空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面自動(dòng)測(cè)量快速定位施工工法

空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面自動(dòng)測(cè)量快速定位施工工法工法01形成原因操作原理質(zhì)量控制工法特點(diǎn)材料設(shè)備安全措施目錄030502040607環(huán)保措施應(yīng)用實(shí)例效益分析榮譽(yù)表彰目錄0908010基本信息《空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面自動(dòng)測(cè)量快速定位施工工法》是中建一局建設(shè)發(fā)展公司、中建一局鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司、中建一局華中建設(shè)有限公司、河北建工集團(tuán)有限公司完成的建筑類施工工法；作者分別是張勝良、馮世偉、陸靜文、安占法、王喜國(guó)、郭天宇；適用范圍是復(fù)雜形狀、復(fù)雜環(huán)境的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)三維空間定位測(cè)量，特別是體育場(chǎng)館等不規(guī)則鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的三維空間定位測(cè)量?！犊臻g鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面自動(dòng)測(cè)量快速定位施工工法》主要的工法特點(diǎn)是作業(yè)效率高；精度高；設(shè)站靈活。2008年1月31日，《空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面自動(dòng)測(cè)量快速定位施工工法》被中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部評(píng)定為2005-2006年度國(guó)家二級(jí)工法。形成原因形成原因隨著建筑工程技術(shù)的進(jìn)步，延性多面體空間鋼框架結(jié)構(gòu)等應(yīng)用越來(lái)越多、造型越來(lái)越復(fù)雜。如何保證不規(guī)則鋼結(jié)構(gòu)三維空間精確測(cè)量定位是一個(gè)新的技術(shù)課題。在中國(guó)之外，一些發(fā)達(dá)國(guó)家利用測(cè)量機(jī)器人進(jìn)行三維空間自動(dòng)測(cè)量，但造價(jià)昂貴。在中國(guó)國(guó)內(nèi)，解決這一問(wèn)題的方法有兩種：一是GPS-RTK，其精度在2-3厘米左右，與施工要求的5毫米有很大差距；二是兩臺(tái)經(jīng)緯儀進(jìn)行交會(huì)，這種方法在通視條件惡劣的施工現(xiàn)場(chǎng)難以達(dá)到。國(guó)家游泳中心工程結(jié)構(gòu)桿件異常復(fù)雜和多樣，僅桿件總數(shù)就有根，焊接球9843個(gè)，且只有1%的桿件有規(guī)律性，99%的桿件其型號(hào)和節(jié)點(diǎn)都不一致，桿件及節(jié)點(diǎn)總重量約6300噸，且現(xiàn)場(chǎng)通視條件差。為了保證測(cè)量的精確性，中建一局建設(shè)發(fā)展公司經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)論證后將桿件節(jié)點(diǎn)三維空間坐標(biāo)分解為二維平面坐標(biāo)和高程，采用高精度的Leica全站儀對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行平面定位測(cè)量；采用高精度水準(zhǔn)儀控制其高程；并在節(jié)點(diǎn)球上標(biāo)出桿件連接位置，保證桿件中心線穿過(guò)節(jié)點(diǎn)球中心，快速高效地完成了國(guó)家游泳中心的鋼結(jié)構(gòu)三維空間定位測(cè)量工作。為此，中建一局建設(shè)發(fā)展公司編制了《空間鋼結(jié)構(gòu)三維節(jié)點(diǎn)快速定位測(cè)量施工工法》。

工法特點(diǎn)工法特點(diǎn)《空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面自動(dòng)測(cè)量快速定位施工工法》的工法特點(diǎn)是：1.作業(yè)效率高該工法測(cè)量作業(yè)操作與鋼結(jié)構(gòu)安裝人員配合簡(jiǎn)便有效，及時(shí)滿足現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)安裝需要。采用常規(guī)方法每天只能測(cè)量校正5-6個(gè)球節(jié)點(diǎn)；采用該工法測(cè)量，球節(jié)點(diǎn)測(cè)量安裝速度每天可達(dá)到60~70個(gè)，提高作業(yè)效率，大大加快施工進(jìn)度。2.精度高由于全站儀與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向通訊，測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)饺緝x內(nèi)存，系統(tǒng)實(shí)時(shí)計(jì)算出點(diǎn)位坐標(biāo)和偏差信息數(shù)據(jù)，保證桿件節(jié)點(diǎn)連接安裝的準(zhǔn)確性。3.設(shè)站靈活因?yàn)槿緝x設(shè)站靈活，可以在不同的現(xiàn)場(chǎng)條件下選擇最佳位置設(shè)站，減少其他工序?qū)y(cè)量的干擾，反之也減少了測(cè)量對(duì)其他工序的干擾。

操作原理適用范圍施工工藝工藝原理操作原理適用范圍《空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面自動(dòng)測(cè)量快速定位施工工法》適用于復(fù)雜形狀、復(fù)雜環(huán)境的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)三維空間定位測(cè)量，特別是體育場(chǎng)館等不規(guī)則鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的三維空間定位測(cè)量。

工藝原理《空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面自動(dòng)測(cè)量快速定位施工工法》的工藝原理敘述如下：將鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)三維空間坐標(biāo)簡(jiǎn)化為二維平面坐標(biāo)和高程，采用高精度的Leica全站儀對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行平面定位測(cè)量，采用高精度水準(zhǔn)儀控制其高程。精確計(jì)算節(jié)點(diǎn)球與桿件的安裝連接數(shù)據(jù)，在節(jié)點(diǎn)球上標(biāo)出連接記號(hào)，按照節(jié)點(diǎn)球上標(biāo)記安裝桿件；保證桿件中心線過(guò)球中心。

施工工藝《空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面自動(dòng)測(cè)量快速定位施工工法》的工藝流程是：測(cè)量方案設(shè)計(jì)→控制測(cè)量→計(jì)算各樣點(diǎn)坐標(biāo)并存入全站儀內(nèi)存建立數(shù)據(jù)庫(kù)→球節(jié)點(diǎn)三維空間定位測(cè)量→桿件就位測(cè)量→三維空間位置復(fù)測(cè)校核及誤差消除。

《空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面自動(dòng)測(cè)量快速定位施工工法》的操作要點(diǎn)如下：一、測(cè)量方案設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)安裝的關(guān)鍵是要保證球節(jié)點(diǎn)和桿件的準(zhǔn)確連接，因此節(jié)點(diǎn)定位測(cè)量的重點(diǎn)就是保證桿件中心線通過(guò)球中心點(diǎn)。空間鋼結(jié)構(gòu)三維節(jié)點(diǎn)定位測(cè)量思路：采用高精度測(cè)量?jī)x器進(jìn)行球節(jié)點(diǎn)的空間三維定位，按照節(jié)點(diǎn)球上標(biāo)記安裝桿件，保證桿件中心線過(guò)球中心。精度分析。在鋼結(jié)構(gòu)定位測(cè)量中，影響定位測(cè)量精度的主要是點(diǎn)位的平面定位精度，而影響平面定位精度的因素主要是測(cè)角誤差和測(cè)距誤差。材料設(shè)備材料設(shè)備《空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面自動(dòng)測(cè)量快速定位施工工法》所用的材料及設(shè)備明細(xì)如下：1.基本儀器設(shè)備，各種儀器設(shè)備經(jīng)檢定合格并在檢定有效期內(nèi)。2.全站儀的主要性能全站儀型號(hào)為L(zhǎng)eicaTCRA1201，主要技術(shù)性能指標(biāo)如下：質(zhì)量控制質(zhì)量控制《空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面自動(dòng)測(cè)量快速定位施工工法》的質(zhì)量控制要求如下：1.質(zhì)量要求按《建筑施工測(cè)量技術(shù)規(guī)程》DB11/T446-2007和《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB-2001等規(guī)范執(zhí)行。2.導(dǎo)線的主要技術(shù)要求3.水準(zhǔn)測(cè)量的主要技術(shù)要求4.節(jié)點(diǎn)球支承面頂板、節(jié)點(diǎn)球位置的允許偏差（毫米）5.鋼框架結(jié)構(gòu)安裝的允許偏差（毫米）安全措施安全措施采用《空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面自動(dòng)測(cè)量快速定位施工工法》施工時(shí)，除應(yīng)執(zhí)行國(guó)家、地方的各項(xiàng)安全施工的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項(xiàng)：1.嚴(yán)格遵守施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理規(guī)定。2.測(cè)量人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)首先進(jìn)行安全培訓(xùn)，并進(jìn)行書(shū)面安全交底。3.進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)必須佩帶好安全用具，安全帽戴好并系好帽帶；不得穿拖鞋、短褲及寬松衣物進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。4.作業(yè)人員處在建筑物邊沿等可能墜落的區(qū)域應(yīng)佩帶好安全帶，并掛在牢固位置，未到達(dá)安全位置不得松開(kāi)安全帶。5.在場(chǎng)內(nèi)、場(chǎng)外道路進(jìn)行作業(yè)時(shí)，要注意來(lái)往車輛，防止發(fā)生交通事故。6.在建筑物外側(cè)區(qū)域作業(yè)時(shí)，要注意作業(yè)區(qū)域上方是否交叉作業(yè)，防止上方墜物傷人。7.觀測(cè)作業(yè)時(shí)拆除的防護(hù)及護(hù)欄應(yīng)及時(shí)恢復(fù)。8.作業(yè)之前對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行安全講話，每周向該工程測(cè)量人員進(jìn)行書(shū)面安全交底，保證作業(yè)過(guò)程中的安全。9.儀器設(shè)備在運(yùn)送過(guò)程中，儀器攜帶者應(yīng)將儀器放在車廂上或穩(wěn)定的位置。環(huán)保措施環(huán)保措施《空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面自動(dòng)測(cè)量快速定位施工工法》的環(huán)保措施如下：1.測(cè)量作業(yè)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)先進(jìn)行環(huán)保培訓(xùn)，提高人員環(huán)保意識(shí)。2.購(gòu)置環(huán)保儀器設(shè)備，對(duì)于全站儀等紅外線、激光、電磁波測(cè)量?jī)x器，選用環(huán)保無(wú)放射和灼熱的類型，避免在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中灼傷人眼。3.作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量標(biāo)識(shí)用的紅油漆、墨汁在作業(yè)過(guò)程中要妥善保管，避免遺灑在現(xiàn)場(chǎng)。4.對(duì)講機(jī)、經(jīng)緯儀所使用的5號(hào)電池不得丟置在現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)放置于統(tǒng)一的廢舊電池箱中。5.現(xiàn)場(chǎng)辦公室電腦、打印機(jī)的使用要盡量節(jié)約用電、用紙。

效益分析效益分析《空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面自動(dòng)測(cè)量快速定位施工工法》的效益分析如下：1.施工作業(yè)效率高采用鋼結(jié)構(gòu)三維空間快速定位測(cè)量方法，與經(jīng)緯儀常規(guī)測(cè)量方法相比，平均安裝一個(gè)球節(jié)點(diǎn)的時(shí)間節(jié)省了80%左右，加快了施工進(jìn)度。國(guó)家游泳中心工程共有鋼結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)9843個(gè)，按常規(guī)測(cè)量方法，需安裝近5年。采用該工法施工，只用了8個(gè)月的時(shí)間就完成了鋼結(jié)構(gòu)安裝。2.設(shè)備投入少，成本大幅降低采用空間鋼結(jié)構(gòu)三維節(jié)點(diǎn)快速定位測(cè)量方法，全站儀等主要設(shè)備的投入降低了80%，節(jié)省了設(shè)備投入，原計(jì)劃投入全站儀10~15臺(tái)，工藝改進(jìn)后實(shí)際投入2~3臺(tái)。項(xiàng)目經(jīng)理部原測(cè)量費(fèi)用預(yù)算投入160萬(wàn)元，工藝改進(jìn)后降低到90余萬(wàn)元。

注：施工費(fèi)用以2005-2006年施工材料價(jià)格計(jì)算應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例《空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面自動(dòng)測(cè)量快速定位施工工法》的應(yīng)用實(shí)例如下：一、工程概況國(guó)家游泳中心工程整個(gè)結(jié)構(gòu)為立方體，平面尺寸177.338×177.338米，結(jié)構(gòu)墻體底標(biāo)高+1.059米，屋頂標(biāo)高+30.587米，外墻的圍合厚度為3472毫米，內(nèi)墻為3472毫米和5876毫米兩種，屋頂為7211毫米。鋼結(jié)構(gòu)為新型延性多面體空間鋼框架結(jié)構(gòu)，桿件及節(jié)點(diǎn)總重量6700噸，節(jié)點(diǎn)數(shù)9843個(gè)，桿件根。在國(guó)家游泳中心工程延性多面體不規(guī)則鋼結(jié)構(gòu)施工中，中建一局建設(shè)發(fā)展公司、中建一局鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司、中建一局華中建設(shè)有限公司、河北建工集團(tuán)有限公司采用空間鋼結(jié)構(gòu)三維節(jié)點(diǎn)快速定位測(cè)量施工工法對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間三維定位測(cè)量，提高了作業(yè)效率，完成了國(guó)家游泳中心工程的鋼結(jié)構(gòu)定位測(cè)量工作（圖6，圖7）。

二、桿件中心線通過(guò)節(jié)點(diǎn)球中心的試驗(yàn)論證（一）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程在安裝平臺(tái)放樣節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2的平面位置中心，兩中心相連即為桿