超高层钢结构安装测量控制技术

徐红日

（上海宝冶集团有限公司，上海200941）

1 工程概况

科威特中央银行部大楼（简称CBK）工程位于科威特的政治金融中心科威特市，其西北方向约500m 为科威特的王宫所在地。此工程由塔楼及裙房2 部分组成，塔楼地下3 层，地上含夹层共42 层，总建筑高度238. 475m，总建筑面积68 771m2，结构总用钢量约为11 000t。该建筑为非规则钢筋混凝土核心筒与外侧钢框架组合而成的混合体系超高层结构，整个建筑结构由底部的L 形随着高度增高逐渐向等边直角三角形过渡，两直角边为钢筋混凝土剪力墙，斜边采用逐渐内收的斜向交叉巨型钢管混凝土肋柱形成斜交网格，斜肋柱双向倾斜，并通过短梁与楼层边梁的腹板连接，楼层荷载通过边梁将力传到斜肋柱和剪力墙上[1]。

2 测量难点

本项目的测量难点包括：（1）本工程主楼高将近240m，属超高层建筑。随着楼层的增高、筒体的收敛，主楼高处受到风、现场施工塔吊运转、温差等影响引起晃摆。（2）本工程结构形式复杂，为非规则钢筋混凝土核心筒与外侧钢框架组合而成的混合体系，传统的方法根据激光铅直仪，配合激光接受靶通过预留孔把地需上的控制点引往上层行不通。（3）超高层测量控制精度要求高。外方检查严格，不论是柱子、钢梁、还是地脚螺栓或预埋件，所有的验收全都以实际三维坐标为准，且一般情况不超过3mm 才能进行下道工序。（4）气温影响大，科威特平均气温45°，也不利于室外作业。

3 测量准备

3.1 棱镜常数的设置

以往测量一般使用1 台仪器，棱镜常数仪器中已经设置好，很少需要人为设置。故对如何设置棱镜常数往往概念不足。棱镜常数是由于棱镜的反射中心与镜架中心不相符的差值以及光在空气中的传播速度与在玻璃中的传播速度不同的差值，共同造成的。可通过“三段法”测量棱镜常数。

由于本工程选用的仪器较多，一般都要同时配合使用，且每个仪器先用的品牌不同，故正确的棱镜设常数设置是测量的保证。本测量共用到3 台全站仪，分别为徕卡、索佳、尼康，反射镜用到圆棱镜、小棱镜、反射片。此外，单棱镜和三棱镜混用时应特别注意，棱镜装在三棱镜框的正面，棱镜常数为-30，装在反面棱镜常数为0，三棱镜框都标有标识-30 和0。

3.2 大地坐标转换为施工坐标

通常，图纸上给出的数据都是基于大地坐标，不利于现场的工人施工。在实际应用中，把大地坐标转换为施工坐标。一般有2 种转换方法：第一种是常规做法，根据公式进行计算；第二种，根据给出的CAD 图，自己建立坐标，此方法快捷，简便。

3.3 在TEKLA STEEL中导出三维坐标

钢结构详图转换，通用的软件是TEKLA STEEL，在三维中都是1∶1 的比例。现场实际操作中，可通过STEEL 把坐标导入到CAD 中。

3.4 利用远方标记做已知后视点

尽量利用远方较高建筑物上比较明显的标记作为已知后视点，这样能做到事半功倍。随着建筑物高度的增加，往往向下俯视障碍物较多，而通视远处高点的建筑物则通常在哪都可以看到。CBK 中，利用远处清真寺上的避雷针作为后视点，为测量带来很大的方便。其实避雷针的坐标计算简单，用前方交会就可把它计算出来。

3.5 利用弯头和激光反射片进行配合测量

这2 种辅助仪器并不是全站仪自带。高层建筑中，常碰到待测点与仪器的俯角过大的问题。此时如果不加弯头，不但眼睛工作劳累，而且有的地方根本观测不到，因此，CBK 中，测量埋件需要用到弯头。此外，不同规格的激光反射片要多备用于仪器盒内。

3.6 在不能通视的地方做转点

通常，由于高层施工常使用爬架，很多地方不能通视。传统的思维没有三脚架全站仪就没法架设。本工程用［16mm 的槽钢在剪力墙上做一个三脚架，三脚架与墙体连接用膨胀螺栓将其固定。将全站仪架设在三脚架上，作为转折点对不能通视的区域进行测量。

4 测量应用

4.1 地脚螺栓测量

相对于国内的地脚螺栓埋置，主要是放出十字线，然后施工人员根据十字线吊线锤或直接卷尺量出即可。本工程由于要求高，每个螺栓都要检查坐标，故需一一测量。因地脚螺栓上面不好放棱镜，全都要采用反射片测量。反射片的十字丝对准螺栓中心，反射片要正对全站仪方向，读数时要瞄准十字丝的下方，然后根据所读的数字调整地脚螺栓。

4.2 预埋件测量

通常一块埋件外方要检查3 个坐标，即埋件的左上方、右上方以及下方中央，三点确定一个平面。实际情况是此类埋件往往和土建一起交叉作业，工作人员站在提升脚手架上作业，外面的密目网和脚手架完全把埋件的视线遮挡。

仪器架好后，把小棱镜放在全站仪最上面的正中央，掀开一块密目网，让下方的人员读出其坐标。通过小方孔可做到与下面的全站仪通视。通视后即可得之架设点的坐标，通过后方交会，可测出待测埋件的坐标。

4.3 柱子测量

本工程所有圆柱均有一个倾斜角度，柱平面内夹角有14.4°和16.16°两种，平面外角度8.08°，故不能按照常规方法控制垂直度。由于每一节圆柱同一标高需要测量的柱子基本上有20 多根，实际应用中，选择三角形的正对角线作为仪器的架设点，这样可以做到通视，避免少转点。测量前，由于此圆柱为空心，吊装前先在圆柱项上焊50mm 的角钢作为直径，在角钢上找到圆心并打上样冲眼。

4.4 钢梁测量

此工程用到很多箱形梁，箱梁截面大，节点复杂，且每一根箱形梁的安装都要进行测量定位。另外，安装前，先把箱形梁的端边中央用样冲眼标记。

4.5 标高测量

每次以±0.000m 的基准标高作为观测起点，用全站仪将标高传递至大楼上部要引入标高的楼层，再用精密水准仪测量引至楼层里面，用红色油漆笔做好标记。一般每5 层引一次，5层以内的直接用卷尺引往上一层。

5 测量时机的选择

科威特气温高，平均温度45℃，特别是夏天，白昼常在55℃。这时，通常要把仪器的温度设置和室外天气相差5℃内，否则上午10 点测量的结果和下午2 点测量的结果相差较大。在气候条件最不利的夏季，凌晨日出后的2h 前和日落之前的2h 后气温较均匀，且最接近季节平均气温，是平面控制和高程控制测量的较好时机。

6 结语

科威特中央银行，整个质量受控。238m 标高的顶面最大偏差X、Y 方向分别为16、22mm，标高最大偏差6mm,满足钢结构施工验收规范允许偏差要求。钢结构测量，准备工作相当重要。整个工程，主要采用全站仪测量，在施工中全面推行数字化测量控制技术，确保施工进度和安装精度，为施工质量提供可靠控制依据。