钢结构构件的拼装定位测量.docx

钢结构构件的拼装定位测量

江苏外建建设咨询监理有限公司江苏江阴214400
：TU758.16：A：41-1413（2011）09-0000-01
摘要：钢结构失稳是建筑结构设计中的重要问题。其中钢结构构件的拼装定位测量精度则会影响整个结构的安全、稳定的关键。使用一种科学有效的方法,在测站点上架设经纬仪，以拼装构件体的一个固定基础点为后视，通过测设构件上其它点的竖直角、水平角，完成对该点及拼装构件体的空间定位。
关键词：构件；测量定位；精度
1.前言
随着科学的不断进步，物质、文化生活的极大丰富，大众对城市的公共环境美化要求日益加强，美轮美奂的公共设施如雨后春笋般出现，满足了社会大众需求，美化了城市环境，丰富了人们的视野。由于人们对建筑的外观要求，反过来又促进了各种新结构、新材料的出现，如北京奥运会主会场——国家体育场的“鸟巢”设计，北京歌剧院的钛合金玻璃圆穹等等。因此，各种新型结构的定位测量，成为一项非常重要的工作。
2.拼装构件的结构特点
由于施工工艺的要求，各结构一般先在工厂进行分体定型加工，再运至施工现场装配就位，对测量定位的精度有较高的要求，属于危险性较大的高空作业；同时，比较复杂的美学结构设计，也增加了装配就位的难度。整个顶部结构由几种典型分体部件组和构成：如悬臂梁、支座、拉杆、马道梁、弧形梁、加力锁等。由于悬臂梁是整个上部结构的支撑体，同时也是其它分体结构的就位基准，因此，其定位精度和速度，成为影响整个工程质量和工期的主要因素。
某体育场看台顶棚单体悬臂梁的结构和施工测量环境如图1所示，梁体的支座B和后拉杆支座D位置已固定。由于悬臂梁各部分长度的比例关系，两支座位置的微小偏差都将导致梁头的较大偏差，而按设计后拉杆没有长度调节装置，因此施工中决定采用先对主梁定位，再根据实际位置调整后拉杆长度再固定的方法。
3.主梁的测量定位方法分析
常用的平面定位方法是采用投点法，即先在地面上测设出梁头、梁尾或跨中等主要定位点的投影点，吊装时在梁上相应点挂上垂球，若垂球尖与地面投影点重合，说明梁的平面位置已到位；同时在梁上某些控制点处挂垂尺投至地面，用水准仪测量高程，反算控制点的高度位置。这种方法虽然直观、实用，但存在以下几点缺点：
（1）精度难以保证。一般情况下，梁的高度较大，垂球线或挂尺垂至地面过长，受风力、梁体的晃动等外界因素的干扰，不易达到稳定平衡，影响观测的效果，难以保证梁体的整体就位精度；
（2）施工安全性差。梁在吊装过程中，为保证安全施工，梁上、梁下均严禁站人。而此种定位方法要求观测者近距离操作较多，甚至需要站在梁下，这是违背吊装作业的安全操作规程的；
（3）效率较低。由于高度和平面位置分别观测，致使观测点较多，过于分散繁复，有时首尾不能相顾，影响吊装就位的速度。为改变常规定位中的缺陷，实践中根据梁体上各定位点的空间设计坐标和地面上测站点的平面坐标，采用测设角度的方法，在测站上安置级经纬仪，同时完成梁的平面位置和高度定位测量工作。测量工作过程如图1所示：
/
在测量准备阶段，在吊装体对面较高的位置布置一个控制点A，并测定其坐标(XA,YA)，通过坐标反算，计算出点到梁体的一个固定点——支座中心B(xB,yB，zB)的水平距离DAB，A点到梁头中心C的水平距离DAC。吊装时，在A点安置经纬仪，首先后视固定点B，测出其竖直角，根据三角函数公式：
（1）
可计算出经纬仪横轴中心O和支座中心B点的高差hOB；再根据公式：
(2)
即可得到待测设的梁头中心C点的竖直角ɑ2(hBC=zC-zB为B、C两点的高差)。
梁头中心C的水平位置可以通过测设水平角β（AC、AB两方向坐标方位角之差）来确定；
(3)
用经纬仪测设出水平角β、竖直角α2，此时待定位的梁头中心C点就应穿过十字丝的中心视线，从而可实现对待定点进行平面和高度定位的双重目的。用同样方法定位其它点，可以进行测量检核并保证梁体正确的空中姿态。
4.精度估计
梁体构件的三维定位都是通过角度测设完成的，若忽略基础点位误差、测站控制点的误差、梁体结构的制造误差，则角度测设误差是影响定位精度的最主要原因。这里重点分析在铅垂方向上的定位精度。
在后视点B固定时，待测点C的定位高度为：
设定位高度中误差为，角度中误差为mh，则ma
(4)
由（4）式可知，高度测设精度还与测点到测站的水平距离、竖直角大小有关，且前、后视距离、竖直角对精度的影响作用相同，为简化不妨设
(5)
J2级经纬仪半测回测量竖直角的中误差，距离和竖直角对测设误差的影响情况如表1所示：
从表1中看出，测量时仪器至定位点的水平距离不宜过远，在减小测设误差的同时，还可以减弱照准误差的影响；同时为减小测设误差及仪器系统误差的影响，竖直角α不宜大于30°。一般工程中，在保证便于设站、视线良好、利于施工的前提下选定测站点位置，测设误差都可以控制在4毫米左右，完全满足工业与民用建筑中拼装结构的定位精度要求。
5.小结
本方法通过后视拼装构件的基础定位点，利用测设角度的方法，同时完成另一端点的平面和高度定位，省略了容易引起较大误差的测量仪器高的工作步骤。实践表明：采用本方法定位，所需仪器设备简单，操作方便，较常用的对水平和高度位置分别定位的方法，提高了定位的精度和速度，缩短了吊装周期，节省了大量的人力、物力；同时又解决了常规测量定位中，吊装体下需经常站人操作的弊端，保证了施工安全。

-全文完-