PDF《嘉峪关气象塔钢网壳安装测量》

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Ⅷ量 嘉峪芙气象塔位于甘肃嘉峪关东湖风 景区内.是一座集气象监测、观光旅游和科 普教育为一体的综台性塔楼,也是日前我国 昂高的气象塔(见图1).工程总建筑面积 5278m2, 由裙楼和外观为制刚 海脉 造型 的塔楼组成,地下两层,地h十八层,总高 度94 94m. 海脬 造型制阿壳足由竖杆、 横杆、斜杆 编织 而成,共30层,每层都 包括24根竖杆、24撤横杆和24根斜杆,整个 钢壳采用单层钢管相贯埠接节点形式.网壳 底座通过半球剐性连接在标高14 400m的环粱 上,网壳与混凝土核心筒在3,

6、

9、11等 环连接,壳体E部与钢筋砼筒体及观光层外 环钒粱通过多点拉杆.以半球支座的方式拉 结. 气象塔独特的网壳造型、复杂的上程 结构、精密的安装设计及严格的建筑施工质 量标准,对施J二删量提出,很高的要求,丰 要有精度要求高、放样难度大、测量任务 重等.过就需要根据施二=现场条件z5乏项目进 度,制定可靠的、切实可行的测量方案.确 保测量工作和项目施工的顺利进行.本文将 结合嘉峪关气象塔的宴际情况,探讨在建筑 施工中如何进行铡阿壳的安装定位测量. 1测量的主要内容殛其精度要求 整个工程的测量上作丰要肯安装前的放 线和复测工作、安装中的定位控制及安装完 毕后的整体检验.具体包括二个方面:(1)施 工控制网的建立.(2)阿壳小拼单元的制作: (3)吊装定位.其中,施工控制网足钢同壳定 位的基准,其控制点的数量及分布决定着吊 装定位的便利程度,析其点位精度决定了安 装定位所能达到的精确程度.此外,钢阿壳 在安装过程中易受脚手架和钢构架的阻挡及 混凝土核心筒半径较小、高度较高的影响. 瑚此,在布设控制点时,鹰尽量远离核心筒 井分布在筒体的不同方位,使得利用控制点 可以直接对混凝土核心筒上的颤埋件进行检 测并对钢阿壳吊装单元的安装位置进t}亍测 定.而刚壳的制作主要包括预竖杆的制作、 吊装单元的预拼装. 2009全目ⅢF构学术年e论文集[2009・10 髓翻 刖 施工技术篇 由于钢网壳所有管件均采用对接焊的方 式连接,且管壁的厚度仅为6 lOmm,因此要 使竖杆顺利对接焊,其点位累积误差不得大 于5衄;

同时考虑到钢管的加工误差、焊接的 伸缩变形、运输过程中的受压形变、钢管的 挠度、温差伸缩等因素的影响,对控制点的 点位误差要求不超过3衄;

在网壳的制作及吊 装过程中,放样和定位的精度不超过5mm. 2.施工控制网建立 2.1控制网设计与测量 根据气象塔的现场具体条件,在距气象 塔中心位置约200米外的地面,均匀的布设6 个首级控制点,形成一个闭合导线(见图2, 图中Z

1、Z

2、Z

3、Z4为轴线上的点,Z2和Z4 为气象塔简体及网壳唯一的对称轴,l、

2、

3、

4、

5、6为布设的控制点),然后用徕卡 TC402全站仪按一级导线的技术要求施测,观 测时联测建筑物轴线上的四个点,并联测给 定的己知水准点.所有控制点均采用设置强 制对中装置的钢筋混凝土观测墩,观测墩基 座埋在地下1米深以上. 高程控制点与平面控制点共用,采用 索佳SDL30数字水准仪按二等水准的要求施 测(注:这里是指按二等水准的技术要求观 测,但是由于水准路线长度较短,其他的指 标可能达不到二等水准测量的要求)有关的 技术规定按《工程测量规范》GB50026-93执行. 图2控制网图 2.2控制网数据处理 设计资料中的坐标系统以钢筋混凝土简 体对称中心为坐标原点,以对称轴为纵轴(Y 轴),右侧正交方向为横轴(x轴),铅直向 上的方向为Z轴.考虑网壳结构杆件连接点的 设计坐标均是以控制轴线为基础确定的,为 了简化计算,控制网坐标系统也应该采用设 计的坐标系统,高程系统以设计单位给定的 相对高程为基准. 平差处理时,以对称轴线上两点作为已 知点,用武汉大学瑞得公司的COSA平差软件 进行约束平差.考虑到已知点精度不高(如 两点连线不过原点、至原点距离有误等), 为了不使其影响控制网的相对精度,我们以 约束平差的成果为基础,以Y轴上的z2和z4作 为基准作自由网平差,以保证工程控制网有 很高的相对精度.经过平差处理,得到六个 控制点及已知点在新坐标系中的坐标,见表1 所示. 表1控制点成果表 点名

1 2

3 4

5 6 Z1 Z2 Z3 Z4 X坐标 一77.914 ―122.619 6.088 120.995 130.033 59.959 ―95.444 0.00 35.743 O.00 Y坐标 一156.464 59.378 140.730 63.118 -49.901 ―146.462 0.014 99.685 ―0.012 -90.479 高程H O.417 0.543 2.38 3.84 3.515 2.604 0.00 0.00 ―0.70 O.00 从表1可以看出,土建施工控制网的两 个轴线并不正交,而与正交方向有左右的夹 角,通过约束条件进行处理,大大提高了控 制网的精度. 3.网壳小拼单元的制作 网壳制作过程中的测量主要是指将钢管 制作成钢网壳吊装单元的定位工作.在实际 操作时,为便于安装定位和减少高空作业工 作量,将整个网壳结构划分为若干个小拼单 元,拼装一个单元后就立即吊装,使之与前 一吊装单元连接成一整体,然后继续拼装下

434 、2009全国钢结构学术年会论文集[2009・10] 青盛,等:嘉峪关气象塔钢网壳安装测量 一个单元,直至吊装结束(见图3).这种安 装方法解决了必须搭设大量脚手架的问题, 且不影响下部结构的施工,在整体施工工期 上有一定优势.下面将具体阐述与本方法相 关的测量工作. 核心筒 小图3安装示意图 3.1竖杆的制作 这里的竖杆是指小拼单元中竖立的由 几段钢管依次连接起来形成的一个整体,其 长度由小拼单元的层数和每层竖杆的设计长 度决定.竖杆中每层竖杆的长度都不相同, 且相邻两段钢管所成的空间角度也不一致, 实际操作中,我们根据竖杆中各层钢管的长 度及外围布设的搭建脚手架用的钢框架位 置,将整个钢网壳的竖杆分成七个安装层, 即l~4环、5~7环、8~10环、1 1~14环、 15~18环、19~25环、25~30环.每一层均 为24根竖杆,除25~30环外,其余各安装层 竖杆首尾两点空间距离均在[12m,19.33m] 之间.竖杆在小拼单元的制作过程中起控制 作用(控制着小拼单元网壳的形状,决定了 小拼单元中与竖杆相连的横杆和斜杆以及相 邻的两个小拼单元之间的横杆与斜杆能否顺 利搭接),所以在网壳小拼单元的制作过程 中,竖杆制作质量的好坏决定了预装单元质 量的好坏.为控制竖杆的制作质量,保证竖 杆两端能在空中顺利定位,在制作竖杆过程 中,必须严格控制竖杆两端及中间各节点的 位置. 为了测量定位工作顺利实施,把竖杆的 设计坐标通过坐标变换投影到操作平台上, 节点的位置通过操作平台上的平面位置和高 程控制来实现.同时,为了焊接操作方便, 避免管件的两端高差太大,尽量将竖杆两端 平放在工作平台上制作.具体制作过程如 下: 3.1.1用CASS软件绘制竖杆形状图 设计图纸已给出钢网壳竖杆中各节点的 设计坐标,在制作各安装层竖杆时就可利用 设计坐标进行竖杆制作的定位.首先将每根 竖杆节点坐标按南方数字化地形地籍测量软 件CASS的DAT数据文件格式编排(为了便于使 用,每一根竖杆的节点坐标做成一个数据文 件,其中数据编码栏输入该节点的编号);

然后利用CASS软件的展点功能,将各节点及 代码展绘出来,并用LINE命令依次连接起 来. 3.1.2将坐标投影到两个相互垂直平面 钢网壳不同部位竖杆的长度和弯曲程度 各不相同,且弯曲方向无规律.为了焊接施 工的操作和测量放样定位的方便,将竖杆各 节点坐标投影在一个水平面上,通过控制在 投影面上的平面位置和高程来控制竖杆的节 点位置.因此对于投影面的选择非常重要, 投影面选择不好会导致制作竖杆时需要搭建 较高工作平台,以致影响工作效率和制作质 量.实际操作中,我们尽量以各安装层的竖 杆首尾两点和竖杆一端等高程的筒心位置三 点所确定平面作为投影面,具体操作步骤如 下: (1)将CASS软件中绘制的竖杆中心轴线 图在XOY平面旋转,使首尾两点连线在XOY平 面的投影与X轴平行,并提取出各节点的空间 坐标;

(2)将步骤1得到的各节点坐标中的Y坐 标与z坐........