高层建筑工程综合项目施工测量.doc

4-5 高层建筑施工测量
4-5-1 高层建筑施工测量特点及基本规定
4-5-1-1 高层建筑施工测量特点
1．由于建筑层数多、高度高，构造竖向偏差直接影响工程受力状况，故施工测量中规定竖向投点精度高，所选用仪器和测量办法要适应构造类型、施工办法和场地状况。
2．由于建筑构造复杂，设备和装修原则较高，特别是高速电梯安装等，对施工测量精度规定亦高。普通状况在设计图纸中有阐明，总容许偏差值，由于施工时亦有误差产生，为此测量误差只能控制在总总偏差值之内。
3．由于建筑平面、立面造型既新颖且复杂多变，故规定开工前先制定施测方案，仪器配备，测量人员分工，并经工程指挥部组织关于专家论证方可实行。
4-5-1-2 高层建筑施工测量基本准则
1．遵守国家法令、政策和规范，明确为工程施工服务。
2．遵守先整体后局部和高精度控制低精度工作程序。
3．要有严格审核制度。
4．建立一切定位、放线工作要经自检、互检合格后，方可申请主管部门验收工作制度。
4-5-2 建立施工控制网
近十几年来国内高层建筑大量兴起，高层建筑中施工测量已引起注重。在高层建筑施工过程中有大量施工测量问题，施工测量应紧密配合施工，起到指引施工作用。
4-5-2-1 平面控制
高层建筑必要建立施工控制网。普通建立施工方格控制网较为实用，使用以便，精度可以保证，自检也以便。建立施工方格控制网，必要从整个施工过程考虑，打桩、挖土、浇筑基本垫层和建筑物施工过程中定轴线均能应用所建立施工控制网。由于打桩、挖土对施工控制网影响较大，除了经常复测校核外，最佳随着施工进行，将控制网延伸到施工影响区之外。当前在高层建筑施工中，采用“升梁提模”和钢构造吊装双梁平台整体同步提高等施工工艺，必要将控制轴线及时投影到建筑面层上，然后依照控制轴线作柱列线等细部放样，以备绑扎钢筋、立模板和浇筑混凝土之用。
1．建立局部直角坐标系统
为了将高层建筑物设计放样到实地上去，普通要建立局部直角坐标系统。为了简化设计点位坐标计算和在现场便于建筑物放样，该局部系统坐标轴方向应严格平行于建筑物主轴线或街道中心线。
施工方格网布设应与总平面图相配合，以便在施工过程中可以保存最多数量控制点标志。
下面结合上海商城工程简介施工过程中平面控制网建立（图4-152）。
图中○为施工控制点，▶为红三角标志，作控制方向用，在打桩期间建立A/、A/、K/①、K/为施工方格网，由于挖土及建造过程中线上控制点不能再运用，为此将线上所有控制点延至南京西路南侧，随着施工建筑不断升高，用架设在施工控制点上仪器直接投线有困难时，将运用已投至远方高楼上红三角标志作为控制。在该工程中拟定以⑧和轴线为重要中心“十”字控制。当中心点用串线法拟定后，仪器必要架设在中心点上，分别实测“十”字四个交角，看与否满足90°±6°规定。中心点拟定后，以设计距离逐渐进行放样。另以红三角标志作校核用。在主楼施工时，均以及⑧轴为中心控制轴线。考虑到建筑物构造上升到一定高度时，外部布置红三角标志逐渐失去控制作用，在地下构造某些浇筑到±0时，在±0面层上依照、⑧轴线测定四个重要柱列轴线点，构成一矩形内控制，并在上升每层楼板上与该四个柱列轴线相相应位置留出20cm×20cm预留孔，作为该四个柱列轴线点向上作垂直传递用，且与、⑧轴线作互相校核。当主楼施工到一定高度时，外控制和远方红三角标志均失去作用，此时必要以内控制作重要根据。必要注意，外控制、红三角标志、内控制之间关系必要保持一致，这样无论施工到哪一阶段，都能保证一定精度。在该项工程中控制点之间距离误差规定达到±2mm，测角中误差±5"，别的均按施工测量规程进行。

图4-152 上海商城平面控制网
2．用极坐标法和直角坐标法放样
在工业公司建筑场地上，普通地面较为平坦，适当于用简朴测量工具进行平面位置放样。在平面位置放样办法中，通惯用是极坐标法和直角坐标法。
用极坐标法放样时，要相对于起始方向先测设己知角度，再由控制点测设规定距离。
当用直角坐标法放样时，则先要在地面上设有两条互相垂直轴线，作为放样控制点。此时，沿着Z轴测设纵坐标，再由纵坐标端点对Z轴作垂线，在垂线上测设横坐标。为了进行校核，可以按上述顺序从另一轴线上作第二次放样。为了使放样工作精准和迅速，在整个建筑场地应布设方格网作为放样工作控制，这样，建筑物各点就可依照近来方格网顶点来放样。
下面分析用极坐标法和直角坐标法放样点位精度。
（1）极坐标法
设有通过控制点O坐标轴Ox和Oy，待放样点C（图4-153）坐标等于x和y。放样是用极坐标法，由位于Ox轴上离点O距离为c点A来进行。也就是说，在A点测设出预先算得之角度α，再由点A测设距离到点c。因而，为了放样C点，需要进行下列工作：

图4-153
1）在Ox方向上量出由点O到点A距离。；
2）仪器对中；
3）在A点安顿仪器测设角度α；
4）沿着所测设方向，由A点量出距离b；
5）在地面上标定C点位置。
以上各项工作均具备一定误差。由于各项误差都是互不有关发生，因此彼此均是独立，按误差理论可得用极坐标法测设C点总误差：
（4-59）
式中 μ，μ1——丈量c与b误差系数；
e——对中误差；
mα——测设角度误差；
τ——标定误差。
由上式可看出，C点离开A点O点愈远，则误差愈大。特别是b增大影响更大。此外，咱们还可看出，总误差不取决于角度α大小，而是决定于测设角度精度。为此，为了减少误差M，需要提高测设长度和角度精度。
（2）直角坐标法
直角坐标法是极坐标法一种特殊状况。此时α＝90°，此外，b和c均是直接丈量，因此误差系数μ＝μ1。由此得C点位置总误差为
（4-60）
3．施工方格控制网点精测和检核测量
建立施工方格控制网点，普通要通过初定、精测和检测三步。
（1）初定 初定即把施工方格网点设计坐标放到地面上。此阶段可以运用打入5cm×5cm×30cm小木桩作埋设标志用。
由于该点为埋石点，在埋设标志时必要挖掉，为此在初定期必要定出先后方向桩，离标桩约2~3m，依照埋设点和方向桩定出与方向线大体垂直左右两个，这样当埋设标志时，只要先后和左右用麻线一拉，此交点即为本来初定施工方格网点（图4-154）。另配一架水准仪，为了掌握其顶面标高，在前或后方向桩上测一标高。因先后方向桩在埋设标志时不会挖掉，可以在埋设时随时引测。为了满足施工方格网设计规定，标桩顶部现浇混凝土，并在顶面放置200mm×200mm不锈钢板。方格网点埋设见图4-155。

图4-154 初定点位及方向桩示意图

图4-155 方格网控制点标志埋设图
1-混凝土保护桩；2-预制钢筋混凝土桩；3-水准标志；
4-不锈钢标板；5-300mm×300mm混凝土
（2）精测 方格网控制点初定并将标桩埋设好后，将设计坐标值必要精密测定到标板上。为了减少计算工作量，普通可以采用现场改正。改正办法如下：
1）180°时改正办法。
详见图4-156长轴线改正示意图。

图4-156 长轴线改正示意
（4-61）
改正后用同样办法进行检查，其180°之差应≤±10"。
2）90°时改正办法。
详见图4-157短轴线改正示意图。

图4-157 短轴线改正示意
（4-62）
式中 l——轴线点至轴线端点距离；
δ——设计角为直角时。

改正后检查其成果，90°之差应≤±6"。
（3）检测 精测时点位在现场虽作了改正但为了检查有否错误以及计算方格控制网测量精度，必要进行检测，测角用T2经纬仪两个测回，距离来回观测，最后依照所测得数据进行平差计算坐标值和测量精度。
4-5-2-2 高程控制
水准测量在整个测量工作中所占工作量很大，同步也是测量工作重要某些。对的而周密地加以组织和较合理地布置高程控制水准点，能在很大限度上使立面布置、管道敷设和建筑物施工得以顺利进行，建筑工地上高程控制必要以精准起算数据来保证施工规定。
高层建筑工地上高程控制点，要联测到国家水准标志上或都市水准点上。高层建筑物外部水准点标高系统与都市水准点标高系统必要统一，由于要由都市向建筑工地敷设许多管道和电缆等。
运用水准点标高计算误差公式求得标高误差为
m2＝n2Li＋σ2Li （4-63）
式中 n——每公里平均偶尔误差，在三等水准测量中相称于±4mm。
σ——平均系统误差，相称于±0.8mm；
L——为公里数，假设为2km。
将上述代入则得
m＝＝5.8mm
4-5-3 建（构）筑物重要轴线定位及标定
4-5-3-1 桩位放样
在软土地基区高层建筑惯用桩基，普通都打入钢管桩或钢筋混凝土方桩。由于高层建筑上部荷重重要由钢管桩或钢筋混凝土方桩承受，因此对桩位规定较高，按规定钢管桩及钢筋混凝土桩定位偏差不得超过D/2（D为圆桩直径或方桩边长），为此在定桩位时必要按照建筑施工控制网，实地定出控制轴线，再按设计桩位图中所示尺寸逐个加以定出桩位，定出桩位之间尺寸必要再进行一次校核，以防定错，详见图4-158。

图4-158 桩位图（单位：mm）
4-5-3-2 建筑物基坑与基本测定
高层建筑由于采用箱形基本和桩基本较多，因此其基坑较深，有达20余m。在开挖其基坑时，应当依照规范和设计所规定精度（高程和平面）完毕土方工程。
基坑下轮廓线定线和土方工程定线，可以沿着建筑物设计轴线，也可以沿着基坑轮廓线进行定点，最抱负是依照施工控制网来定线。
依照设计图纸进行放样，惯用办法有：
1．投影法
依照建筑物相应控制点，投影建筑物轮廓线。详细作法如图4-159所示。将仪器设立在A2，后视A'2，投影A2A'2方向线，将仪器移至A3，后视A'3，定出A3A'3方向线。用同样办法在B2B3控制点上定出B2B'2，B3B'3方向线，此方向线交点即为建筑物四个角点，然后按设计图纸用钢尺或皮尺定出其开挖基坑边界线。

图4-159 建筑物放样示意
2．主轴线法
建筑方格网普通都拟定一条或两条主轴线。主轴线形式有“L”字形、“T”字形或“十”字形等布置形式。这些主轴线是作为建筑物施工重要控制根据。因而，当建筑物放样时，按照建筑物柱列线或轮廓线与主轴线关系，在建筑场地上定出主轴线后，然后依照主轴线逐个定出建筑物轮廓线。
3．极坐标法
由于建筑物造型格式从单一方形向“S”形、扇面形、圆筒形、多面体形等复杂几何图形发展，这样对建筑物放样定位带来了一定复杂性，极坐标法是比较灵活放样定位办法。详细做法是，一方面将设计要素如轮廓坐标，曲线半径、圆心坐标等与施工控制网点关系，计算其方向角及边长，在工作控制点上按其计算所得方向角和边长，逐个测定点位。将所有建筑物轮廓点位定出后，再行检查与否满足设计规定。
总之，依照施工场地详细条件和建筑物几何图形繁简状况，测量人员可选取最适当工作办法进行放样定位。
4-5-3-3 建筑物基本上平面与高程控制
1．建筑物基本上平面控制
由外部控制点（或施工控制点）向基本表面引测。如果采用流水作业法施工，当第一层柱子立好后，立即开始砌筑墙壁时，标桩与基本之间通视不久就会阻断。由于高层建筑基本尺寸较大，因而就不得不在高层建筑基本表面上做出许多规定精准测定轴线。而所有这一切都规定在基本上直接标定起算轴线标志。使定线工作转向基本表面，以便在其表面上测出平面控制点。建立这种控制点时，可将建筑物对称轴线作为起算轴线，如果基本面上有了平面控制点，那就能完全保证在规定精度范畴内进行精密定线工作。
图4-160所示为某一高层层面轴线投点图，依照施工控制轴线8、11、D重要轴线，仪器架设在⑧，后视投点，架在D'后视D'投点，此交点为8/D'。以同样办法交出11/D'，此两个重要轴线点定出后，必要再进行检查，看测出之交角与否满足精度规定180°±10"和90°±6"，再用精密丈量办法求得实际定出距离，再与设计距离比较与否满足精度规定，如果超限则必要重测。精度规定由设计部门提出或甲方提出，普通规定基本面上距离误差在±5mm以内。当高层建筑施工到一定高度后，地面控制点无法直接投线时，则可运用事先在做施工控制网投至远方高处红三角标志作为控制。图4-161所示为某高层建筑施工到8层时用远方高处红三角，用串线办法定出8层基本面控制点。

图4-160 轴线放样图

图4-161 8层底板轴线投放
串线法是运用三点成始终线原理。如图4-161若测定8轴线，将仪器安顿在8/D'处（目估），将望远镜照准8红三角，倒转望远镜测出8'红三角偏差值，松动仪器中心螺栓，移动仪器大概偏差值1/2，再照准8目的、固定度盘，倒转望远镜照准8'目的。这样来回测量多次，使仪器中心严格归化到8轴线上，最后测定8轴线直线角与否满足180°±10"。如测角已满足180°±10"，即仪器中心已置于8轴线上，可以在建筑面上投放轴线。
总之，高层建筑施工时在基本面上放样，要依照实际状况采用切实可行办法进行，但必要通过校对和复核，以保证无误。
当用外控法投测轴线时，应每隔数层用内控法测一次，以提高精度，减少竖向偏差积累。为保证精度应注意如下几点：
（1）轴线延长控制点要精确，标志要明显，并要保护好。
（2）尽量选用望远镜放大倍率不不大于25倍、有光学投点器经纬仪，以T2级经纬仪投测为好。
（3）仪器要进行严格检查和校正。
（4）测量时尽量选在上午、傍晚、阴天、无风气候条件下进行，以减少旁折光影响。
2．建筑物基本上高程控制
基本上高程控制用途，是运用工程标高保证高层建筑施工各阶段工作。高程控制水准点必要满足基本整个面积之用，并且还要有高精度绝对标高。必要用二等水准测量拟定水准标面标高。水准网重要技术规定按工程测量规范，必要把水准仪置于两水准尺中间，II等水准先后视距不等差不得超过1m，III等水准先后视距不等差不得不不大于2m，IV等水准先后视距不等差不得不不大于4m。如果采用带有平行玻璃板水准仪并配有铟钢水准尺时，那就运用主副尺读数。主副尺常数普通为3.01550，主副尺之读数差≤±0.3mm，视线距地面高不应不大于0.5m。如果无上述仪器，就采用三丝法，这种办法不需要水准气泡两端读数。基本上整个水准网附合在2~3个外部控制水准标志上。
水准测量必要做好野外记录，观测结束后及时计算高差闭合差，看与否超限，如II等水准容许线路闭合限差为4或1（L为公里数、n为测站数）。成果满足精度规定后，即可将水准线路不符值按测站数进行平差，计算各水准点高程，编写水准测量成果表。
4-5-4 高层建筑中竖向测量
竖向测量亦称垂准测量。垂准测量是工程测量重要构成某些。它应用比较广泛，合用于大型工业工程设备安装、高耸构筑物（高塔、烟囱、筒仓）施工、矿井竖向定向，以及高层建筑施工和竖向变形观测等。在高层建筑施工中竖向测量惯用办法如下：
4-5-4-1 激光铅垂仪法
激光铅垂仪是一种铅垂定位专用仪器，合用于高层建筑铅垂定位测量。该仪器可以从两个方向（向上或向下）发射铅垂激光束，用它作为铅垂基准线，精度比较高，仪器操作也比较简朴。
激光铅垂仪如图4-162所示，重要由氦氖激光器、竖轴、发射望远镜、水准管、基座等某些构成。激光器通过两组固定螺钉固定在套筒内。竖轴是一种空心筒轴，两端有螺扣用来连接激光器套筒和发射望远镜，激光器装在下端，发射望远镜装在上端，即构成向上发射激光铅垂仪。倒过来安装即成为向下发射激光铅垂仪。仪器配有专用激光电源。使用时必要熟悉阐明书，上海联谊大厦就是用激光铅垂仪法作垂直向上传递控制。用此办法必要在首层面层上作好平面控制，并选取四个较适当位置作控制点（图4-163）或用中心“十”字控制，在浇筑上升各层楼面时，必要在相应位置预留200mm×200mm与首层层面控制点相相应小方孔，保证能使激光束垂直向上穿过预留孔。在首层控制点上架设激光铅垂仪，调置仪器对中整平后启动电源，使激光铅垂仪发射出可见红色光束，投射到上层预留孔接受靶上，查看红色光斑点离靶心最小之点，此点即为第二层上一种控制点。别的控制点用同样办法作向上传递。

图4-162 激光铅垂仪示意
1-氦氖激光器；2-竖轴；3-发射望远镜；4-水准管；5-基座

图4-163 内控制布置
（a）控制点设立；（b）垂向预留孔设立
1-中心靶；2-滑模平台；3-通光管；4-防护棚；5-激光铅垂仪；6-操作间
4-5-4-2 天顶垂准测量（仰望法）
垂准测量老式办法是采用挂锤球、经纬仪投影和激光铅垂仪法来传递坐标，但这几种办法均受施工场地及周边环境制约，当视线受阻，超过一定高度或自然条件不佳时，施测就无法进行。随着科技进步，新一代垂准经纬仪问世，从而解决了老式垂准测量办法中难题，能在各种困难条件下进行施测，使垂准测量办法进一步完善。天顶法垂准测量基本原理，是应用经纬仪望远镜进行天顶观测时，经纬仪轴系间必要满足下列条件：①水准管轴应垂直于竖轴；②视准轴应垂直于横轴；③横轴应垂直于竖轴。则视准轴与竖轴是在同一方向线上。当望远镜指向天顶时，旋转仪器，运用视准轴线可以在天顶目的上与仪器空间画出一种倒锥形轨迹。然后调动望远镜微动手轮，逐渐归化，往复多次，直至锥形轨迹半径达到最小，近似铅垂。天顶目的分划上呈像，经望远镜棱镜通过90°折射进行观测。
1．使用仪器及附属设备
上海第三光学仪器厂DJK-6普通经纬仪和上海第三光学仪器厂于1985年研制成DJ6-C6垂准经纬仪；其她国产J6、J2经纬仪（但望远镜要短，能置于天顶）；附属设备与仪器望远镜目镜相配弯管棱镜组或直角棱镜；目的分划板（可以依照需要设计制作）。
2．施测程序及操作办法
先标定下标志和中心坐标点位，在地面设立测站，将仪器置中、调平，装上弯管棱镜，在测站天顶上方设立目的分划板，位置大体与仪器铅垂或设立在已标出位置上。将望远镜指向天顶，并固定之后调焦，使目的分划板呈现清晰，置望远镜十字丝与目的分划板上参照坐标X、Y轴互相平行，分别置横丝和纵丝读取x和y格值GJ和CJ或置横丝与目的分划板Y轴重叠，读取x格值GJ。转动仪器照准架180°，重复上述程序，分别读取x格值G'J和y格值C'J。然后调动望远镜微动手轮，将横丝与格值重叠，将仪器照准架旋转90°，置横丝与目的分划板X轴平行，读取y格值C'J，略调微动手枪，使横丝与格值相重叠。所测得；读数为一种测回，记入手簿作为原始根据。
3．数据解决及精度评估
一测回垂准测量中误差精度评估，当前是参照国际原则“ISO/TC172/SC6N8E《垂准仪》野外测试精度评估办法”进行计算，采用DJ6-C6仪器测试时按下列公式计算：
（4-64）

式中 V——改正数；
N——测站数；
n——测回数；
m——垂准点位中误差；
r——垂准测量相对精度；
ρ"＝206265"。
如上海宾馆施工中使用天顶法，在J2级经纬仪上安装弯管目镜，实测成果在65m高度上，误差为±2mm，即竖向误差±6"。
4-5-4-3 天底垂准测量（俯视法）
1．天底垂准测量基本原理
如图4-164所示，运用DJ6-C6光学垂准经纬仪上望远镜，旋转进行光学对中取其平均值而定出瞬时垂准线。也就是使仪器能将一种点向另一种高度面上作垂直投影，再运用地面上测微分划板测量垂准线和测点之间偏移量，从而完毕垂准测量。基准点对中是运用仪器望远镜和目镜组，先把望远镜指向夭底方向，然后调焦到所观测目的清晰、无视差，使望远镜十字丝与基准点十字分划线互相平行，读出基准点坐标读数A1，转动仪器照准架180°，再读一次基准点坐标读数A2，由于仪器自身存在系统误差，A1与A2不重叠，故中数A＝（A1＋A2）/2，这样仪器中心与基准点坐标A在同一铅垂线上，再将望远镜调焦至施工层楼面上，在俯视孔上放置十字坐标板（此板为仪器必备附件），用望远镜十字丝瞄准十字坐标板，移动十字坐标板，使十字坐标板坐标轴平行于望远镜十字丝，并使A读数与望远镜十字丝中央重叠，然后转动仪器，使望远镜与坐标板原点O重叠，这样完毕一次铅垂点投测。一系列垂准点标定后，作为测站，可作测角放样以及测设建筑物各层轴线或垂直度控制和倾斜观测等测量工作。上海金陵东路售票大楼即应用天底垂准测量办法来完毕轴线投测工作。

图4-164 天底法原理
A0-拟定仪器中心；O-基准点
2．施测程序及操作办法
（1）根据工程外形特点及现场状况，拟定出测量方案。并做好观测前准备工作，定出建筑物底层控制点位置，以及在相应各楼层留设俯视孔，普通孔径为φ150mm，各层俯视孔偏差≤φ8mm。
（2）把目的分划板放置在底层控制点上，使目的分划板中心与控制点标志中心重叠。
（3）启动目的分划板附属照明设备。
（4）在俯视孔位置上安顿仪器。
（5）基准点对中。
（6）当垂准点标定在所测楼层面十字丝目的上后，用墨斗线弹在俯视孔边上。
（7）运用标出来楼层上十字丝作为测站即可测角放样，侧设高层建筑物轴线。数据解决和精度评估与天顶垂准测量相似。
4-5-5 上海金茂大厦施工测量实例
4-5-5-1 概述
金茂大厦主体建筑地下3层，地上88层，总建筑面积289500m2，总高度420.50m。
主楼1~52层为办公室，总面积115438m2，53~87层为五星级宾馆，88层为观光层，距地面340.10m，如图4-165所示。
裙房长150.40m，宽45.70m，六层。
地下三层，面积57151m2。
主楼有电梯55台，外墙以不锈钢管为装饰线条玻璃幕墙，在主楼24层，51层和85层高度范畴内有三道外伸桁架将核心筒与外部钢构造相连接。

图4-165
在塔楼顶部中央有一座高约51m塔尖，其底部标高为369.50m，顶部标高为420.50m。
塔尖于1997年8月8日开始安装第一段，次日进行后三段组装，到14日上午正式提高，仅用了35min，塔尖就稳稳地坐到了383.50m高位置上，同步宣布了中华第一高楼金茂大厦塔楼构造工程基本完毕。
4-5-5-2 建筑施工对测量精度规定
在大厦建筑施工和安装过程中，测量工作极为重要，它是保证施工质量和建筑物安全重要手段。由于构造特殊性，塔楼核心筒内控制点与筒外控制点不能直接通视，又因筒内楼板浇捣滞后，以及56层以上筒中心块圆弧内为空洞，给测量工作带来很大困难。
设计施工对测量精度规定：竣工后塔楼中心垂直方向偏差不不不大于30mm，塔筒五个垂准基点相对于塔筒中心点，点位误差不大于2mm，楼层四边形控制点不大于3mm，垂直投点误差不大于3mm。长度精度量距相对误差为1：0，在玻璃幕墙安装中，规定轴线控制点误差在3mm以内，高程点误差在3mm以内。
4-5-5-3 施工特点和测量难度
1．施工特点：塔楼分四踏步施工，分别是核心筒、巨型钢柱、复合巨型柱和筒内外楼板。
主楼核心筒为钢筋混凝土构造，采用分体组合式钢平台模板系统，复合巨型柱采用爬模施工工艺。
塔楼共有45节钢柱子连接而成，其中1~36节为主体楼层，每层有8根巨型钢柱和16根复合巨型钢柱，在其层间，每根巨型钢柱向核心筒方向共收缩12次，每根钢柱要转换12个坐标位置。
在主楼三道外伸桁架由于其设计特殊性使外伸桁架从制作到安装产生了一系列前所未遇技术难点。
2．测量难度：金茂大厦为超高层建筑物，在施工测量时遇到了不少困难，有如下几种不利状况：
（1）自然影响：在高空作业时，易受日照、风力、摇晃等不利气候影响。
（2）建筑物变形影响：设立在建筑物上测量点由于受到沉降、收缩等影响，其点位亦会发生变化，普通网点边长会缩短，影响测量精度。
（3）施工条件影响：塔楼分四踏步施工（核心筒、巨型钢柱、复合巨型柱混凝土、楼面混凝土），周期长、节奏快、施工快慢不一。核心筒施工快，楼层面慢，如有一次核心筒施工已达A41层＋169m时，楼层面只到＋89m，两者高度相差达80m，使核心筒十字轴线与楼层四边形网点在相应高度层面上无法联网，另一方面筒内楼面后施工，搭设中心测量平台很困难。
（4）构造复杂影响：由于钢构造设计特殊性，塔楼共有45节钢柱垂直度测量，立好每节钢柱后，测量时普通水平梁都未安装，无法设站，故每次设法在核心筒壁上搭设测站。三道外伸桁架测量，由于施工程序决定，核心筒8根立柱，必要先浇进核心筒剪力墙内，下面只露出16只巨型柱节点，待后安装复合巨型柱上来后，再安装有关水平梁及支撑，因而对这先安装好8根立柱位置与标高一定要控制好，否则产生扭转，使后来φ100、φ150锁轴无法锁进。
（5）使用绝对建筑标高影响：设计规定标高引测必要使用绝对标高，即从场地水准基点BM1引测上去，势必增长许多工作量。另一方面是先前设立在各楼层上标高线（点）变化亦不尽相似，势必增长许多检查和修正工作。
4-5-5-4 施工平面（垂直）控制网建立
塔楼控制测量分为平面与垂直控制测量两大某些，其中平面控制测量在场地区域内建立场地控制网。一方面放样出塔楼中心轴线及基本施工所需用轴线，而垂直控制测量在塔楼中建立垂直控制点，用Wild ZL天顶垂准仪投测垂直基准线。随着施工进展，为了使投测控制点接近施工区，设立一定测量平台，使投测点转换上去，同样再从测量平台上投测点，投测至提高好施工钢平台面上，从标定在施工平台上五个垂直轴中心来测设核心筒施工轴线，按设计尺寸来控制和调节模板位置，从而保证筒身垂直。在楼层面上依照四边形控制网点，投测在各楼层面上，来测设各层施工轴线。
1．坐标系统
塔楼SOM建筑坐标轴，两条正交零轴线交于主楼中心，其坐标为Y＝1000.00，X＝500.00。
依照上海建筑设计研究院金茂大厦地下持续墙平面图（图号S-2），在墙与红线转折点所注SOM建筑坐标（Y，X）与设计坐标（A，B）两种坐标，经计算其换算办法如下，如图4-166所示。

图4-166
其中：YOX为SOM建筑坐标系
AO'B为设计坐标系
则P点在两个系统内坐标，Y、X和A、B关系式为：
Y＝a＋Acosα＋Bsinα
X＝b－Bcosα＋Asinα （4-65）
A＝（Y－a）cosα＋（X－b）sinα
B＝－（X－b）cosα＋（Y－a）sinα （4-66）
上式中参数 a＝753.391
b＝558.088
α＝16°04'54.7"
2．施工平面控制网建立
金茂大厦平面控制网以业主提供航1、航3和航4来引测，其SOM坐标见表4-46。
表4-46
点号
X（m）
Y（m）
航1
533.861
1055.921
航3
569.540
887.261
航4
242.027
867.711
主楼中心
500.000
1000.000
在建筑施工场地上，平面控制网布设一种通过塔楼中心十字轴线加密网，点1~点4为轴线端点，1~7为加密点，如图4-167所示：十字轴线与塔楼建筑零轴线相重叠。

图4-167 场地平面控制网图
3．塔楼垂直控制网（点）设立
根据场地控制十字轴线，在核心筒段内布设一种小十字轴线网点，其点为A1~A5，在筒外楼层布设一种正四边形网，其点为A6~A9，如图4-168所示：十字轴线端点延长通过门洞交于四边形中间，形成一种田字网型。

图4-168 主楼垂直控制网图
初次垂直控制网点设立于基本承台面上，由于地下室测量不便，便把承台面上控制点精准投测至A3层面上，作为垂准测量基准点。
4．测量平台转换
为了保证塔楼控制点垂准线垂直度，以及最大限度接近施工区，进行了测量平台转换，选取在A3~A17~A27~A38~A48层设立测量平台，并在各层进行连测，保证点位精度。
由于构造因素，在核心筒中心某些56层以上是空洞，以及筒内楼层浇捣滞后，无法设站，故在A48层近核心筒壁处，设立四个垂直测量控制点TZ1~TZ4，如图4-169所示。

图4-169 A48层垂准控制点
作为53层以上核心筒垂准测量基点，并与楼层四边形网A6~A9相连，又因楼层某些钢构造尺寸不断向筒方向收缩，故在54层以上将楼层四边形边长从39.100m改为28.550m，并且在A54层、A72层设立测量平台，同步在各楼层四边形网上作加密点来测设轴线和复合巨型柱位置。
4-5-5-5 垂准测量办法和规定
观测选取有利时间如清晨和阴天，使用Wild ZL天顶垂准仪进行，仪器标称精度1：00（仪器旋转180°对径时二次之差）。测量时仪器旋转四个方向一测回测定，直至上面标志中心移至十字丝交点为止，然后固定标板。
1，投点办法
其办法为：置仪—对中—整平，水平度盘指向0（轴线方向），告知上方准备投测，其作业环节如下：
（1）指挥上方，使标志中心初步移在镜里十字丝交点附近（图4-170a）。
（2）指挥使标志中心精准移在十字丝交点中心（图4-170b）。
（3）垂准仪旋转180°，使标志中心折射在纵丝下（上），离十字丝交点一微小距离d（图4-170c）。
（4）指挥上方，在纵丝上向交点方向移d/2距离，即此点为仪器旋转小圆轨迹中心，旋转0°和180°两个对径位置，镜里会浮现状况（图4-170d）。
（5）垂准仪水平旋转90°与270°位置，按上述办法测量移至在横丝上（图4-170e）。
（6）检查投点位置正否，旋转四方，如点对称折射在十字丝线上（图4-170f），那点才算投正。

图4-170
点投好后，告知上方，固定标志。
2．投测精度规定
（1）转换控制网（点）精度规定
投测到转换平台上测点，另用仪器检查：其办法是在同一测站上，架设TC1700全站仪（装置弯管）测量其点天顶角来检查，求得点位ΔX（ΔY）和偏差值，偏差值不大于2mm不予改正。点位所有投测转换好后，到转换层上去检查。测量技术指标及限差规定如下：
测回数 1测回
测角中误差 ±8"
十字轴线交角误差 90°±5"
四边形直角误差 90°±10"
量距误差 1：0
十字轴线端点误差 ±2mm
四边形角点误差 ±3mm
由于楼层面混凝土有平面收缩现象，在测量长度时，使边长不不大于设计长度，以免收缩浮现更大误差。
（2）投测至钢平台上十字轴线点精度规定
在转换平台上投测至钢平台上点投好后，就到钢平台面上去检查，其办法是：在中心点A1架设经纬仪测设十字轴线边角关系，在A53层以上钢平台上，仪器设在TZ1~TZ4四站来检查。考虑到钢平台上受施工振动影响较大，以及边长较短，其限差规定如下：
十字轴线（四边形角） 90°±20"
量距误差 十字轴线 11.275m±2mm
四边形线 28.550m±3mm
如果检测后略超过此限值，则合理调节，在钢平台上十字轴线调节普通选南北方向线来调节。如果交角不不大于1'或边长误差不不大于5mm，则告知下方进行重测，直至符合规定为止。
3．照准标志
在A53层以上高度时，投测时采用滑动标志，其特点是迅速容易标定。
（1）设立办法：在钢平台上筒中心（或端点）预埋滑动标志装置如图4-171 （a）所示，标志坐标线对准十字轴线。
（2）材料：用一块质硬光滑木板，其尺寸为300mm×300mm×18mm，中间留有100mm×100mm正方形空洞，搁置在预先埋好在平台上二根相平行角钢滑槽中，木板上钉有与钢槽相垂直二根平行滑尺，相距为150mm，测量时用一块150mm×150mm不锈钢板标志插在滑尺间，其中点留有3mm通光小孔，如图4-171（b）。

图4-171 滑动标志
（3）移动办法：依照下方指挥，先将木板顺Y轴方向，移左（或右），使标志中心移在X轴线上，然后再在滑尺间移动标板（木板不动），使标志中心移在Y轴线上，这样点位就定好。通过检查无误后，就用螺栓固定木板和标板。
4-5-5-6 水准测量和塔身高程控制测量
1．水准测量
（1）高程起算点：以业主提供BM1水准点作为场地基准水准点，BM1位于陆家嘴路街心花园处，离基坑东北方向约250m处。其标高BM1＝＋3.4934m（绝对），场地设计建筑标高±0.000m＝±14.200m（绝对）。
（2）楼层控制标高设立：以11等水准测量精度进行，以BM1水准点引测至地下室四个基准标高（两个在核心筒南、北外壁上，另两个在内壁上）为－14.500m红三角标志，作为地下室标高引测根据。
建筑物出地面后，以BM1水准点精密地把高程引测至核心筒外壁西北角＋1.500m处N点，N点红三角标志如图4-172所示，作为向上引测高程基准点，并与地下室标高进行连测与检查。

图4-172 N点红三角标志
2．主楼竖向高程控制测量办法
以设立在核心筒西北角N点红三角标志（＋1.500m）作为向上引测根据。
（1）钢尺丈量引测法：核心筒混凝土每施工一层（4.0m或3.2m），在提高完钢平台后，拆松模板时，在西北角下面已知标高点，沿筒壁垂直量上一段层高距离，钢尺经拉力、温度、尺差等改正，经检查无误后，以红三角标志标定，作为钢平台上高程放样根据。
（2）竖向测距法：竖向测距使用全站仪加弯管，可测得较长段垂距，控制钢尺逐段丈量合计误差，检查已设立在筒壁上标高。其测量办法如下：在平台垂直测量孔上，架设TC1700全站仪，运用壁上已知点高程，测出仪器视高，然后测量至接受点棱镜（镜面向下）垂距。并在棱镜底面上立水准尺，用水准仪引标高于筒壁上，设立标高标志，竖向高程测量办法如图4-173所示所求标高点计算公式：

图4-173竖向高程测量图
H2＝H1＋a＋S＋c＋b1＋b2 （4-67）
式中 H1——已知点标高；
a——已知点与仪器水平时中心高差；
S——仪器至棱镜垂距；
c——棱镜中心至底面间距（常数18mm）；
b1——棱镜底面上水准尺读数；
b2——凑整数。
（3）三角高程测量办法
欲在楼层面上求得高程点，其测量办法如下：在近BM1水准点地面处，设立TC1700全站仪，用二根装置棱镜标杆，一根立在BM1点上，一根立在所求点上，分别测出仪器至BM1点和所求点高差hl和h2，即可算得所求点高程，如图4-174所示。测量时，二处所立棱镜标高一致时，其所求点（N1）高程计算公式如下：

图4-174 三角高程测量示意图
HN1＝BM1（高程）＋h2－h1 （4-68）
如果仪器至杆1测得负高差，则hl前变符号为“＋”。
二杆高度不一致时，如杆2不不大于杆1一差数时，则二杆之高差减去这一差数，否则相加。
塔楼高度在＋200m（50层）以上时，用三角高程测量法已无法观测。在53层以上高程控制，用设在A48层TZ1~TZ4点竖向高程测量办法进行。
（4）楼层高程控制
根据在核心筒壁西北处红三角标高标志，施工员在每层核心筒壁四周测设墨斗线弹注安装水平线，其标高为每层地坪设计标高＋500mm，供后续各安装单位使用。
4-5-5-7 塔楼钢构造安装测量
88层金茂大厦，高达420.50m，共有45节钢柱子构成，其中第1~36节为主体楼层，每层有8根巨型钢柱及16根复合钢柱，如图4-175所示。每根巨型钢柱在坐标轴上ΔX（ΔY）向筒方向共收缩12次，每次收缩ΔX（ΔY）为0.750m，每对钢柱每次垂直向筒方向平移1.0607m，12次在轴上共收进9.000m，平移12.728m，每根钢柱要转换12个坐标位置，势必增长测设钢柱垂直度难度，特别在东西方向上。

图4-175 主楼钢柱位置图
第41节为塔基底部，42节为塔基基本，43~45节为塔尖，这样超高层钢构造（如转换12个坐标位置）垂直度测量容许偏差，现行规范没有详细阐明，现规定每节钢柱垂直度限差在10mm之内，主体构造整体垂直度如公式（4-69）所示：
H/2500＋10.0＜50.0mm （4-69）
式中 H——柱总高度。
即总体垂直度不得超过50mm，为此机械施工公司制定了严密施工方案，测得钢柱最大偏差为第24节（＋234.495）A6柱总体偏差为28mm，从而保证了钢构造封顶时总体垂直偏差大大不大于50mm规定。
1．8根巨型钢柱垂直度测量
（1）地面测量法：运用场地