1)钢结构测量定位的特点及难点

(1)钢结构测量定位特点

·该工程为高242．7米的高层建筑，它的结构不同于一般单层、多层结构。由于钢结构安装高度高，钢结构测量难度大，测量精度要求较高，为此必须制订一套科学合理和可靠的测量方案，包括合理的基准控制网的设置、先进测量仪器的选用、科学的测点布置、系统的数据传递和多系统的校核等。

·混凝土核心筒与钢结构外框架因不同材质而存在的变形不协调问题；在结构自重荷载、温度荷载、风荷载作用下的结构变形和安全问题；在施工荷载(如起重机械等)作用下结构整体或局部可靠度问题。为了确保结构在施工阶段全面受控，建立贯穿施工全过程的施工监测控制系统，以信息化施工为主要控制手段，并根据结构验算和分析结果，对结构温度、结构应力和变形的特征点进行施工监测。

·在测量内容上，除了测标高、轴线、垂直度外，对钢梁与钢柱连接节点的定位安装，还须测偏转值。对钢柱等重要构件的测量，测量标准比一般构件的要求高，在初校的基础上，每完成一道工序后，都要进行复测，特别是在用高强度螺栓连接完成和焊接结束后。

(2)钢结构测量定位难点(表6-9)

表6-9 钢结构测量定位难点

(3)应对方案概述

根据该工程特点，结合以往大型超高层钢结构安装成熟经验，采取的测量应对方案如表6-10所述。

表6-10 测量应对方案

(续表)

2)控制测量

(1)移交资料的复测

根据业主及总包提供的坐标点建立首级控制点网，在对这些点使用之前先对会同总包、监理进行三方复测，确认无误后方能使用，控制点精度经复测满足要求后，才能进行下一步工作。

(2)平面控制

为满足钢结构安装定位需要，需利用周边稳固建筑物构建平面网，选择控制点时应选择稳定的不受施工影响的场外，同时考虑今后的使用方便及通视问题。

图6-49 混凝土核心筒外投影基准点布置图

使用全站仪复测首级控制点，确认无误后方可使用。在B3层底板上，使用全站仪放样混凝土核心筒外4个投影基准点，这4个投影基准点作为钢结构工程的施工投影基准点(图6-49)。

(3)高程控制

首级高程控制点应设在不受施工情况影响的场外。以精密水准仪检测首级高程控制网。用闭合水准的方式将高程控制点引入场内，并设定固定点作为高程点。场内地面高程点经复核无误后，在塔楼施工时分别引测到各个层面上，每个层面引测4～6个标高控制点，控制点应引测到稳固的构件上，在每一层上对引测点校核，误差应在精度要求范围内。

高程引测时可使用水准仪以水准路线引测，高程传递以悬挂钢尺或全站仪天顶方向直接传递并相互校核(图6-50)。

3)测量施工分区划分

根据K1～K4四个投影点的位置，为了方便测量及保证测量精度将结构平面划分成四个测量分区(图6-51)。仪器架设在K1点，对应一区构件和二、四区部分构件的测量；仪器架设在K2点，对应二区构件和一、三区部分构件的测量；仪器架设在K3点，对应三区构件和二、四区部分构件的测量；仪器架设在K4点，对应四区构件和一、三区部分构件的测量。每个分区对应有钢柱、钢梁和斜撑等构件，根据塔吊性能将钢柱划分成长度不等的分段，每个柱分段对应两层或三层钢梁，先安装钢柱，将钢柱调整到位后进行焊接固定，然后安装每节钢柱对应的下层钢梁、上层钢梁及斜撑。

图6-50 高程传递

图6-51 测量平面分区图

4)施工测量

(1)地下室大底板施工测量控制点布设

利用平面控制网，在地下室顶板处设置结构安装基准线，作为内筒周边的垂准仪垂直投影点的基准点。放样完成后，检测相互关系，做到步步校核。引测高程点至施工区域内，复核无误后备用。对钢结构安装所有放样数据及校核的计算资料，均应提前在内业工作中完成，经两人对算和人机复算无误后，方可现场使用。地下室顶板处施工测量控制点布置形式详见图6-52。

图6-52 地下室顶板处施工测量控制点布置形式(www.daowen.com)

(2)投影控制点的选择、传递及测量平台的形式

施工投影控制点的选择依据包括以下几点：

·应尽量保证能够直接看到钢结构标高的最高处，即尽量保证垂直传递的视线通视，防止因转点而引起误差；同时应保证靠近内筒外壁，以方便在各层安装测量平台。

·选取施工控制点时，还必须保证每根立柱测量时能和至少2个控制点通视，以保证控制精度。

·应保证施工超出地面后，内筒外的4个投影控制点同场外首级控制网能够通视，以方便传递后的校核及观测时将场外控制点作为后视。建立与土建统一的二级控制网，在内筒外围四角设置测量操作平台，用于钢结构的测量定位。

由于地上部分构件数量多且钢柱高度高，在安装上部结构时若只在首层控制点架设全站仪，测量仰角太大会影响定位测量精度或有些构件的定位点被遮挡，根本无法测量。因此，在安装上一节柱及对应的构件时要将测量控制点向上传递到便于测量的位置，在核心筒剪力墙上距已安装好的最上层的钢梁顶1．2米的位置做一个测量支架(图6-53)，将全站仪直接架在该测量支架上进行测量，在钢梁上铺上木板作为测量人员的操作平台(图6-54)，操作平台周围用脚手管做安全维护，在测量控制点的垂直方向上要尽量保证通视，在穿过楼层板时采用一段木框埋在楼层板混凝土中，上下口各超出板面50毫米，待结构封顶后将露出楼层面的钢管割除再将管口封好，在管口四周用混凝土砌块加以保护。测量支架采用16毫米厚的钢板焊接而成，与核心筒之间通过膨胀螺栓连接。

图6-53 测量支架

图6-54 操作平台

(3)各分段层面施工控制点传递

在施工至某一层面时，由平面控制点垂直传递到该层，如图6-55中A、C点，获得各层上的控制点Ai、Ci等控制点，依此为基准，放样该层内各结构特征点，以进行施工控制。高程控制依此类推。

控制点传递误差分析：按垂准仪仪器标称精度，单次观测，传递到242．7米最高处的仪器精度引起的误差为242．7×1 000/200 000＝1．21毫米。考虑长距离垂准仪传递时的激光发散及观测困难问题，因此在50米左右进行一次原地转点。设观测距离为50米，其传递精度为50 000/200 000＝0．25毫米，按接收靶处的误差为0．5毫米，强制归心间隙差为0．1毫米，则分段传递时误差为(0．252＋0．52＋0．12)1/2＝0．56毫米。此为单次传递点精度，所有传递点应经复核和平差计算后使用。

层内构件高程控制时，使用水准仪进行观测，对个别无法观测点或超出折尺长的位置，使用钢尺进行传递。

使用悬挂钢尺进行高程传递时(图6-56)，将钢尺一端固定在临时支架上，钢尺下端坠标准重物，以保持尺身铅垂。使用两台水准仪上下同时读数。观测值需加尺长改正、温度改正、拉力改正等。

图6-55 控制点垂直传递示意

图6-56 高程传递示意图

(4)钢柱的测量

外框钢管柱的测量是外框架钢结构测量的重点。测量控制时平面坐标由垂准仪垂直向上传递。传递后，在层内以全站仪校核相对关系并在间隔一定高度的层面，与内筒内的土建控制传递点进行相互校核。高程由全站仪天顶方向直接测距，并由周边其他控制点，以钢尺垂直传递的方式进行校核。使用垂准仪垂直投点的方式进行测量控制，能有效地避免结构变形影响，减少累积误差的存在。测量时间一般定在早上太阳出来前后时间段内完成，可以减少温度变形造成的误差。

·立柱根部测量控制

由于钢结构施工时基础大底板已施工完毕，故直接可利用底板上的测量控制点进行测设，以全站仪放样各立柱根部坐标。根据仪器标称精度，徕卡1200系列全站仪测角精度为0．5″，测距精度±2毫米±2×10－6，在120米内测距精度为±0．5毫米±1×10－6。根据施工图纸，地下室底板处立柱根部点距离定位轴线均在100米范围内，设观测距离为100米(短距内可忽略乘常数影响)，则仪器精度引起的测量误差为［(0．5/206 265×100 000)×2＋0．52］×1/2＝0．50毫米。

·立柱顶部的测量控制

由于立柱底端控制已在前期完成，因此主要是控制立柱顶端的位置，以激光垂准仪控制为主。在钢柱安装前，需在各节立柱的顶部和底部分别做好对应刻画线，以控制立柱的扭转。安装时，首先将立柱根部上的刻画线对准已安装的立柱的顶部刻画线，并保证正确衔接，即完成根部定位及解决空间扭转，然后进行该立柱顶部的精确控制。顶部控制时，主要用全站仪对柱顶的测量点位置进行测量，由于钢柱分段较长，为了保证操作安全优先考虑在柱顶测点位置贴上反光片来测量定位，尽量避免用工人在柱顶扶棱镜的方法进行测量定位(图6-57)。当立柱顶调整到位后，对另一测量点进行检查复核，复合无误后，固定立柱，即完成立柱的定位。对于个别钢柱可能测点与仪器之间的夹角太大而无法利用反光片进行测量，只能采用人工扶棱镜的方法进行测量，在柱上设置供工人上下的爬梯，并且在爬梯旁边设置安全绳以确保操作工人的安全。

立柱安装到位后需检查其相对精度，确保放样准确。因高空无法使用钢尺量距且钢尺的悬荡对精度有影响，所以高空相对距离使用手持测距仪进行检测。

·柱垂直度的测控

对于垂直于地面的钢柱，在测其垂直度时用两台全站仪置于柱基相互垂直的两条轴线上，对柱身刻画线进行测量，若测量得柱身刻画线竖向坐标重合，则表明钢柱垂直度无偏差。

图6-57 钢柱安装测量定位

图6-58 核心筒钢柱安装测量仪器

(5)核心筒劲性柱的测量

劲性柱的安装主要控制其垂直度和水平位置，如图6-58所示，由于劲性柱分别位于轴线交汇处，在地下第一节劲性柱安装时通过控制轴线来控制劲性柱的定位，劲性柱加工制作时在劲性柱的两头画上对合线然后利用全站仪或铅垂仪进行垂直度的控制。在安装上一节劲性柱时，直接将上节柱下口的对合线与下节柱的上口对合线对接来完成上节柱下口的定位，再利用全站仪来控制上节柱的垂直度，即完成对上节柱的安装。架设测量仪器时充分利用核心筒混凝土剪力墙的爬模架进行固定。