天津津塔測(cè)量技術(shù)

天津津塔工程鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量施工技術(shù)天津津塔工程鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量施工技術(shù)第一章工程概況第二章結(jié)構(gòu)形式第三章難點(diǎn)與對(duì)策第四章高程控制第五章軸網(wǎng)控制第六章質(zhì)量評(píng)價(jià)

天津津塔工程主塔樓高336.9m，為天津市第一高樓，總建筑面積為343922m2，是一座集辦公、公寓、餐飲、商業(yè)為一體的超高層綜合性建筑。鋼結(jié)構(gòu)工程總用鋼量為6.5萬(wàn)噸，鋼構(gòu)件數(shù)量27000件,主要采用Q345C、Q345GJC、Q345GJD、Q390GJD級(jí)鋼材，核心筒鋼板剪力墻高達(dá)53層,為世界之最。根據(jù)加工運(yùn)輸條件及塔吊起重量，現(xiàn)場(chǎng)鋼柱共分為27節(jié)，基本按照三層一節(jié)分段原則。第一章、鋼結(jié)構(gòu)工程概況一、內(nèi)、外框筒結(jié)構(gòu)概況本工程結(jié)構(gòu)形式為鋼管混凝土柱框架+核心鋼板剪力墻體系+外伸鋼臂抗側(cè)力體系。結(jié)構(gòu)15~16、30~31、45~46、60~61層分別在外筒區(qū)設(shè)置帶狀桁架，內(nèi)外筒設(shè)置伸臂桁架相連，增加內(nèi)外筒連接剛度。核心筒鋼板墻自地下B4層開(kāi)始，至53層結(jié)束，鋼柱之間分別為H型斜撐加鋼板剪力墻組合支撐及H型中心支撐體系。

15～16層外筒帶狀桁架30～31層外筒帶狀桁架45～46層外筒帶狀桁架60～61層外筒帶狀桁架自-0.25m處，外筒柱逐層向外側(cè)不規(guī)則傾斜在34~35層處，外筒柱逐層向內(nèi)側(cè)不規(guī)則收縮斜屋面內(nèi)對(duì)角支撐15～16層外伸臂桁架30～31層外伸臂桁架45～46層外伸臂桁架60～61層外伸臂桁架第二章、結(jié)構(gòu)形式二、平面定位布置本工程主朝向?yàn)槟掀珫|67°，平面布置為橢圓形，內(nèi)、外框筒鋼柱按大弧度5.278°、小弧度18.929°分布于橢圓弧上，每一根外框筒鋼柱按大小弧度分別對(duì)應(yīng)一根放射軸線，每?jī)筛饪蛲蹭撝g采用V字型分隔鋼梁連接而成，建筑造型獨(dú)特，線條流暢。每一層凹凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)外邊線與建筑外邊線以及鋼柱平面中心定位分別對(duì)應(yīng)不同的弧度半徑。

三、外框筒鋼柱斜率布置外框筒立面B4~L1層鋼柱垂直于地面，L1~roof層呈平面橢圓形，外立面自-0.25m處外筒柱沿放射軸線方向按不同斜率向外側(cè)傾斜,累計(jì)向外傾斜2025mm，在26層處結(jié)構(gòu)開(kāi)始轉(zhuǎn)向內(nèi)收縮直至屋頂，累計(jì)內(nèi)收8538mm，相對(duì)于基礎(chǔ)鋼柱平面定位結(jié)構(gòu)外邊線整體內(nèi)傾6514mm，核心筒鋼柱垂直于地面。第三章、難點(diǎn)與對(duì)策一、標(biāo)高控制難點(diǎn)以下幾點(diǎn)因素導(dǎo)致本工程標(biāo)高控制為施工中一大難點(diǎn)：1、本工程為超高層鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量為6.5萬(wàn)噸，由于鋼結(jié)構(gòu)壓縮的存在，導(dǎo)致對(duì)于施工過(guò)程中標(biāo)高控制較難。2、鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工中內(nèi)、外筒步調(diào)不一致，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不均勻沉降。3、本工程外筒32根鋼柱、內(nèi)同23根鋼柱均為圓管柱內(nèi)灌混凝土，由于混凝土頂升順序不同造成加荷不均勻，也可能導(dǎo)致標(biāo)高測(cè)量結(jié)果不同。結(jié)構(gòu)施工照片對(duì)策：施工中合理調(diào)整內(nèi)、外筒吊裝順序，做到內(nèi)、外筒平行施工，合理避免了內(nèi)、外筒施工步調(diào)不一致對(duì)結(jié)構(gòu)造成的測(cè)量影響。（見(jiàn)上圖）圓管柱內(nèi)灌混凝土頂升順序按鋼結(jié)構(gòu)吊裝順序進(jìn)行，做到結(jié)構(gòu)加荷順序一致。按以上結(jié)構(gòu)施工順序，施工前進(jìn)行了模擬施工狀態(tài)驗(yàn)算，計(jì)算出鋼結(jié)構(gòu)壓縮值、結(jié)構(gòu)沉降值，并計(jì)算出上部結(jié)構(gòu)各階段施工過(guò)程中，已完成結(jié)構(gòu)變化值，并根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)分段將計(jì)算數(shù)值合理分布于每一節(jié)鋼柱中，進(jìn)行工廠調(diào)整、現(xiàn)場(chǎng)控制。通過(guò)專家論證，計(jì)算方法合理，得出的數(shù)據(jù)可行。（具體數(shù)值見(jiàn)超高層壓縮控制章節(jié)）二、測(cè)量方法選擇由于本工程平面形狀特殊、為橢圓形，鋼柱定位軸線分為整體結(jié)構(gòu)定位大軸線和塔樓局部定位放射軸線兩套軸系，每根鋼柱均位于一根放射軸線上，采用結(jié)構(gòu)定位大軸線對(duì)鋼柱進(jìn)行測(cè)量非常困難，而且由于鋼柱本身存在斜率，導(dǎo)致鋼柱每個(gè)分段點(diǎn)曲率半徑均不同，因此，采用傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀軸線定位無(wú)法滿足鋼柱測(cè)量要求。對(duì)策：針對(duì)本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，進(jìn)行了鋼柱定位幾何計(jì)算，解析出不同分段位置鋼柱定位規(guī)律，采用全站儀換站測(cè)量、后方交會(huì)測(cè)量等方法對(duì)每根鋼柱進(jìn)行坐標(biāo)控制，來(lái)滿足測(cè)量精度要求。（第五章詳細(xì)介紹）結(jié)構(gòu)弧形定位三、桁架層測(cè)量本工程15~16、30~31、45~46、60~61層為機(jī)電設(shè)備層，承受荷載較大，因此，分別在外筒區(qū)設(shè)置帶狀桁架，內(nèi)筒設(shè)置中心支撐，內(nèi)外筒之間設(shè)置伸臂桁架相連，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整齊剛度。因此，由于結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，導(dǎo)致安裝對(duì)測(cè)量要求精度較高。對(duì)策：桁架出廠前要求進(jìn)行預(yù)拼裝，保證制作精度，并將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)反饋到工廠，用于工廠桁架預(yù)拼裝?，F(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格控制鋼柱軸線偏差、扭轉(zhuǎn)、標(biāo)高，并輔以鋼尺測(cè)量，保證桁架支撐安裝過(guò)程中，不產(chǎn)生錯(cuò)邊、錯(cuò)口、斜率可控。帶狀桁架伸臂桁架四、核心筒鋼板墻測(cè)控本工程核心筒鋼板墻自地下B4層開(kāi)始，至53層結(jié)束，高度為世界之最，而且異型鋼板墻分段較多，鋼板墻與結(jié)構(gòu)鋼柱連接節(jié)點(diǎn)為安裝螺栓+焊接。這種大面積鋼板墻結(jié)構(gòu)對(duì)于同一跨內(nèi)鋼柱標(biāo)高、垂直度偏差要求非常高。對(duì)策：施工中嚴(yán)格控制同一跨內(nèi)鋼柱標(biāo)高偏差、垂直度偏差，并輔以鋼尺進(jìn)行柱頂柱底跨距測(cè)量，保證跨距準(zhǔn)確；由于核心筒鋼柱不存在斜率，因此，對(duì)于核心筒鋼柱輔以經(jīng)緯儀垂直度測(cè)量，保證鋼柱垂直度和軸線偏差。核心筒標(biāo)準(zhǔn)鋼板墻核心筒異型鋼板墻五、屋頂結(jié)構(gòu)測(cè)量以下幾點(diǎn)原因造成屋頂鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量難度較大：1、屋頂外筒鋼柱高25m。切內(nèi)外筒之間僅在塔冠采用圓管鋼支撐連接，外筒鋼柱在塔冠位置采用箱型鋼梁連接，其他標(biāo)高部位采用7層V型梁連接，由于鋼柱超常，且內(nèi)外筒之間無(wú)平面連接，因此，吊裝、測(cè)量難度大。2、外筒鋼柱、高于內(nèi)筒鋼柱6m，僅在塔冠位置采用圓管支撐連接，連接節(jié)點(diǎn)為銷軸，因此，對(duì)于內(nèi)外筒結(jié)構(gòu)測(cè)量精度要求高。3、外筒柱之間采用7層V型梁分隔，roof采用傾斜V型梁相連，構(gòu)成皇冠造型，因此，外幕墻對(duì)于結(jié)構(gòu)要求精度高。屋頂外筒鋼柱對(duì)策：對(duì)于外筒鋼柱這種特殊的結(jié)構(gòu)形式，采用雙塔配合吊裝，邊吊裝邊測(cè)量，同時(shí)進(jìn)行，保證斜坡屋面圓管支撐銷軸順利連接，同時(shí)避免二次校正，降低風(fēng)險(xiǎn)。由于鋼柱安裝過(guò)程中已經(jīng)進(jìn)行測(cè)量，因此，V型梁安裝完成后即應(yīng)該位于設(shè)計(jì)位置，并再次通過(guò)與幕墻聯(lián)測(cè)微調(diào)，來(lái)保證V型梁凹凸點(diǎn)內(nèi)外偏差、軸線偏差、標(biāo)高，保證外幕墻能夠順利閉合。第四章、高程控制一、水準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)依據(jù)甲方提供的水準(zhǔn)點(diǎn)BMWE-018，即大沽橋南側(cè)臺(tái)階上水準(zhǔn)控制點(diǎn)進(jìn)行高程控制網(wǎng)的引側(cè)。采用閉合水準(zhǔn)路線的方法將高程引測(cè)到施工現(xiàn)場(chǎng)并多次復(fù)測(cè)加以校核。三點(diǎn)ＢＭ１＝ＢＭ２＝ＢＭ３±０．０００＝大沽高程＋４．５００米二、高程控制點(diǎn)豎向傳遞高程豎向上傳遞采用懸吊鋼尺法、全站儀天定測(cè)距法相互校核，共同保證基準(zhǔn)點(diǎn)傳遞準(zhǔn)確。津塔工程主塔樓共選擇了核心筒內(nèi)部南北兩個(gè)標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)，傳遞完成以后要進(jìn)行溫度、尺長(zhǎng)改正，并進(jìn)行兩點(diǎn)相互校核，減小誤差。---鋼尺實(shí)際長(zhǎng)度---鋼尺的名義長(zhǎng)度---鋼尺改正數(shù)---鋼尺的膨脹系數(shù)---鋼尺鑒定時(shí)溫度---鋼尺使用時(shí)溫度-

懸吊鋼尺傳遞天頂測(cè)距傳遞三、結(jié)構(gòu)標(biāo)高控制由于鋼柱柱身存在傾斜，且柱截面較大，因此，柱頂各位置標(biāo)高并不相同，施工中，結(jié)合鋼柱截面、斜率進(jìn)行了四個(gè)控制點(diǎn)標(biāo)高計(jì)算，保證標(biāo)高測(cè)量準(zhǔn)確。并對(duì)內(nèi)、外筒鋼柱牛腿標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量控制，達(dá)到層高偏差控制目標(biāo)：±５mm。層間高度偏差超限時(shí)則通過(guò)加墊板墊高或切割襯板降低上一節(jié)鋼柱的標(biāo)高來(lái)方法來(lái)達(dá)到對(duì)鋼柱的標(biāo)高進(jìn)行控制的目的。斜率對(duì)于標(biāo)高影響四、超高層壓縮控制

天津津塔工程結(jié)構(gòu)標(biāo)高336.9米，結(jié)構(gòu)形式獨(dú)特，且結(jié)構(gòu)超高，為了保證施工完成后能達(dá)到和設(shè)計(jì)形態(tài)相一致，施工前進(jìn)行了施工模擬分析驗(yàn)算，并經(jīng)過(guò)專家討論得出：本工程結(jié)構(gòu)豎向壓縮變形明顯，為了保證結(jié)構(gòu)成型后能夠滿足設(shè)計(jì)要求，需要增加加工預(yù)調(diào)、現(xiàn)場(chǎng)安裝預(yù)調(diào)控制，結(jié)構(gòu)內(nèi)筒與外筒之間存在不均勻沉降，內(nèi)筒沉降較大，外筒較小。針對(duì)上訴結(jié)論，采取了工廠預(yù)調(diào)和現(xiàn)場(chǎng)預(yù)調(diào)相結(jié)合來(lái)保證結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)要求，因此，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)標(biāo)高采取了相對(duì)標(biāo)高控制，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)每道桁架標(biāo)高進(jìn)行嚴(yán)格控制。通過(guò)施工中不斷監(jiān)測(cè)，證明施工模擬分析驗(yàn)算科學(xué)合理，通過(guò)增加壓縮預(yù)調(diào)可以保證施工完成后結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。施工階段標(biāo)高預(yù)調(diào)值第1道伸臂桁架第2道伸臂桁架第3道伸臂桁架第4道伸臂桁架屋頂結(jié)構(gòu)內(nèi)筒外筒內(nèi)外差值內(nèi)筒外筒內(nèi)外差值內(nèi)筒外筒內(nèi)外差值內(nèi)筒外筒內(nèi)外差值內(nèi)筒外筒內(nèi)外差值T07節(jié)（L15層）安裝時(shí)安裝標(biāo)高+4121.319.7構(gòu)件加長(zhǎng)42.129.312.8T12節(jié)（L30層）安裝時(shí)安裝標(biāo)高64.735.629.1構(gòu)件加長(zhǎng)——————30.323.37.0T17節(jié)（L45層）安裝時(shí)安裝標(biāo)高80.939.141.8構(gòu)件加長(zhǎng)————————————31.418.912.5T22節(jié)（L60層）安裝時(shí)安裝標(biāo)高79.934.945.0構(gòu)件加長(zhǎng)——————————————————21.012.68.4T27節(jié)（L74層）安裝時(shí)安裝標(biāo)高46.618.927.7構(gòu)件加長(zhǎng)————————————————————————15.76.79.0桁架內(nèi)外筒標(biāo)高控制值1．內(nèi)筒工廠預(yù)調(diào)值合計(jì)137mm2．外筒工廠預(yù)調(diào)值合計(jì)91mm1．外筒安裝預(yù)調(diào)值最大39.1mm2．內(nèi)筒安裝預(yù)調(diào)值最大83.2mm柱節(jié)次T1T2T4T5T6T7T8T9T10T11T12T13T14T15T16T17T18T19T20T21T22T23T24T25T26平均值11.76.49.26.28.611.55.84.64.34.110.24.89.63.93.02.24.54.34.45.72.30.74.22.55.9計(jì)算值42.130.331.421.015.7柱節(jié)次T1T2T4T5T6T7T8T9T10T11T12T13T14T15T16T17T18T19T20T21T22T23T24T25T26平均值4.94.47.65.37.13.26.64.84.44.22.34.73.63.35.02.41.32.82.63.41.40.61.50.92.3計(jì)算值29.323.318.912.66.7柱節(jié)次T1T2T4T5T6T7T8T9T10T11T12T13T14T15T16T17T18T19T20T21T22T23T24T25T26平均值3.77.012.616.321.323.127.630.133.035.636.037.537.037.639.138.036.235.934.934.931.628.425.120.518.9每節(jié)柱差值3.73.35.63.75.01.84.42.52.92.60.51.5-0.50.61.5-1.1-1.8-0.3-1.10.0-3.3-3.2-3.3-4.6-1.7柱節(jié)次T1T2T4T5T6T7T8T9T10T11T12T13T14T15T16T17T18T19T20T21T22T23T24T25T26平均值11.818.127.132.841.051.656.559.662.464.773.676.983.282.980.978.979.378.278.079.976.065.963.557.746.6每節(jié)柱差值11.86.39.15.78.110.64.93.12.82.29.03.36.3-0.3-2.0-2.00.5-1.2-0.21.9-3.9-10.1-2.4-5.8-11.2一、場(chǎng)區(qū)控制點(diǎn)引入第五章、軸網(wǎng)控制依據(jù)勘察院提供建筑物地下室外墻角點(diǎn)引測(cè)的導(dǎo)線控制點(diǎn)JT-8、JT-7、JT-6，同時(shí)根據(jù)導(dǎo)線控制點(diǎn)在場(chǎng)區(qū)內(nèi)選擇視線良好的位置布置坐標(biāo)控制點(diǎn)N-1、2、3、4、5,通過(guò)與導(dǎo)線控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)，保證場(chǎng)區(qū)內(nèi)控制點(diǎn)達(dá)到二級(jí)導(dǎo)線精度要求。二、內(nèi)控制點(diǎn)布置

根據(jù)場(chǎng)區(qū)內(nèi)控制點(diǎn)布設(shè)塔樓內(nèi)控制點(diǎn)，并與廠區(qū)外控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)，保證精度要求。由于核心筒周邊為弧形，控制點(diǎn)完全通視困難，因此，在核心筒周圍布置6個(gè)內(nèi)控點(diǎn)，保證每一測(cè)站可以通視2點(diǎn)，形成閉合導(dǎo)線。三、控制坐標(biāo)內(nèi)業(yè)計(jì)算由于本工程主朝向?yàn)槟掀珫|67°，導(dǎo)致按給定坐標(biāo)系進(jìn)行場(chǎng)區(qū)內(nèi)任一點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算均存在一定的角度換算，比較繁瑣，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，采取了自定義坐標(biāo)系，完成由絕對(duì)坐標(biāo)向相對(duì)坐標(biāo)的一個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程。而且根據(jù)本工程平面布置圖的數(shù)學(xué)特性、外框筒鋼柱斜率圖等一系列指標(biāo)，編輯出一套坐標(biāo)計(jì)算公式，用于任何分段點(diǎn)的鋼柱坐標(biāo)計(jì)算。柱編號(hào)控制數(shù)據(jù)坐標(biāo)(mm)控制參數(shù)位置中心點(diǎn)P1P2P3P4標(biāo)高H（m）豎向斜率

k柱中心半徑R1(mm)圓心角a(°)柱半徑R2(mm)XYZXYZXYZXYZXYZcxcyaRrY40.6500.03331642866420156.25085012675085555650126408863336781270938477762212597285213650127528858976501000001463502.72766420850外筒大弧左Y50.6500.03331642866420161.52885012104583352650120775841586781213148254662212023883083650121851836216501000001463502.81966420850外筒大弧左Y60.6500.03331642866420166.80685011516081683650114966825116781153548085662211433381489650115988818776501000001463502.91166420850外筒大弧左Y70.6500.03331642866420172.08385010914980563650109032814056781092667972162210830780446650109990806806501000001463503.00366420850外筒大弧左Y80.6500.03331642866420177.36185010305880000650103019808506781030977915162210220979961650103907800406501000001463503.09666420850外筒大弧左Y90.6500.03331642866420182.639850969428000065096981808506789690379151622960938004065097791799616501000001463503筒大弧左Y100.6500.03331642866420187.917850908518056365090968814056789073479721622900108068065091693804466501000001463503.28066420850外筒大弧左Y110.6500.03331642866420193.194850848408168365085034825116788464680856622840128187765085667814896501000001463503.37266420850外筒大弧左四、內(nèi)控點(diǎn)豎向傳遞本工程內(nèi)控點(diǎn)投測(cè)采用高精度天頂儀，精度可達(dá)1／200000，在100m內(nèi)豎向傳遞光斑可控制在3mm