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1、钢结构测量校正施工方案1.1.1 测量总体技术路线国家大剧院壳体钢结构为空间超级椭球体，控制点多，精度要求高。其内部混凝土结构的密度大，且起伏错落，场外周边又缺少可资利用的制高点建筑物，通视条件差。为了保证钢结构安装精度，同时又简化测量方法，拟将空间壳体分解成1 个水平平面构件（顶环梁）和148 个竖直平面构件（梁架）实施控制，并结合原地面测量控制网，在混凝土结构顶面直接布设钢结构安装用测量控制网，进一步放样出所有必需的施工测量控制点，作为钢结构施工控制和校核的依据。1.1.2 钢结构安装用测量控制网的设立1.1.2.1 移交测量控制网的复验和选用(1)根据总承包部测量队移交的地面测量控制网的
2、点位情况及前期土建施工情况的介绍，我们认为，通过结构中心的S3、Z3、S4、Z2四个平面控制点同前期土建施工控制较为一致，而且通视情况良好，有利于结构顶部控制网的布设，因此重点复测该四点，并依此作为结构顶部测量控制网测设依据。该网点精度为四等导线点。(2)考虑土建结构整体沉降的影响，高程控制网将采用土建0.00标高处的四个高程点，地面高程点不再使用。高程控制点应复测无误后再使用。1.1.2.2 施工平面测量控制网的建立（1）平面测量控制网的建立通过移交的S3、Z3、S4、Z2 四个平面控制点，分别在戏剧院、歌剧院、音乐厅构件顶部加设测量控制点，组成施工测量控制网。点位的选择以避开临时支撑、梁架
3、并尽量保证多方向的通视为准。南、北方向控制点基本位于中心轴线，以让开壳体梁架；西面点由中心向南平移8.9m，以保证通视；东面施测较困难，故拟设置两点，以保证通视。基准控制网见图25。图25基准控件网（2）强制归心支架的制作与安装平面测量控制网控制点设置为强制归心形式，其由角钢支架及支架底板和顶板组成。其中4 只高度为1.5m，1 只高度为2.8m，支架顶板为20cm20cm 钢板，中间加工成一个方向可调的滑槽，设一和进口仪器配套的螺丝，螺丝和面板相互垂直；支架底板分别为50cm50cm 钢板和70cm70cm 钢板，对角线方向各加工四个圆孔，共八个圆孔，以保证避开土建结构混凝土中钢筋位置。安装
4、时先用四只膨胀螺丝将底板固定在混凝土面上，然后用电焊将支架和底板焊牢，焊接时调整顶板至水平，最后在底部浇筑混凝土以保证钢支架的稳定。对较高支架需搭设观测平台。强制归心支架具体形式见图26。图26 强制归心点承台设置图（3）控制点测设实施1)观测前选择较佳位置固定强制归心连接螺丝，观测时，在各控制点上分别架设仪器，角度观测四测回；超过三个方向时，采用全圆观测；距离采用往返测；精测时间选用早上和傍晚两个温度大致相等的时间段进行；外业工作结束后，进行严密平差，成果交总包和监理验收，验收通过后，即完成混凝土顶部控制网的测设。2)高程控制点作为独立的一维坐标，其受点位通视情况的影响较小，可根据现场情况分
5、别在歌剧院、戏剧院、音乐厅上选取23点固定物进行观测，在引点时，以精密水准仪直接引点或精密水准仪加钢尺进行传递，以全站仪三角高程测量、全站仪加弯管目镜天顶观测的方法校核，成果经验收合格后使用。1.1.2.3 施工控制轴线放样放样的主要工作是将施工控制点投放到混凝土结构上，这些投影点包括临时支撑网格线、梁架轴线的投影点和顶环梁的中心线投影点三个部分。各部分的详细施工步骤如下：（1）临时支撑投影点1)放样使用的控制点为混凝土顶N1、E1、E2、N2、W1 点加地面S3、Z3、S4、Z2 点。2)详细施工顺序：由于临时支撑的投影点涉及到土建混凝土结构的很多层面，因此首先使用全站仪从控制点引出平面坐标
6、到各层面上，然后根据网架本身的网格布置形式及已有的坐标点关系，投放网架的网格线。3)网格投影线的校核：由于网架网格投影线设置在不同的混凝土结构层面上，校核的主要内容一是每一标高上层面网格线引出点的坐标，在整个控制测量网中的误差，另一个就是每个标高层面上网格投影线的相对误差。（2）梁架径向线投影点1)放样使用的控制点为混凝土顶N1、E1、E2、N2、W1 点加地面S3、Z3、S4、Z2 点。2)选择在不同标高层上分别放样梁架中心轴线的径向线投影点，保证每根径向线上至少设置两点，并相互通视，以便沿径向线上、下延伸。为减少工作量，在同一标高层上先放样两侧点，中间点以钢尺量距的方式进行加密，根据不同情
7、况，采用不同的测量方式进行。径向线放样后，以划线做标志，验收合格后，作为今后梁架吊装依据。3)径向投影线的延伸：将径向投影点相连主要是使用经纬仪将已经投放的点投放成在各个层面上的轴线，即得到径向投影线，为保证投影线不受施工各工序的影响，应将投影线弹设在混凝土面上，并延伸至场外，妥善保护。4)梁架中心投影线的校核：由于梁架中心投影线设置在不同的混凝土结构层面上，校核的主要内容是校核最远程投放的梁架轴线上的点与理论轴线上点的误差，并及时修正梁架轴线。（3）顶环梁投影点1)放样使用的控制点为混凝土顶N1、E1、E2、N2、W1 点加地面S3、Z3、S4、Z2 点。2)放样位置为临时支撑S0 的顶面，
8、由于临时支撑网架本身存在不稳定性，因此投放永久固定点的意义不大，但是为指导顶环梁安装阶段的定位，在前期我们仍然需要在顶环梁的支撑点位置投放顶环梁的圆管中心投影线。其中投影点主要是选择在顶环梁构件分段点的两侧和各分段的中点。另外在支撑S0 的顶面还需设置一个整个壳体的中心点，该点设置后主要控制顶环梁系所有构件的相对位置。3)环梁中心投影线的校核：由于环梁中心投影线设置在支撑S0的顶面上，校核的主要内容是各个投影线控制点的坐标误差及投影线的相对位置。1.1.3 测量实施的管理和技术要求1.1.3.1 测量质量控制关键点设计、勘察院的测量基准技术文件现场钢结构工程测量方案测量技术图纸确认施工测量、隐
9、蔽工程验收施工测量、安装验收1.1.3.2 工程测量顺序 测站设置 埋件检测 钢支座安装测量 梁架根部螺栓安装测量 临时支撑安装测量 顶环梁安装测量 梁架柱脚安装测量 梁架安装测量 安装完毕卸载前检测 安装完毕整体卸载后检测1.1.3.3 工程测量管理机构1.1.3.4 安装测量技术措施(1)针对本工程的结构特点，制定专项测量技术培训。(2)落实主要钢构件的测量参数计算及测量资料表格设置。(3)全部施工测量仪器设备进场之前复验，并缩短检测周期。(4)主要记录资料对比分析，指导下步安装工作操作。(5)所有测量成果存盘，为壳体钢结构的结构理论分析准备实测资料，为大型壳体钢结构的设计工作提供工程实例
10、资料。1.1.4 施工测量校正工艺1.1.4.1 钢支座的安装测量(1)利用场区控制网，将钢支座的理论坐标逐点放样至设计位置上。为提高工效，使用mini 短棱镜杆进行平面放样工作，标高点放样采用水准测量，对观测困难的点使用短铟钢尺进行。放样完成后，检测相互关系，做到步步校核。在结构上做刻划线，以便支座安装。测点精度2mm，钢支座安装精度3mm，累积不超过规范的5mm。(2)对钢支座所有的放样资料及校核的计算资料，应经计算和复算无误后，方可现场使用。1.1.4.2 梁架根部的安装定位(1)在已完成的混凝土基础上放样各梁架投影点延长线（理论轴线），经闭合测量调整误差后，检验并调整各地脚螺栓。高程采
11、用闭合水准观测调整。由于地脚螺栓是采用预埋管的埋设方法，因此在安装定位时是可以将地脚螺栓和梁架根部段同时安装，并采用限位块和钢楔调整水平位置和标高。(2)梁架根部的定位精度控制在水平位置5mm，标高5mm。1.1.4.3 支撑系统的安装定位(1)利用施工测量控制网，分别在两道支撑环上放出各支撑段底部安放位置，在支撑段顶部预先做观测标志，支撑段安装好后精确调整其顶部XYZ 坐标到理论位置。(2)支撑系统的定位精度控制在5mm。1.1.4.4 顶环梁安装定位(1)顶环梁安装定位精度是影响壳体整体安装质量的关键环节，需确定安装精度并严格执行。(2)顶环梁必须进行预组装，特别是与梁架安装时的对应点部位
12、，以保证分段拼装到位后，对应点也同时到位。(3)顶环梁支承平台S0 上设置16 个基准点（见图27），保证构件精确定位。图27 顶环梁测量控制点布置图(4)顶环梁采用分段安装，每段顶环梁设34 个用型钢组成的临时支座。临时支座安装时必须经过精确测量定位（主要是平面位置与标高），安装精度为不大于3mm。分段的顶环梁吊装进行时，使用经纬仪在已经投放到壳体外围的梁架轴线上观测环梁上与梁架连接板的方向，保证顶环梁各个方向上精确到位。由于分段顶环梁较重（每段在3050t），因此精调时必须在松钩前精确调整到位（参见图28）。图28 顶环梁分段吊装校正方案(5)顶环梁全部安装到位后，还必须精确测定其平面位置
13、和标高，与设计位置相对照，以作吊装梁架依据。(6)在梁架吊装过程中，应经常检查环梁位置。为减少环梁位移，环梁两侧梁架应对称吊装。1.1.4.5 梁架安装定位(1)吊装梁架时，因梁架根部、顶环梁对应点、两道支撑环上支撑段的顶部控制点均已调整到位，因此在吊装每段梁架时将其头尾拼节点对准控制限位标志。(2)预先放样每榀梁架的轴线并行线并在单榀梁架上设置十三个观测点，每段五点，位置在每段的1/4 处、1/2 处与3/4 处以及两端。通过标尺将测点引到梁架平面外侧（见图29）。对吊装好的梁架，使用经纬仪架设在轴线并行线上进行观测，进一步精确调整梁架位置，施工阶段梁架的侧弯应控制在2mm。图29 梁架安装
14、测量示意图(3)梁架必须确保在同一垂直面上，可以采用悬挂线锤的方法来控制梁架平面与地面垂直。(4)对吊装到位的第一榀梁架使用浪风固定。(5)梁架的校正，分初校和最终校正。初校随吊装过程进行；最终校正在晚上9:00 至凌晨6:00 进行。校正要求及方法相同。1.1.5 测量仪器设备的配置(表5-1)测量仪器设备配置表 表5-1序号仪器名称型号精度单位数量产地1全站仪TCA20030.51mm10-6台1瑞士2经纬仪J2-12”台6国产3经纬仪T2台1瑞士4电子水准仪DNA030.3mm/km台1瑞士5水准仪NA20.3mm/km台2瑞士6对讲机MOTORO LA只6美国7手提电脑IBM台1美国8钢卷尺100m把1中日合资9钢卷尺50m把4中日合资10拉力磅5kg把4国产11线锤只12国产12水平尺把8国产13角尺把8国产
