大跨度管桁架钢结构安装测量控制技术.docx

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大跨度管桁架钢结构安装测量控制技术

大跨度管桁架钢结构安装

测

量

控

制

技

术

近几年来，随着我国建筑市场的发展以及建筑水平的提高，大跨度空间钢结构建筑逐步增多，钢结构测量方法与精度至关重要，直接影响到钢结构施工质量和结构安全。

一、大跨度钢结构测量的一般技术特征：

（1）内容复杂多样：

包括主拱钢结构三维坐标检测、主拱钢结构变形监测、轨道梁三维坐标检测及钢构件的地面拼装测量、吊装监控测量和安装后的坐标监测，各项任务均需要因地制宜采取合适的测量技术方案。

（2）测量精度要求高、技术难度大：

地面控制测量、钢结构测量的点位中误差等精度指标一般为毫米级；钢结构测量目标多为钢结构中心，无法直接测量，需采用“过渡”方式测量。

（3）测量工期紧：

施工项目多为政府标志性工程，其工期往往紧迫。

而钢结构施工单位为了减少施工人员窝工现象，常要求测绘人员在短期内超常规完成测量任务。

测量方案设计、方案试验、测量和施工几乎同步进行。

（4）测量环境恶劣：

由于钢结构形式复杂，高空作业危险，施工期间脚手架林立，尘土飞扬，通视条件不好，且易造成控制点破坏，以上诸因素造成现场观测条件很差。

二、精密三维控制网测量：

为满足高精度的钢结构测量必须首先建立精密三维控制网，三维控制网的预设精度根据钢结构测量精度要求进行估算。

平面控制网布设主要原则：

（1）平面控制网根据需要一般分两级布网，首级网以三角网、导线网、方格网为主建立边角网，次级网在首级网基础上插点或插网加密；

（2）平面控制网多以土建控制点为起算点，因其精度难以满足毫米级的钢结构测量需要，必须根据检测边长对起算点坐标进行必要的修正而布设独立控制网；

（3）在尽量保证网形结构强度的前提下，控制点因地制宜地选择在地面稳定、便于保存和易于观测的地方；

（4）控制网的点位初步确定后，应进行控制网精度的模拟估算，通过对边角数、测回数增删等手段，使控制网各点满足预设点位精度。

平面控制测量必须有效减弱对中误差的影响，采用强制归心装置或是使用激光跟踪仪。

场地限制或时间不允许时，选用对中性能良好的全站仪和觇标牌观测，或采用精度相当高的激光跟踪仪，徕卡AT401激光跟踪仪，有效的测量距离是120m,测量精度能达到微米。

为有效减小大气折光，通常选择不同时段取平均值或阴天气候减弱折光差对测角影响，测距应进行棱镜常数、温度和气压的改正。

高程控制网一般与平面网点重合（或部分点重合）布设，以土建高程点为起算点，构成结点水准网或附合水准路线，按二等水准观测要求测量。

当两高程控制点间落差过大时，以及在对高空钢结构进行高程测量过程中，我们广泛采用“全站仪水准”方式进行钢结构高程测量，能有效消除仪器高、棱镜高量取带来的厘米级误差，作业方法简介如下：

在需传递高程的两点（A、B）中间位置架设全站仪，后视点A设置观测标志（为短棱镜杆或棱镜片，高度为I）；

全站仪后视A测量斜距S1和垂直角A1，则全站仪中心（O）高程为Ho＝Ha＋I－S1×SinA1；

将观测标志从A点移到B点安置，全站仪前视测量斜距S2和垂直角A2，则B点高程为：

Hb＝H0＋S2×SinA2－I；

综合

（2）、（3）后，B点高程简化为：

Hb＝Ha－S1×SinA1＋S2×SinA2；

为提高精度和检核需要，采用后视观测两个高程点，获取两组高程后取中数的方法。

经大量数据比较验证，高程测量中误差≤±2mm（视距在200m以内）。

三、钢结构坐标检测技术方案：

钢结构测量一般要求观测圆柱中心、圆球中心或节点（即多个钢构件交点）的三维坐标，必须根据钢结构的几何、重力等特性将测量点“引出”到钢结构表面等可测区域形成若干过渡点，观测过渡点坐标后，再参照钢构件的几何尺寸（如半径、截面中心距等）推算出测量点的三维坐标。

由于钢结构观测多为高空目标，为避免高空设置观测标志带来人身安全隐患，因此采用免棱镜全站仪、不设观测标志的“非接触式”测量技术方案或是采用激光跟踪仪，用反射球接触待测物体的表面来定位。

四、桁架就位控制：

根据定位轴线引测下弦杆标高，将下弦杆的标高及定位尺寸误差调整在控制范围内。

在桁架吊装前，根据设计图纸，在定出桁架下弦支撑点空间位置，并打好标记，吊装时按照标注就位。

五、钢结构测量方法：

屋面钢结构的安装测量是一项非常重要的测量工作，如何采用先进的测量技术将结构体按照设计图纸准确无误地安装就位，将直接关系到工程的质量和进度。

以下分别介绍地脚螺栓的埋设及结构体的安装测量。

1.地脚螺栓的埋设：

⑴、平面位置测量：

在场地平面控制网上用高精度全站仪（或经纬仪）以极坐标方法确定出每根柱子的法线（纵向中心线），距离采用全站仪测距，定出地脚螺栓的中心，然后过中心点做垂线，定出横向中心线。

定位线相对精度为1/40000，定位方向线的测角中误差为±5"，对应两点间的纵向距离误差为±1.5mm，相邻两点间的横向距离误差为±2.0mm。

⑵、施测方法：

在下部混凝土中预埋与地脚螺栓定位板面同高度的角钢架子，纵横双向中心线均投测在架子上，并用红色三角标识，将其与定位板上纵横柱定位轴线比较，根据偏差情况，调整定位板，使得定位板的纵横轴线与投测的轴线完全重合为止。

定位板上的纵横轴线，与设计位置的允许误差为3mm。

在混凝土浇筑完毕后初凝前，应再次检测定位板上的中心线，如发现偏差应即刻校正，直至符合精度要求为止。

⑶、标高测量方法：

地脚螺栓标高测量采用NA2水准仪从高程控制点直接引测到辅助安装的角钢架子上，用红油漆作好标记，根据引测的标高点，调整定位板的高度到设计位置，标高测量的允许误差为±1mm。

2.结构体安装测量：

钢结构安装过程中，由于受结构、脚手架的影响，测量视线会受到相当程度的阻挡。

解决方法：

一是在施工场地上定出钢结构主要受力构件的平面投影，用激光铅直仪将主要的点位（方向）投射到施工面上；二是搭设两到三个高出屋顶结构的观测平台，用高精度全站仪三维坐标测量进行控制。

安装时，先用激光铅直仪或经纬仪控制钢结构的概略位置。

然后用全站仪控制其精确位置。

事先在钢结构的节点上，粘贴全站仪专用不干胶反光标靶。

照准标靶后，用坐标放样模式从全站仪中调出（事先由计算机输入的）该节点的三维坐标，全站仪自动计算出该点的实际坐标和实际坐标与安装位置的差值，进行安装过程的调控；三是使用高精度的激光跟踪仪（徕卡AT401），测距半径为120米，精度为10µm，把仪器安置在稳定、通视的地方，利用反射球直接进行测量，并完成最终安装的测量控制。

六、管桁架和交线桁架的安装：

大门管桁架和交线桁架实行分段安装，首先利用全站仪和各点的控制坐标测设支座的定位轴线，根据定位轴线安装第一段桁架，然后进行桁架的对接测量。

1.激光跟踪仪的测量方法：

测量人员用三脚架支起激光跟踪仪，并用标靶反射圆球进行控制点的校正，校正完以后。

用标靶反射圆球接触待对接钢结构表面。

激光跟踪仪投射光束，标靶反射圆球将其反射回，计算并记录点的位置，实时报告标靶反射圆球即测量点的3D位置。

利用激光跟踪仪可以很方便的测量出对接点的3维坐标，测量精度高，效率快。

2.全站仪配合水准仪的测量方法：

⑴、桁架标高控制：

a.标高控制点的设置：

A点，桁架与柱的连接处桁架的上弦中心线上；

b.塔架上部桁架上弦中心线上；C点，塔架上部桁架上弦中心线上。

c.分别在看台、高空合适的位置安置水准仪，并从钢桁架上悬挂钢卷尺至贴近地面的地方，钢卷尺的零点在下边，并在尺子下边配以拉力范围内的重锤，使钢尺呈铅直状态。

d.在看台已知高程点上立尺，利用水准仪进行读数，设其读数为d，钢尺上读数为c，相同的方法在高空平台上读得悬挂钢尺的值为b，则可根据A点设计高程计算出a的值，当高空平台上的水准尺读数为a时，尺子的零点即为该点设计标高位置，如图所示：

————A点为按设计高程的放样点

————B点为看台上的已知高程点

————b、c为钢卷尺上的读数

————a、d为水准尺上的读数

e.内环桁架的标高测量控制点设置在塔架上方桁架的上弦中心线上，采用上述同样的测量方法可测得各点的标高，以便安装控制。

f.用此方法放样的注意事项：

首先要保证钢卷尺的精度，并在实测过程中加入温度改正数，重锤的重量为5kg。

另外，要进行多次测量，取几次的最或然值。

⑵、桁架平面控制：

把小棱镜放在对接口的地方，利用斜杆整平小棱镜的水准气泡，利用两台全站仪从不同方向测量小棱镜的坐标，比对其偏差，符合要求后，进行对接口的调整。

反复调整对接口，直至实测坐标与设计坐标相吻合。

⑶、管桁架和交线桁架的技术指标：

七、测量资料的管理

1.测量人员在作业前，应详细了解作业要求，正确使用已有合格资料，制定、编制经济合理的测量方案，并报业主（或监理）批准。

2.测量控制网的点位归化改正后，应再次检测，经检测无误后，方可使用。

3.外业测量必须有记录，记录格式应严格按照规范进行。

测量记录必须由测量人员填写并签字，要求字迹、图线清楚，并与现场点位相一致。

涂改的资料无效，无校核签字的资料无效，与现场点位不一致的资料无效。

要真正做到测量成果的真实、完整、规范、及时、符合规定。

⑷、测量资料的交接实行严格的收发签证制度。

八、测量标志的保护

1.施工区域内的测量点位均设有明显的标志。

2.管理人员必须经常去现场检查标志保护情况，如发现可疑问题，应及时反映。

3.现场施工时应尽量避开测量点位，确实无法避开需要搬迁的，应及时上报，经批准后方可进行。

4.根据现场施工造成控制点破坏的情况，应采取相应的补救措施。