大型体育场馆大跨度钢结构屋盖的施工测量技术

冉 进 周 旺 钱德波 王巍巍 李文博

中国建筑第八工程局有限公司西南分公司 四川 成都 610041

1 工程概况

东安湖体育公园体育场项目位于成都市龙泉驿区东安湖片北侧，单体建筑面积约120 000 m2，包括40 000座综合体育场、热身场及相关附属工程等，整体造型呈圆形，如同飞碟一般漂浮于东安湖畔。

该工程作为体育文化综合体，具有体量庞大、结构设计复杂、造型新颖、曲面变化多变、钢结构屋盖跨度大、t种类多样等显著特点。

体育场屋盖钢结构平面为正圆形，结构形式为悬挑平面桁架+立面单层交叉网格。屋盖结构跨度290 m，内空155 m，结构高度48.7 m，悬挑长度45 m，悬挑端部高度2.5 m，桁架支座处高度13.31 m。6.95 m标高单层交叉网格支座及28.255 m看台柱顶桁架支座为万向铰支座。钢结构效果图及剖面如图1、图2所示。

2 钢结构安装测量

图1 钢结构效果图

图2 钢结构剖面

作为施工的依据，测量工作贯穿于整个钢结构施工过程，是钢结构施工最关键的技术工作之一。通过高精度的测量和校正，使得钢构件安装到设计位置上，满足绝对精度的要求，因此测量工作的通视、成果保护、高精度施测、正确的内业计算和安全操作，是保证本工程钢结构安装质量以及工程进度的关键[1-2]。

2.1 平面控制网的测设

平面测量采用平面控制法，按照“先整体后局部，先控制后碎部，高级控制低级”的原则，建立平面控制网，利用控制网进行细部放线。

根据业主提供的3个坐标控制点PC1、PC2、PC3及2个水准点C33、C34，利用GPS（全球定位系统）静态控制测量方法设置首级控制网（PC1、PC2、PC3、BM1、BM2、BM3、BM4、BM5、BM6、BM7、BM8）；再利用全站仪，以BM1、BM2、BM3为起始控制点，采取测闭合导线的方法设置二级控制网，进行加密施测，以方便钢结构测量施工。在满足测量精度要求的同时，布设的二级控制点需覆盖整个圆形体育馆区域且通视，并测定其高程作为水准基点。

在整个工程施工期间，需对控制点做好防护措施，保证控制网点位的稳定可靠。首级控制网及二级加密控制网如图3、图4所示。

图3 场区平面控制网

图4 钢结构测量控制点布置

平面控制网及高程控制网均分为两级。首级控制网为长期保存的高精度整体控制网，采用GPS静态观测，精度按城市一级导线控制；二级控制网为配合各项工程施工的半永久性施工控制网，采用全站仪观测，精度按城市二级导线控制。

为便于本工程施工，首级及二级导线点采用平面坐标高程点。首级平面控制网导线点上高程采用国家二等水准进行测量，测量结果作为二级高程控制网起算点；二级平面控制网导线点上高程采用国家三等水准进行测量，作为建筑物平面施工的基准。

钢结构测量控制点根据现场拼装区的具体拼装位置选择，并设置加密测量控制点。每个拼装覆盖区至少3个测量控制点，用于构件拼装定位。

控制点应选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地方，埋设方式同轴线控制桩。点位应便于寻找、引测、视野范围广、不受扰动破坏，最后用钢管围护保存，刷好红白油漆并做标识标牌。

2.2 地面拼装测量

1）地面放样。根据桁架的几何结构及深化设计详图，利用经纬仪在拼装场地上放出桁架上、下弦杆的地面投影控制线，将弦杆分段（拼接）点、腹杆与上、下弦杆轴线交点作为控制特征点，在拼装平台内放出各特征点的地面投影点，最后将设计三维坐标转换成相对坐标系，采用极坐标法用经纬仪检查复核（图5）。

2）胎架定位放样。利用经纬仪精确测定胎架位置，作出十字线。胎架搭设完毕后，用水准仪校正胎架上部调节构件顶面高度，确保同一水平构件下部所有胎架顶齐平。用水准仪确定胎架特征点的标高，根据理论数据对胎架进行调整，使误差在微调范围内（图6）。

图5 地面投影点放样

图6 胎架定位放样

3）桁架单元件就位。使用钢尺检测单个待拼单元件的长度、端面的几何尺寸，根据深化设计图，将单元件吊上胎架并按编号排放好，保证待拼构件的位置准确后再进行临时固定，吊线锤检测桁架分段拼接点平面位置并调整（图7）。

4）散件就位。补充桁架分段之间的散件，根据左、右桁架分段弦杆的点位标记，进行整体位置关系的测量并调整（图8）。

图7 桁架单元件就位

图8 散件就位

5）焊接固定。构件调整固定后，根据待拼件上的点位标记及地面投影点，使用钢尺、吊线锤等进行检测，用点焊固定并将检测数据保存，与设计图纸比较分析。如构件不符合要求，则进行调整；若符合要求，则进行焊接。

6）焊后检测。焊接完成后，对桁架进行全面检测。将检测数据记录存档，并与焊接前的检测数据对照分析，确定其变形程度。分析变形原因，以便在下一个桁架拼装中能够尽可能减小拼装误差。

2.3 整体吊装测量

桁架拼装完成后，利用全站仪将桁架定位点引至支撑平台，并在支撑钢板上画十字中心线来控制桁架就位。

整拼吊装前，对整拼桁架尺寸及就位标高进行复测，同时对桁架就位点支撑柱间的间距和标高进行测量，确保桁架顺利就位。桁架吊装时，在地面架设全站仪，进行全程观测。在桁架测量控制点弦杆上张贴反光片，对桁架就位点三维坐标进行监测，确保桁架顺利就位。

桁架吊装过程中，对每榀桁架空间位置实时监控，建立测量台账。记录每榀桁架误差实际值并与计算模型进行对比分析，根据分析结果对拼装间隙进行适当调整，减小整体累积误差对屋盖结构的影响。

桁架安装后，对桁架直线度、标高进行调校，再利用缆风绳将桁架固定，固定后吊车脱钩，然后利用全站仪进行复测，发现问题应及时解决。

3 质量控制点选择

3.1 拼装测量控制点选择

拼装单元尺寸检查控制点采用坐标及平面尺寸结合的形式，通过复核控制点坐标以及关键部位平面尺寸，来控制其拼装的精确性。

1）单层交叉网格柱。单层交叉网格柱设置4个坐标控制点来保证其拼装完成后的关键节点坐标无误，并通过复核顶部铸钢件与底部支座以及底部锥管间的平面尺寸，确保拼装单元准确无误（图9）。

2）主桁架。主桁架设置3个坐标控制点用以保证其拼装完成后的关键节点坐标无误，并通过复核钟形节点与两边杆件端部间的平面尺寸，以此确保拼装单元准确无误（图10）。

图9 单层交叉网格柱拼装单元

图10 主桁架拼装单元

3）悬挑桁架。悬挑桁架设置3个坐标控制点来保证其拼装完成后的关键节点坐标无误，并通过复核上弦杆长度以及上、下弦杆间的平面尺寸，确保拼装单元准确无误（图11）。

图11 悬挑桁架拼装单元

3.2 吊装单元测量控制点选择

测量控制点分为关键控制点、辅助控制点以及次要控制点。各拼装单元的具体测量控制点位布置如图12～图14所示。

图12 大人字拼装单元点位布置

图13 主桁架拼装单元点位布置

图14 悬挑桁架拼装单元点位布置

4 结语

通过采取本文所述的测量控制技术，成都东安湖体育公园体育场项目的大跨度钢结构屋盖取得了良好的实施效果，既保证了施工质量，又提高了施工效率。通过前期平面控制网测量、钢结构单元地面拼装测量、钢结构吊装测量及测量控制点选取等方面的阐述，可为同行提供有关大型体育场馆大跨度钢结构屋盖测量施工的成功经验。

[1] 张腾龙,桂宇飞,李伟男.复杂超高层钢结构施工测量技术[J].建筑 技术,2014,45(7):92-93.

[2] 刘玉会.大跨度钢结构屋盖工程施工测量技术[J].科技资讯,2014 (19):57.