接固定，如图8﹑图9所示：
图9 埋件安装立面示意图
埋件安装就位固定后，由总包、监理测量复核，验收合格后浇注混凝土。
3.3.2 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。
3.3.3 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。
（3）清除预埋件上的丝口保护套、螺丝上的砼和钢锈并给丝口涂抹黄油。
（4）用水平仪从高程点引测标高，调平设置在柱脚底部的标高调节螺母。
3.3.4 柱底就位
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。
3.3.5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。故确定钢柱高度采用相对标高控制。
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标高的方法来达到对钢柱标高进行控制的目的。
3.3.6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柱侧面中心点的差值，即为钢柱此方向垂直度的偏差值。
单节钢柱垂直度经校正后偏差值δ≤Ｈ/1000且绝对偏差≤±5mm。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进行测量控制。
结合本工程钢柱外型的型号特点，如有圆管柱、箱型柱，十字型柱及H型柱。应根据钢柱本身外型特点制定不同的测控方法，不同型号钢柱测量观测点的位置也不一样。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的点上，在柱子校正过程中，将小棱镜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。
（1）对于第二节以上的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进行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，从而便于柱间和斜撑的顺利吊装以及保证钢柱安装的精度。
（2）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。
（3）当高强螺栓紧固（初拧）完成后，对这一片区的钢柱再次进行整体观测，并做好记录，根据记录的偏差值大小及偏差方向，决定对焊前偏差是否还需要进行局部尺寸调整以及确定焊接顺序、焊接方向焊接收缩的倾斜预留量，然后交付焊接班组进行施焊。
当焊接完成后，对该片区的钢柱、钢梁再次复测，并做好记录，焊后复测资料作为上一节钢柱吊装校正和焊接时的参考依据。
3.3.7 桁架的测量控制方法
本工程设有钢桁层，由伸臂桁架及腰桁架组成。桁架测量主要控制点布置在桁架上方钢柱柱顶中心。同时在分段口中心，断口附近的上弦节点上方和下弦节点下方的左右200mm处，用钢尺分中找出观测控制点。参考设计院给定的桁架起拱值，经过各方的讨论确定后，由内业人员计算出中心点坐标值，作为控制桁架的主控制和辅助控制点。
（1）桁架的安装测控: 全站仪+小棱镜
将全站仪架设在控制点上，整平对中后，输入测站点(X，Y)坐标数据，然后将小棱镜放置到桁架观测点上，用小棱镜底部中线对准控制点，用全站仪十字丝中心照准小棱镜，所测设数据与控制点设计坐标值进行对比得出偏差，如偏差较大，则用倒链和千斤顶对轴线方向进行校正，直到偏差符合规范要求，然后用同种的方法对桁架另一端进行校正，各点到位后再由焊工对节口进行点焊加固。加固好后再对桁架进行一次全面复测，并做好原始数据复测记录。
（2）桁架的标高控制：全站仪+小棱镜
标高的控制可将塔尺置于上弦杆顶部，垂直放置，用水准仪监测上弦杆顶部的设计高程，对各节点进行高程控制。
在断口附近的上弦节点上方和下弦节点下方的左右200mm处，用钢尺分中找出观测控制点，由内业人员计算出中心点坐标值，作为桁架对接控制点。
4.保证和提高测量精度的措施
4.1 测量精度保证措施
确保控制网点位精度和采取合理施工放样方法，主要的措施为：
（1）选择与钢结构施工要求相适应的施工控制网等级。结合误差分析理论和类似工程的施工经验，平面控制网按照一级导线精度要求布设，高程控制网按照三等水准精度要求布设，能够确保控制网点位精度要求。
（2）配置相应精度等级的施工测量仪器，提高测量放线精度。采用测角标称精度为：±2″，测距标称精度：土（2mm＋2PPm）高精度全站仪，测设精度满足施工定位要求。
4.2 误差消除措施
5.结束语
昆明西山万达双塔项目，南塔:66层，北塔：67层，为超高层的钢结构，是我站在2014-2015年监督重点重大项目，是目前昆明竣工验收后投入使用的超高层钢结构建筑之一,一个标志性的建筑，外观的玻璃幕墙美观，现代，它莲花瓣的图案更是堪称一绝——春城之花，夜晚，大放异彩！该项目：钢结构作业量大，测量精度要求高，施工场地多作业交叉施工，受干扰因素颇多。但我站在监管的过程中，成功的应用了：预控-事前控制——事中控制——事后控制的监管方法和手段，加之精准的测量，使得该工程按质，安量，按时完成，满足了规范和设计要求。该工程于2015年12月5日通过竣工验收，同年底投入使用，至今一年多，效果良好，从而很好的保证了人民群众的生命和财产安全。
参考文献
[1]《建筑变形测量规范》 JGJ8-2007.
[2]《工程测量规范》GB50026—2007.
[3]《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—2001.
[4]《高层民用建筑钢结构技术规程》GJG99—98.
论文作者:艾传凤
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/21
标签：标高论文; 测量论文; 桁架论文; 轴线论文; 精度论文; 复测论文; 偏差论文; 《基层建设》2017年第11期论文;