悬挂式柔性幕墙支撑体系安装的测量控制*

2015-09-18

建筑施工 2015年4期

上海建工集团股份有限公司上海 200080

1 工程概况

上海中心大厦工程共包括1 个地下5 层的地库、1 幢高约121 层的综合楼、1 幢高5 层的商业裙房。本工程塔楼施工在垂直方向分成9 个区域，核心筒最先施工，钢结构施工和楼板施工落后于土建结构施工1 个区，幕墙工程落后于钢结构1 个区。其中内、外幕墙施工相差6 层。

2 悬挂式结构特点及测控难点

工程外幕墙为分区悬挂式柔性幕墙，支撑体系主要包括：径向水平支撑、竖向双吊杆、水平周边环梁。径向水平支撑在主体结构连接处包含2 种径向滑移支座，并穿过内幕墙与外幕墙支撑体系进行连接；水平周边环梁由25 段空心圆弧形管组成，存在2 种半径、不同圆心的6 段圆弧，最终与V口部分相接形成一圈完整的弧形曲面；竖向双吊杆承担主要的荷载，连接各层环梁悬挂于上层外挑桁架底部，并与各层平面滑移支座、水平支撑及下层外挑桁架顶部的垂直滑移支座组成主要支撑结构体系（图1）。

逐层旋转的复杂结构形式、高空日照风力等不利的外部条件给幕墙支撑体系的安装带来巨大的困难，而与主结构连接的吊点、各滑移支座等特殊节点的存在又对安装提出了2 mm精度要求。如何采取科学有效的测量方法及手段，尽最大可能排除外界因素干扰，提高测量的区域整体性精度，保证悬挂式柔性支撑体系的精准安装和满足后续幕墙施工需要是我们测量控制的重点[1,2]。

3 主要测控方式与方法

3.1 高精度的分区整体平面控制网

本工程外幕墙支撑体系为悬挂式体系，故径向支撑及水平区梁的测量定位工作均在同层楼板上进行，竖向双吊杆作为主要受力构件，其安装时要求上下层环梁连接点具有较高的统一性。

为满足每个分区内悬挂式幕墙体系的整体性要求，综合考虑结构分区及楼层稳定性后，以每个分区为一个转换区段，在下层桁架的上部楼层设置本分区的测量控制基准楼层（图2），其控制网点由下一分区基准层控制网点多次垂直向上投测所得，并对控制网点进行边角网平差，在原坐标不变的前提下，通过细微调整保证本分区控制基准以满足施工精度要求，本分区内所有标准层轴线均由基准层控制网点向上传递。由于楼板放线为传统的逐层投测放线，与幕墙支撑体系安装存在较长时间差，且原楼板轴线网点由于混凝土收缩及精度差异等原因，已无法满足幕墙支撑体系的安装要求，必须统一验证及整体调整。

整体调整必须在前期技术策划时即予以充分考虑，保证基准层控制网点安全有效及投测通道的通畅，以本区基准层及最高标准层为上下参照层，首先通过边角网测回法测定2 个参照层的平面控制基准是否基本位置关系吻合，若存在较大差异则对最高标准层轴线网点进行细微调整。在精度满足要求的情况下，将基准层控制网点垂直向上投测至最高标准层进行点位比对，点间误差在2 mm内则可认为两者相互统一性良好，再以两参照层为依据，逐层对本区标准层轴线网点进行重新梳理及定位。

图1 悬挂式柔性幕墙支撑体系示意

图2 基准层控制网点示意

通过对分区内标准层平面控制点的整体调整，保证了各层控制基准的一致性，对控制层间环梁的相对关系起到了良好的作用，保证了悬挂式支撑结构整体受力满足设计预期，也为后续上下单元板块的顺利衔接奠定了基础。

3.2 精确的平面及标高控制

本工程外幕墙悬挂式支撑结构体系中，水平径向支撑穿过内幕墙与主体结构连接。为保证内幕墙顺利施工，其定位必须准确。同时，由于周边环梁为弧形圆管，并自带转接件，转接件紧靠环梁焊接，后续可调节余量极小，因此，本工程在楼层环梁的控制上要做到精益求精。

环梁安装采用以径向支撑为分隔、区域完成后形成整体的方式，测量则同步跟踪进行。通过对前期环梁安装的数据累积及出现问题进行研究，发现造成环梁安装精度超差的原因主要为加工误差及安装误差。加工误差表现在圆管形状不规则、弧度不标准、转接件焊接偏差等方面；安装误差表现在焊接造成偏差及整体衔接方面[3-5]。

为了解决上述问题，通过研究，采取了“一个重点，两层控制，三项标准，循环复测”的测量控制方式。

“一个重点”，即严格控制V口部位测量精度，将每层的平面测量控制都在V口处精确定位闭合，偏差在3 个大弧面上分摊消化。

“两层控制”，即对环梁控制及转接件控制同步进行。在每标准层25 段环梁和径向支撑相交处及无径向支撑的焊接端共设置50 个平面测控点，环梁安装时，通过对50 个测控点进行定位，指导整圈环梁的安装焊接。同时对两径向支撑内一段环梁的两端各一个转接件及环梁中间点的转接件进行平面及标高定位，在满足后续安装精度要求的前提下，反馈给设计作为后续施工调整依据。该措施有效解决了由于加工原因可能造成的环梁安装与后续板块安装之间的矛盾。

“三项标准”，即转接件必须严格满足3 项控制标准：即径向偏差为-30～0 mm，环向偏差为-30～+30 mm，标高偏差为-25～+ 25 mm。此3 项标准数据的采集，均采用现场整体检查复测，再反馈至设计图纸计算弧形曲面点上各转接件的径向及环向偏差。

“循环复测”，即对各控制项目均采取跟踪测量，在每层环梁安装完成后进行1 次整体复测，每安装3 层再进行1 次复测的方法，有效保证了支撑体系的整体性[6,7]。

3.3 悬挂体系的后续跟踪监测

由于本工程幕墙为悬挂式支撑体系，其荷载由上层桁架结构承担，为了保证幕墙在整体荷载加载完成后其位置符合设计要求，在桁架安装过程中进行了预起拱，为了验证起拱受荷载的影响、幕墙支撑体系本身变形等设计数据，为后续分区起拱及支撑体系安装提供参考数据，本工程对完成后的分区幕墙支撑体系进行了跟踪监测。

每区的跟踪监测在本区基准层及最高标准层两层进行实施，在监测层的竖向吊杆上设置监测标记，监测时测量楼层核心筒立面标高基准点与监测标记的高差，通过不同时期的高差比较来判断其变形值。例某区在荷载加载完成后进行的一次监测结果为：环境温度15 ℃，基准层变形量为向下9～15 mm，最高标准层变形量为向下0～5 mm。最高标准层变形量基本反映了上层桁架体系在荷载情况下的下沉情况，基准层与最高标准层变形量的差值约为10 mm，结合同期内对于主楼核心筒压缩变形监测的结果，该区段压缩值为1～2 mm，则可判断本区幕墙悬挂式支撑结构在荷载情况下的自身变形为8～9 mm。同时，从另一个侧面证明了本区垂直滑移支座安全有效，本区幕墙支撑结构具有良好的竖向柔性。