创展中心中心钢结构施工测量专项方案.doc

目 录
1 工程对象分析 2
1.1工程概况 2
1.2方案编制依据和测量工作总体思路 2
1.3主要测量内容 4
1.4施工测量准备工作 5
2 施工控制网布设 6
2.1布设原则 6
2.2平面控制网分区布设 7
2.3施测技术要求 8
2.4高程控制 9
2.5高程的向上传递 9
3 安装过程中的测控工艺 12
3.1地脚螺栓安装测控工艺 12
3. 2钢柱定位轴线测设 13
3.3铸钢节点安装测量 15
3.4、胎架搭设定位及测量 19
4建筑工程误差理论分析 20
4.1误差来源及危害分析 20
4.2钢结构安装误差消除具体办法 20
5测量注意事项 21
6安全保障措施 22

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1 工程对象分析
1.1工程概况
工程外形为不规则球体形状。地下两层，地上球体内共有三层。一层标高-0.050m，二层标高5.780m，三层标高12.780m，屋面标高17.648m～19.166m。二层和三层为局部楼板，核心筒内为混凝土楼板，核心筒外为钢梁上浇筑混凝土楼面板。球体内有一大一小两个混凝土核心筒，径向型钢与核心筒连接，与纬向型钢一起形成空间结构。复杂节点采用铸钢节点。共用了79个铸钢节点，节点总重量约307吨，最重的铸钢节点为7.3吨。

节点测量重点

径向型钢骨架
测量重点

创意中心钢结构立面图
1.2方案编制依据和测量工作总体思路
工程的总体目标工作是保障钢结构的顺利安装。测量工作是钢结构施工的关键技术工作之一。 测量工作的好坏，直接影响整体钢结构的安装质量和进度。测量工作的开展，严格按照工程施工组织设计要求，运用现代测量的新技术手段，合理安排工序，制定切实可行的测量方案，理清思路，为本工程的顺利进行提供准确、及时的数据保障，使测量工作真正成为一道科学有序的工具。在施工运行过程中，必须按照有关规范和要求实施每道工序，具体如下：
经业主、监理确认并下发的《欢乐海岸创意展示中心施工图结构图纸》（钢结构部分）；
经业主、监理确认《欢乐海岸创意展示中心钢结构工程安装专项方案》；
《钢结构工程施工质量验收规范 》（GB50205-2001）；
《工程测量规范》（GB 50026-2007）；
《建筑变形测量规程》（JG/T 8-97）；
建筑施工手册(第四版) （中国建筑工业出版社）
《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91 ）
其他应予以遵照执行规定、规范和制度。
本工程测量工作的具体工作思路是在业主、总包方的有关要求和测量专业规范的指导下开展工作，根据施工组织设计的要求，制定施工测量的科学、合理工作流程（见下图1）。在具体实施过程中，按照规范要求操作仪器和数据记录、整理、计算。严格落实测量工作“认真、细致、准确、及时”的方针，做到“站站清、天天清”的工作作风，使每一个测量数据都有据可循。
测量仪器、人员配备
现场基础轴线复测
建立施工测量控制网
建立统一坐标系和数据库
预埋件细部测设工作
径向型钢支座测设
径向型钢骨架测设

径向型钢骨架节点测设
测量资料管理
施工测量方案
测量控制内容

施工组织设计

图1.测量工作流程图
1.3主要测量内容
本工程钢屋盖异型复杂空间壳体结构，整个测量重点在于径向型钢柱及铸钢节点空间位置的精确定位，即在空间的轴线和高程测量，采用高精度全站仪对铸钢节点进行空间三维坐标控制。
本工程钢结构主要测量工作内容包括：径向型钢柱预埋件安装测量；径向型钢柱安装精度测量；复杂铸钢节点的空间位置控制；径向型钢柱与核心筒连接，各区域附属纬向型钢安装测量控制和各部位的校正测量监控等。
1.4施工测量准备工作
1基本资料准备
对总包或业主提供的外围控制网、基准点、进行复核，并经现场移交后形成记录,保留相应资料建立技术档案。
2 测量人员配备
由于本工程测量的难度和工作量都非常大，为确保本工程优质高速的完成，钢结构测量人员计划配备8人。
序号
人员
人数
1
测量工程师
1
2
测量员
4
3
测量工
2
3 测量仪器、工具准备
测量仪器、工具必须准备齐全，其中全站仪、经纬仪、水准仪、大盘尺等重量仪器、工具必须送指定的计量所检定，送检过的仪器、工具必须保证在符合使用的有效期内，并保留相应的检验合格证备查。配备仪器和工具如下表：
序号
名称
型号
数量
备注
1
全站仪(配弯管目镜)
GPT-901
1
控制测量
2
经纬仪（正像 2＇）
J2
4
测量校正
3
水准仪
索佳
2
标高测量
4
经纬仪弯管目镜

4
垂直度校正
5
对讲机

8
2km
6
塔尺
5m
2
标高测量
7
水平尺
1000
2
预埋件测量
8
磁力线锤
0.5kg
4
预埋件测量
9
钢卷尺
7.5m
5
测量放线
10
大盘尺
50m
2
测量放线
13
三脚架
公英制通用
6
架设仪器
2 施工控制网布设
2.1布设原则
1）网形布设
本工程欢乐海岸创展中心钢结构测量控制网主要有径向型钢柱预埋件安装测量；径向型钢柱安装测量；复杂铸钢节点的空间位置控制；径向型钢柱与核心筒连接，各区域附属纬向型钢安装测量控制和各部位的校正测量的测量控制网，每个控制网均包含轴线和标高控制基准点。根据总包或业主提供的首级控制点，采用全站仪在通视条件下进行测点布置钢结构施工二级测量控制网；单独平差，整体闭合，根据第4节误差理论分析。
拓普康GTS-901型全站仪
2）仪器配备 根据前述误差分析拟选配日本拓普康厂生产的TOPCON-GTS-901全站仪。进行施工现场测量放线，该仪器测角标称精度为：±2″，测距标称精度：土（2mm＋2PPm），测设精度满足施工定位要求如下图：

水准测量选用索佳B20型水准仪该仪器标称精度为：1公里往返测标准差1.0mm。（见下图）
索佳BII0-I型水准仪

2.2平面控制网分区布设

创展中心平面控制网点位布设示意图

创展中心钢结构控制网可根据现场实际情况布设于附近首层混凝土楼面上。
2.3施测技术要求
根据总包或业主提供的场区首级控制点,依次按照施工要求布设建筑物控制网。施测技术要求：
1）野外观测技术要求：水平角观测采用方向观测法，角度4测回测定。左、右角分别取中数后，按［左角］中+［右角］中—360°=Δ，所计算的Δ值，限差≤±3.6″。水平角的观测严格按照《工程测量规范》 （ GB50026-93）的有关要求进行操作，各测回间要变动度盘。边长往返观测，各两测回，气象参数、仪器加常数预置到全站仪，由全站仪自动改正。由于本四等导线网边长较短，因此作业时仔细照准目标。照准采用反光镜加站板作为目标，以减少照准误差，同时应严格对中，对中误差不得大于±0.5mm。
2）内业验算：对观测记录进行100％的检查，在确保观测无误后进行了各项验算。
3）平差计算：平差计算采用北京清华山维新技术开发公司开发的NASEW V3.0平差软件，该软件经我司多个大型工程使用，对导线网可以计算指定路线（条数不限）的各项闭合差及限差，并根据检查验收标准评定统计观测质量、平差及精度评定等。平差结果按测量生产惯用格式生成磁盘文件，便于保存、打印输出，并将计算成果生成直接回送数据库数据文件。输出结果编排清晰明了、方便实用。程序对控制网网形无特殊要求，观测值可以是不等精度的。由于测区范围小，边长不进行两差改正，只进行测距边的仪器加、乘常数改正，边长往返较差满足规范要求，考虑到施工放样的方便边长不进行有关投影计算。
2.4高程控制
根据总包移交的水准基准点，建立水准基点组。为了便于施工测量，水准基点组可选3-4个水准点均匀地布置在施工现场四周建筑物上。由水准基准点组成闭合路线，各点间的高程进行往返观测，闭合路线的闭合误差应小于±4N1/2 mm（N为测站数）。各点高程应相互往返联测多次，每隔半月检查一次有否变动，以保证水准网能得到可靠的起算依据。经复测，数据符合要求后，用水准仪将标高引测至＋0.000m的墙面，分四个地方测设并用红漆标志，便于各点间相互复核检查，同时也作为向上引测高程的起始点。
2.5高程的向上传递
为了保证满足高程向上传递的精度要求，本工程采用两种传递方式，即：钢尺竖向传递法及悬吊钢尺传递高程。
1钢尺竖向传递法
0.000米以上标高传递，主要是用钢尺沿主核心筒结构外墙向上竖直量距。一般至少要由3处同时向上引测，以便于相互校核和适应分段施工的需要。
引测步骤如下：
a.先用水准仪根据固定水准点或±0.000米水平线，在各向上引测处准确地测出相同的起始标高线（一般大多测＋1.000m标高线）。
b.用钢尺沿竖直方向，向上量至施工层，并划出＋1.000m高的水平线，各层的标高线由各处的起始标高线向上直接量取。高差超过一整钢尺长时，应在该层精确测定第二条起始标高线，做为再向上引测的依据。
c.将水准仪安置到施工层，校测由下面传递上来的各水平线，误差应在5mm以内，在各层抄平时，应后视两条水平线以作校核。
为了提高精度，可采用以下几种办法测量：
a.测设水平线时，采用直接调整水准仪的仪器高度，使后视的视线正对准水平线，前视时直接用红铅笔标出视线标点。这样能提高精度1-2mm。
b.测设标高或水平线时，尽量做到前后视距等长。
c.由±0.000水平线向上量距时，所用钢尺应经过计量检定，量高差时尺身应垂直并用标准拉力，同时要进行尺长和温度改正。
d.为防止标高偏差积累数使建筑物总高度偏差超限，要严格控制各层标高偏差，不得超限。均应以原始起点传距，尺身保持垂直，整尺传递，绝不能逐层传递，避免积累误差。
通过上述办法，层间标高测量偏差不应超过3mm，建筑全高（H）测量偏差不应超过3H/1000，且不应大于+10mm。
2悬吊钢尺传递高程
如下图所示，在屋顶或施工层上用吊杆悬挂一根钢尺，下端吊一重锤，重量15kg，与计量检测的标准拉力相同。在地面A 点架设水准仪，水准网控制点立水准尺，读数得a，钢尺上读数L2，注意测站A 至钢尺与标尺的距离大致相等，以减少水准仪水平轴与垂直轴之间不垂直的仪器校正误差。将仪器搬到施工楼层，按前述方法读出前视读数b和后视读数L1，则第二次立尺点的标高按下式计算：
Hm=Hh+a+[(L1-L2)+△t+△R]-b

如图Hm=Hh+a+[(L1-L2)+△t+△R]-b
式中Hm—设置在建筑物上的水准点高程
Hh—地面上水准点高程
a — 地面上A点置镜时水准尺的读数
b— 建筑物上B点置镜时钢尺上的读数
L1—建筑物上B点置镜时钢尺上的读数
L2—地面上A点置镜时水准尺的读数
△t—钢尺的温度改正值
△R—钢尺的尺长改正值
在传递高程过程中，为保证测量精度，可测2～3次，每次钢尺错动5cm，同时用温度计量取仪器读数时的钢尺面温度，按上式计算并考虑尺长和温差改正，如各次高差较差≤3mm，取各次的平均值作最终结果使用。
利用二种不同的方法可以校核施测精度，但需注意当建筑物出现沉降时，二者会出现较大差值，因此施工的同时还需对建筑物进行沉降观测，以保证不同的施测方法其结果的一致性。
3 安装过程中的测控工艺
3.1地脚螺栓安装测控工艺
由于本次钢结构从首层楼板介入,在埋件施工过程中预埋锚栓的定位尤为重要，否则将影响整个后期径向柱的安装，在埋件预埋前测量技术人员应认真分析图纸，掌握轴线与各构件之间的尺寸，将图纸上尺寸按比例大小反映到平面上。由于螺杆不易固定，根据设计图要求，在预埋螺杆上下各有一块，然后用L50角钢加固埋件，但因大多埋件都是在钢筋绑扎完后直接进行预埋，钢筋易松动，不便施工放线。即在预埋过程中将全站仪架设到空旷便于观测的位置，在埋件四周用全站仪测设埋件中心线横向及竖向坐标，用油笔作好标记作为控制点，用粉线对准两头控制点拉直，将埋件中心线对准粉线进行预埋，同时用水准仪对螺栓顶部进行标高监测，待标高到位后，再由全站仪直接对预埋件进行精测，待达到测量精度要求后，再用钢筋对埋件四周进行加固。然后在螺栓顶部及丝扣处涂上黄油，用布条进行包扎，以防止生锈和混凝土浇灌时碰坏丝扣。
在土建浇筑混凝土时，要对螺栓进行监测，以免由于碰撞给螺栓带来移位，随时对螺栓进行纠正，注意对成品的保护。
混凝土浇灌完毕后即可取下螺栓上方的固定钢板。再用全站仪在混凝土上测设螺栓中心线，由钢尺量出螺栓的偏差。如出现偏差应及时对螺栓做出相应调整。螺栓预埋固定如下图:

加固角钢平面及立面布置图

3. 2钢柱定位轴线测设
A、柱底轴线放设
1）在平面控制网的基础上结合图纸尺寸，采用内分法放出每个钢柱基础的纵横轴线。
2）将所测轴线弹墨线后，量距复核螺栓间尺寸。
3）轴线复核无误后，用油漆三角标记，作为第一节钢柱吊装就位时的对中依据。
柱基础轴线标记

B、柱底标高找平
1）将预埋螺栓定位铁板取出。
2）凿平四角垫铁位置的砼。
3）用水平仪从高程控制点引测标高，根据所测砼面标高偏差值，用不同厚度的垫铁找平。
4）钢柱吊装就位后，观测由制作厂在柱身上画定的标高线，如有标高超差，加、减薄铁板调正高度。
C、径向型钢骨架吊装测量
1）根据结构布置，建立径向型钢骨架、节点坐标数据库。
全站仪三维控制径向钢柱
2）根据径向型钢骨架节点的坐标数据，在II级控制点的基础上，用全站仪极坐标放样法定位径向型钢骨架三维坐标。

3）钢骨架（节点）校正调节主要是依靠揽风绳，校正调节也是以上观测方法对钢骨架（节点）进行复测，对钢骨架的测量数据要认真记录，校正完成，上报监理、业主单位验收，验收合格开始焊接。
4）焊接完成后，对钢骨架（节点）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，以便在下一个钢骨架（节点）安装中能够尽可能减小安装误差。
3.3铸钢节点安装测量
本工程测量工作的重点就是铸钢节点安装定位与校正测量，它关系着整个屋盖的最终成型，由于每个节点上有多个连接主梁的分枝，各分枝的位置处于三维空间状态，这构成了铸钢节点形态各异，空间位置各异，因此必须采用三维坐标控制法实现铸钢节点的安装定位与校正工作。
（1）铸钢节点定位采用三维坐标测量，坐标精度要求非常高，必须配置高精度全站仪，本工程拟选托普康GTP-901全站仪作为主要测量仪器，并配反射薄膜贴片。

拓普康GTP-901
角度测量精度：2”
测距精度：2mm+2ppm/3.0秒
（2）铸钢节点定位与校正测量流程
在测量的过程中先得把大地坐标换算建筑坐标，使铸钢节点的换算坐标统一。利于测量控制计算，工程资料的记录、检查。
三维坐标换算与标识→控制点位引测→节点定位装置测量→铸钢节点校正测量。
三维坐标换算与标识：利用在铸钢节点深化设计时建立的三维模型，根据节点中心的三维坐标值，换算节点下部和分枝端部的上下表面处三维坐标值。铸钢节点表面上测量点的选取，要遵循以下三个基本原则：①端口向内300mm； ②点位尽量在同一个可视平面内，点与点之间距离尽量拉大； ③每个铸钢节点分枝表面应选取不少于3个以上且不在同一直线上的点。
点位选取在铸钢节点端口向内300mm，是钢结构焊接后位置偏差测量的需要。如点位临近端口，焊接过程中金属熔化或焊后打磨可能会将点位破坏去除，使焊接后的偏差难于测定比较。
在制造过程中，经三维坐标检测仪检查后，对选取的测点打上样冲眼，如下图示：

节点定位装置测量：在每个临时支撑胎架上方设置节点定位装置，装置安装测量采用经纬仪和水准仪进行轴线和标高测量；而与铸钢节点接触的限位器顶面的位置采用全站仪进行三维坐标进行控制，该接触面的三维坐标以铸钢节点下表面定位点的坐标值为依据进行确定。
铸钢节点校正测量：铸钢节点安装就位后，采用全站仪进行测量校正，观测节点表面定位点的三维坐标是否与事先确定的值相吻合，随着千斤顶器具的调节动作，逐步完成节点校正测量。校正测量分两步：即节点就位校正测量和径向及纬向梁安装就位后对节点的复核测量。
（3）铸钢节点三维坐标测量要点
①在楼面或相邻的临时支撑胎架上架设全站仪，在节点上表面测量点上安放自配的手持式小棱镜；而在节点下表面测量点上，贴反射薄膜贴片，膜片中心与节点上十字中心重合，因膜片厚度＜1mm，全站仪数据面板显示的Z坐标读数即为该点的实际数值，省略了反射棱镜垂直对中和Z坐标值换算的麻烦
②在同一点上，全站仪每次架设高度不可能一致，也没规律可寻，若用钢尺量取仪器中心的高度，则误差较大，不能满足精度要求，因此在正式施测前，对一个已知高程点作Z向坐标的比测，将测得的数据直接在全站仪上进行数据改正。

铸钢节点测量方式见下图：

N：-3.922
θ：-14.199
Z：18.817

铸钢节点测量测量示意图
3.4、胎架搭设定位及测量
1）仔细阅读设计图纸及胎架施工图纸，确定加密钢管架定位尺寸及坐标。
2）在楼层板混凝土浇筑完成，到达凝固期限，依据设计图纸或胎架平面定位图，用全站仪放设每层胎架加密位置（从地下二层至首层楼板），胎架加密区域即是铸钢件重心位置焦点，在此交点位置向延伸各四方1m，做搭设支撑铸钢件支撑架加密区。
3）测量加密区域标高，适量调整平整度，防止倾斜面过大，造成胎架倾斜，如平整偏差过大，需垫钢板调整平整。
4）首层搭设直接支撑铸钢节点胎架，首先测量胎架底部标高h1，根据设计标高h2，换算胎架搭设实际高度H=h2-h1。
5）胎架搭设完成后，在胎架上方放设措施架，在钢管架上用全站仪测量措施架的实际位置，在按胎架设计图纸放设措施，措施架安装完成，测量措施架高度及轴线。
6）在措施架上要焊接支撑铸钢节点工字钢，根据铸钢节点两翼管口平面坐标及标高位置关系，测量措施架上角钢的高度及轴线位置，是否符合支撑铸钢节点两翼管节点；如不符合测量后，提出书面结果，根据测量数据再次调整工字钢标高或坐标；直至符合设计要求为止。
7）所有措施架施工完成后，吊装铸钢件。
胎架上的措施架
措施架上工字钢位置

4建筑工程误差理论分析
4.1误差来源及危害分析
在正常情况下钢结构安装误差来源于：构件在吊装过程中因自重产生的变形、因日照温差造成的缩胀变形、因焊接产生收缩变形。结构由局部至整体形成的安装过程中，若不采取相应措施，对累积误差加以减小、消除，将会给结构带来严重的质量隐患。
按照建筑工程测量分析理论，建筑物定位的点位中误差m主要包括施工误差m施和点位误差m测共同影响，即：
m2=m2施+m2测
通常取 m测：m施=1：
则 m测=1/m
其中测量误差又包括控制点起始误差m控和点位放线误差m放。即
m2测=m2控+m2放
若取 m控 ：m放=1：，则m控=1/m测
故得 m控=1/3m=1/6Δ，其中m=1/2Δ，Δ为施工极限容许误差
根据施工测量规范要求：Δ=1/5000
m控=1/6Δ=1/30000
则测角中误差： m=ρ* m控/D=206265/30000=±6.9
4.2钢结构安装误差消除具体办法
针对以上分析，消除安装误差，应当从安装工艺和施工测控两方面采取以下措施：
1）根据结构安装的工艺要求布设合适精度的控制网，以提供基准点位（即m控）；
2）根据结构安装的工艺要求制定合理有效的测控方法（即m放）以保证结构构件安装准确。以下将结合我部施工区域、安装工艺、工程重难点，着重叙述平面控制网的布设以及安装过程中的测控方法。
3）安装过程中，构件应采取合理保护措施。
由于在安装过程中，细长、超重构件较多,构件因抵抗变形的刚度较弱，会在自身重力的影响下，发生不同程度的变形。为此，构件在运输、倒运、安装过程中，应采取合理保护措施，如布设合理吊点，局部采取加强抵抗变形措施等，来减小自重变形，防止给安装带来不便。
4）在构件测控时，节点定位实施反三维空间变形。
钢构件在安装过程中，因日照温差、焊接会使细长杆件在长度方向会有显着伸缩变形。从而影响结构的安装精度。应此，在上一安装单元安装结束后，通过观测其变形规律，结合具体变形条件，总结其变形量和变形方向，在下一构件定位测控时，对其定位轴线实施反向预偏，即节点定位实施反三维空间变形，以消除安装误差的累积。
5测量注意事项
1）场区首级测量控制点的精度，是保证整个钢结构安装质量的关键，测量中应严格整平仪器，投测时应采取全圆回转，每隔９０度投测一次，四次取中，并避开吊装震动，日照强度和风速过大等不利的因素。
2）高程基准点垂直向上引测时，一定要组成闭合回路，多点间相互闭合，调整误差以满足精度要求。
3）接头焊缝收缩一般为1.2mm，利用焊接收缩预留量使构件略微侧倾斜，待焊后收缩基本回复到垂直位置。如焊接时出现偏差，应调整施工顺序和方向，利用焊接调整安装精度。
3）对修正后的钢结构空间尺寸进行会审。
4）为达到正确的符合精度要求的测量成果，经纬仪、水平仪、钢尺等施工前必须经计量检测部门进行检定，除按规定周期进行检定外，在周期内的经纬仪水准仪主要轴线关系，还应每2-3个星期定期检校。
5）所有测量仪器必须经专门机构检测认定为合格仪器，并有合格证。
6）在架设仪器时要保证架设地点坚硬，不致因架设仪器后，发生下沉现象。
7）测控时要考虑外界因素的影响，如太阳照射、风力等因素。
8）在结构安装后尽可能利用早上时间进行复测。
附：轴线测放检查记录。
钢构件吊装测量记录表。
标高测量记录表。
预埋件测量定位记录表。
计量检测设备校准记录。
工序交接单。
6安全保障措施
（1）认真贯彻执行国家有关安全生产法规，认真贯彻执行有关施工安全规程。
（2）牢固树立“安全第一”的思想，坚持预防为主的方针，对职工经常进行安全生产教育，定期开展安全活动，充分认识安全生产的重要性，掌握一定的安全生产知识，对职工进行安全生产培训。在安全生产上，一定要克服麻痹思想。
（3）所有测量人员进入施工现场必须戴安全帽，,2米以上高空作业时必须系安全带。
（4）高空作业必须保管好工具，以免失落伤人。高空不准乱扔物体，以免落物伤人
（5）注意各单位之间的交叉作业，做到“不伤害自己，不伤害他人，不被他人伤害”。
（6）严禁破坏安全设施，未经安全部门的允许，不得私自移动、拆除各种安全防护。
（7）现场严禁吸烟，严禁随地大小便。
（8）遵守一切项目制定的安全纪律和安全条例。遵守文明施工细则，提高施工人员素质。

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