全钢结构超高层测量专项方案

超高层钢结构测量专项方案
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目录
第1章工程概况 (1)
1.1.编制依据 (1)
1.2.钢结构概况 (3)
第2章钢结构测量内容要求及重难点 (5)
2.1.工程施工重点、难点分析 (5)
2.2.钢结构测量主要内容 (5)
2.3.钢结构测量基本要求及注意事项 (5)
第3章钢结构测量准备工作 (7)
3.1.技术准备 (7)
3.2.测量人员 (7)
3.3.测量设备 (7)
第4章测量控制 (9)
4.1.平面控制 (9)
4.2.高程控制网的建立及其引测方法 (10)
第5章钢结构安装测量 (12)
5.1.构件进场验收 (12)
5.2.钢结构安装测量定位技术 (15)
第6章钢结构测量质量保证措施 (28)
6.1.测量误差理论分析 (28)
6.2.测量主要影响因素及应对措施 (28)
6.3.测量精度要求 (29)
6.4.测量精度保证措施 (33)
6.5.测量质量保证措施 (34)
6.6.测量及变形监测质量保证措施 (34)
第1章工程概况1.1.编制依据
1.2.钢结构概况
本工程主楼地上四十七层、地下五层，附楼地上五层、地下五层，主楼为框筒结构（外钢框架内砼核心筒），附楼为框架结构。

主楼平面为变截面，最大尺寸在为43.5×42.8m，外框筒地下五层至F1为劲性混凝土结构（为型钢混凝土柱，梁为混凝土结构）， F1以上柱梁均为钢结构，钢柱在-0.050~211.750米位置处为内灌混凝土。

主楼41层处设有加强桁架，增大了混凝土核心筒与外钢框架之间共同组成的抗侧移能力。

主楼南面出口有一巨形雨篷，结构形式为球节点连接圆钢管桁架，雨篷高27米，宽25米。

附楼顶部为桁架屋面结构，最大跨度为25.2米。

桁架上下弦与腹杆采用H型钢，斜撑采用方钢管。

外框筒钢柱均为箱型截面，最大截面尺寸为：1000×1000×50×50mm，随着楼层的增高，钢柱高度方向截面逐渐变小，在屋顶层其截面减为：600×600×20×20mm；外框筒钢柱材质为Q345B。

外框筒钢梁均为H型，最大截面为：
H700×280×10×16mm。

核心筒劲性钢柱均为H型截面，最大截面为：H300×300×25×25mm。

主楼钢结构平面图
钢结构模型
第2章钢结构测量内容要求及重难点
2.1.工程施工重点、难点分析
（1）本工程建筑层数多、高度高，结构竖向偏差直接影响工程受力情况，故施工测量中要求竖向投点精度高，偏差小。

（2）随着建筑总高度的升高，误差累积会加大，如何在温差、日照、风载等外界环境因素影响下迅速、准确地完成平面轴线控制、高程传递是本工程测量的重点之一。

（3）随着楼层的增高，钢柱高度方向截面逐渐变小，南北面外框柱为曲线形式，钢柱定位安装难度大。

（4）钢结构安装精度要求高，位置、标高及轴线定位难度大，安装时，构件受力情况较复杂，极易发生变形、移位等现象，易造成偏差，需进行跟踪观测，随时纠偏并调整施工。

2.2.钢结构测量主要内容
测量工序伴随整个钢结构施工过程，应对施工进行全程检测，并将测量记录结果反馈到技术部门，为下一步施工提供决策依据。

钢结构测量主要内容：（1）平面控制网测设与垂直传递；
（2）水准控制网测设与垂直传递；、
（3）主轴线、水准线测量放样；
（4）钢柱、钢梁吊装测量控制；
（5）变形观测：焊接收缩，钢柱压缩量观测；
（6）测量数据的整理与归档。

2.3.钢结构测量基本要求及注意事项
（1）施工测量放线工作应执行《工程测量规范》(GB50026-2007)及国家有关规定。

（2）测量放线人员在工作中应遵守施工测量放线工作基本准则和验线基本准则。

（3）测量仪器应按周期送检，未检定、超出检定周期及检定不合格的测量仪器不使用。

（4）测量放线工作中应认真做好计算、记录工作，并将计算、记录资料及时归档保存。

（5）放线后严格执行自检、互检，检查无误后报监理单位验线。

（6）钢尺量距应采用往返丈量，并进行三差改正，以保证精度。

（7）施工现场内的测量放线点位、标志均要进行保护，如加护栏、涂刷警戒色，防止碰动、破坏。

测量作业前应对原始依据进行校核，确定点位无碰动、数据无误后方可进行下一步作业。

室外的点位要有防雨措施，防止钢板锈蚀。

（8）现场内材料堆放、车辆停放应保证测量点位间的通视。

第3章钢结构测量准备工作
3.1.技术准备
（1）熟悉施工图纸及有关资料。

(掌握本工程的难点和重点是确保施工测量全过程顺利进行及后续施工的重要环节和基础)
（2）熟练使用各种仪器，掌握其质量标准。

（3）对各种仪器在使用前进行全面检定与校核。

（4）熟悉业主单位提供的基准点，控制点线的设置情况。

（5）根据图纸条件及工程结构特征确定轴线基准点布置和控制网形式。

（6）遵守先整体后局部的工作程序。

（7）严格审核测量起始依据的正确性，坚持测量作业与计算工作步步有校核的工作方法。

（8）测法要科学、简洁，精度高的工作原则。

（9）执行三检制：自检、互检合格后报请监理验线，合格后再进行下步工序施工。

3.2.测量人员
本工程测量作业量大，难度高，根据工程需要，拟配技术组、控制组、施工测量组，三个小组。

施工测量组织机构如下表所示
3.3.测量设备
（1）测量设备配备表
为满足施工精度及施工进度要求，施工过程中拟采用的主要测量设备如下表所示。

（2）测量设备管理
用于本工程施工的测量仪器须严格按照有关规定、规程及ISO9002 标准要求进行检定或校准，并建立测量及试验设备台帐；
不得有未检定、超过有效期或检定不合格的计量器具在工程上使用；
全站仪、经纬仪、水准仪、垂准仪及50m 钢尺需送到具有国家核定资格的计量检定部门进行检定；
对于盒尺、水平尺等普通计量器具按照企业的相关规定进行自检；
对于在检定期内的全站仪、经纬仪、水准仪要每三个月进行一次自检，校核其主要轴线关系。

第4章测量控制
4.1.平面控制
4.1.1..建立控制网
本工程平面控制网共分为三级控制：
4.1.2.首级控制网的移交和复合
在钢结构设计图上，所有外框筒节点定位平面坐标均为建筑坐标（x-o-y），原点为内筒中心，即编号为A、B、C的三条轴线的交汇处。

在总平面设计图中，所有桩点坐标为城市大地坐标，两坐标系旋转夹角为150，按下图所示进行坐标系的转换，统一归化为建筑平面坐标，便于现场测量的快速计算。

下图中“X-O-Y”为城市大地平面坐标系，“x-o-y”为建筑平面坐标系。

)X0,Y0)O
4.1.3.主楼二级控制网
主楼二级控制网的布置如下：
主楼二级测量控制点布置示意图
4.2.高程控制网的建立及其引测方法
4.2.1.确定高程基点
为了方便对控制点位进行统一的维护，确定高程基点组后与基坑周围的二级平面控制网合二为一。

点位尽量远离基础沉降区及受重型施工机械施工影响的区域，且通视条件要良好，便于与城市导线网进行联测。

4.2.2.引测方法
（1）地下室部分
采用全站仪的三角测距原理：将全站仪架设到1F地面及地下室外围，将反射片置于高程控制点上，垂直放置，用底部十字丝中丝对准预埋桩阳冲顶部中点，将仪器内部高程参数设置为零，然后照准反射片底部中线，进行测设。

假设测设出数据为A，即用预埋桩阳冲顶部实际高程加上仪器与水准点预埋桩之间高差A 值，将总和输入到高程参数中，然后将反射贴片置于地下室墙面，用铅笔在反射贴片中线对准的墙面处做点，用仪器对准反射贴片与墙面接触的中线处，进行观测，即测设所显示的数据为标高。

此点与仪器之间的高差为B。

然后在该点处做上标高标记，标明此处标高读数。

（2）地上部分
地上楼层基准标高点首次由全站仪从首层楼面竖向引测，第一个引测阶段为
54m，以后每升高75m左右引测中转一次，75m之间各楼层的标高用钢卷尺顺主
楼核芯筒外墙面往上量测。

全站仪引测标高基准点的方法如下：
（1）在±0.000m层的砼楼面架设全站仪，通过气温、气压计测量气温、气压，对全站仪进行气象改正设置。

（2）全站仪后视核每隔50m中转一次的核心筒墙面+1.000m标高基准线，测得仪器高度值。

对仪器内Z向坐标进行设置，包括反射棱镜的常数设置。

示意如下：
全站仪照准+1.00米标高线确定Z坐标值
（3）全站仪望远镜垂直向上，顺着激光控制点的预留洞口垂直往上测量距离，顶部反射棱镜放在钢平台或液压顶升模板体系及需要测量标高的楼层，镜头向下对准全站仪。

标高垂直向上传递全站仪测距示意图
第5章钢结构安装测量
5.1.构件进场验收
5.1.1.验收内容
现场构件验收主要是焊缝质量、构件尺寸和外观检查及制作资料的验收和交接。

经测量，缺陷超出允许偏差范围的构件，在现场进行修补，满足要求后方可验收，对于现场无法进行修补的构件应送回工厂进行返修。

构件验收测量及缺陷修补的主要方法如下：
为保证外筒钢柱端头及牛腿的对接精度，在安装前，对所有钢柱进行还原实物，将实测构件关键点坐标与构件标准模型坐标拟合对齐，得出偏差，以达到对复杂构件外观尺寸进场验收目的。

外筒钢柱进场验收示意图
5.1.3钢柱牛腿坐标的内业计算
自行设计程序嵌入CAD 软件，对外筒钢柱进行外形尺寸验收。

软件分析截图
5.1.4验收原理
采用高精度全站仪，对于每一个构件建立新的坐标系，对关键点位的检测，记录三维坐标，将实测坐标输入电脑并转换为图纸构件同一坐标系，还原实物，将实测构件关
键点坐标与构件标准模型以最大限度拟合对齐得出偏差。

现场构件测量点构件设计模型的对应点
5.2.钢结构安装测量定位技术
5.2.1.测量主控项目
测量工作的好坏，是关系整体钢结构安装质量和进度的大问题，为此钢结构安装应重点做好以下几项工作：
预埋件安装测量主要分为三步： （1）预埋件安装测量
钢筋绑扎前，将埋件平面位置的控制轴线和标高测设到下一楼层的核心筒墙面上。

根据下一楼层墙面上的埋件轴线和标高控制线，在土建核心墙水平钢筋绑扎完成并初步校正后，把预埋件安装就位。

预埋件安装立面图如下所示：
核心墙面埋件预埋就位立面示意图
楼层标高线
（2）预埋件安装检查
预埋件安装完成后，等土建钢筋校正完成、模板施工前，对预埋件进行复核，检查是否存在由于钢筋调整而偏差较大的情况，如果有及时进行调整。

（3）连接板安装测量
混凝土浇灌施工后，及时组织预埋件表面清理，并进行测量检查，为连接焊接做准备。

连接板安装测量程序如下：
①在墙面上投放轴线、标高控制线，定位连接板轴线和标高。

②在楼面上测放连接板螺栓孔控制线，控制线距离混凝土墙体100mm ，在控制线上架设经纬仪，读取埋件上角尺刻度，确定连接板螺栓孔控制线，完成连接板定位测量。

③连接板安装完成后，进行测量复核，确保连接板施工准确。

5.2.3.钢结构安装测量流程：
提供下节钢柱预控数据
标准柱竖向投点控制闭合
钢梁交验
、钢柱焊接合格后垂直度测量
焊接过程中跟踪观测
的处理方法
定焊接顺序和特定部位
确，会审安装测量记录直度复验
钢柱垂
，高强螺栓终拧柱垂直度校正
钢
，钢梁安装螺栓紧固进行初校
，值确定错位
，安装钢柱预验数据综合处理
抄平结果与下一节柱顶柱顶标高测量
处理超偏
、确定柱顶位移值楼面轴线、标高测放
5.2.4.±0.00 以下施工测量：
（一）、轴线控制钢柱校测
1、±0.00以下全部采用外控，±0.00柱子全部为直柱子，安装柱子中心对准十字轴线，用经纬仪初校垂直度。

2、待钢梁全部连接后整体校正垂直度，对超出规范要求的进行调整，控制梁面标高，复核柱顶三维坐标。

3、待混凝土浇筑完成后复测柱顶轴线，并做好记录以备下节柱子安装依据，复测梁顶标高，对偏差数据记录及时处理。

测量测设柱子定位点图
钢柱标高测量控制点
（二）、±0.00 以下结构施工中的标高控制
1、高程控制点的联测。

在向基坑内引测标高时，首先联测高程控制网点。

经联测确认无误后，方可向基坑内引测所需的标高。

2、标高抄测的精度应控制在±3mm允许范围内。

5.2.5. ±0.00 以上施工测量：
本工程各建筑物±0.00 以上的轴线传递用激光铅垂仪竖向投测法进行。

（一）、核心筒内H柱测量控制
（1）、内控点布设
（2）内控点竖向投测
首先将铅垂仪安置在首层控制点上，对中整平后，打开电源开关，仪器发射激光束，穿过楼板预留洞直射到激光接收靶上，激光经纬仪操作人员首先调整焦距使激光束聚焦成光点，然后转动仪器，激光点在接收靶上的轨迹形成圆圈，上面操作接收靶人员见光后挪动接收靶，使靶心与圆心重合，此时固定靶位，接收靶中心即控制点位置。

轴线投测时，测量人员互相之间用对讲机进行联络。

待预埋件埋设完毕后，将内控点所在纵横轴线分别投测到预埋铁件上，并用全站仪进行对柱顶坐标测设，并复核角度、边长，内控网的精度不低于轴线控制网的精度并平差处理，内控点如下图：
（3）激光接收靶
激光接收靶由300×300×5mm 厚有机玻璃制作而成，接收靶上由不同半径的同心圆及正交坐标线组成。

平面内控点的布设，核心筒外边四角布设4个内控点， 接收靶示意图:
首层楼面
控制点接收完成后，在措施底板上弹上十字中心线，用油漆涂上测量对中三角标志，方便日后对中，如下图：
弹好中心线后，架设全站仪与大菱镜进行控制点闭合检查，主要检查角度与边长关系，如误差较大，需重新投测；误差较小，则进行平差处理。

（4）/首层标高基准引测
从高程控制点将高程引测到首层核心筒墙外壁便于向上竖直量尺处，建立+1米
标高基准控制线，校核合格后作为起始标高线，围绕核心墙弹出墨线，并用红油漆标明高程数据；本工程高程基准线分别布设在1 层、13 层、25层、37层、46层。

基准标高线标识示例如下所示：
标高控制网引测步骤：
第一步：在首层用水准仪在核心墙四面建立1米标高基准控制线。

各点之间复测闭合后弹墨线标示，用油漆涂上测量三角标志，标明单位英文缩写和数字。

第二步：将大盘尺零刻度对好1米水准线，从每控制层直接引测到施工层。

在达到12层左右后，做标高控制点转移。

施工层钢构件标高控制之前，应先校测传递上来至少3个以上标高控制点，当闭合差小于3mm 时，取其平均高程引测水平线。

抄平时，应尽量将水准仪安置在测点与后视点范围的中心位置。

第三步：架设全站仪于标高控制点布置层，通过气温、气压计测量气温、气压，对全站仪进行气象改正设置
3、核心筒内H型柱安装测量定位
核心筒柱子安装测量定位与±0.00下一样控制，控制牛腿面标高与之对应核心筒外牛腿标高。

待浇筑混凝土后复测柱顶轴线标高作为下一节柱子安装定位依据。

（二）、核心筒外柱及斜柱子测量控制
核心筒外直柱子与±0.00下柱子控制方法一样，斜柱子根据蓝图弧度轴线控制图测钢柱柱顶三维坐标，本工程斜柱子只一个方向变化，控制其变化方向的坐标值，另一个方向坐标值不变。

根据蓝图标高位置变化值用全站仪复核其坐标是否正确，以保证安装精度，每层安装焊接完成后复核柱顶坐标值，为下节柱安装定位依据，做到层层控制，有偏差及时调整。

斜柱子测量定位点示意
（三）、桁架测量控制
将全站仪架设在控制点上，整平对中后，输入测站点(X，Y)坐标数据，用全站仪十字丝中心照准反射片中心，所测设数据与控制点设计坐标值进行对比得出偏差，如偏差较大，则用倒链和千斤顶对轴线方向进行校正，直到偏差符合规范要求，然后用同种的方法对桁架另一端进行校正，各点安装到位后再由电焊工对接口进行点焊加固。

加固好后再对桁架进行一次全面测量复核。

桁架下弦平面定位测量示意图
桁架上弦平面定位测量示意图
桁架标高控制
桁架下弦标高测量示意图
桁架上弦标高测量示意图
5.2.
6.钢箱柱测量与定位：
钢柱测量与定位采用全站仪直接观测柱顶轴线、标高并进行定位。

（1）计算上一节将要吊装的钢柱顶中心三维坐标；
（2）平面和高程控制点投递到顶层并复测校核；
（3）吊装前复核下节钢柱顶中心三维坐标，为上节柱的垂直度、标高预调提供依据；（4）对于标高超差的钢柱，可切割上节柱的衬垫板（3mm内）或加高垫板（5mm内）
进行处理，如需更大的偏差调整将由制作厂直接调整钢柱制作长度；
（5）钢柱标高采用水准仪复核；根据核心筒上引测的标高基准点对柱顶标高进行复核。

钢柱柱顶标高复核测量示意图
5.2.7.变形观测：
（1）焊接收缩观测
对钢柱安装过程的焊接收缩进行观测，以观测数据为依托，进行合理计算调整，以调整后的数据作为后续钢柱收缩余量进行调整加工尺寸，确保钢结构安装精度，焊接收缩观测每钢柱分节处均需进行。

具体观测方法如下所示：
在钢柱吊装校正完成，焊接开始前，在焊缝上下各100mm、200mm、500 mm、1000mm 处测设高程，并弹出墨线标识。

焊接完成24h后，重新测设标识线的高程。

对两次测量结果进行计算分析，确定实测焊接收缩量。

测量结果记录分析表如下所示：
观测点设置：钢柱完成安装后，在钢柱上测放+0.500m、+2.000m高程，并弹出墨线标识。

观测周期：每安装完成一节钢柱，进行一次压缩量观测。

压缩量记录与计算：
压缩量记录表格如下表所示：
1n 1
式中：H—楼层层高
第6章钢结构测量质量保证措施
6.1.测量误差理论分析
按照建筑工程测量分析理论，建筑物定位的点位中误差m主要包括施工误差m施和点位测量误差m测共同影响，即：
m=m施+m测
通常取m测：m施=1：2
则m测=1/3m
其中测量误差又包括控制点起始误差m控和点位放线误差m放。

即：m测=m控+m放
若取m控：m放=1：2，则m控=1/ 3m测
故得m控=1/3m=1/6Δ，其中m=1/2Δ，Δ为施工极限容许误差
根据施工测量规范要求：Δ=1/5000
m控=1/6Δ=1/30000
则测角中误差：m=ρ×m控/D=206265/30000=±6.9″
从以上误差理论分析可知欲提高钢结构施工测量精度，应从确保控制网点位元精度和采取合理施工放样方法两方面努力。

主要措施为：选择与钢结构施工要求相适应的施工控制网等级。

结合误差分析理论和类似工程的施工经验，平面控制网按照一级导线精度要求布设，高程控制网按照三等水准精度要求布设，能够确保控制网点位精度要求。

6.2. 测量主要影响因素及应对措施
（1）气候条件影响
气候条件影响包括温度、日照及风力影响等，由于本工程为高层建筑，总高度189.9米，气候条件对钢结构测量影响较大。

应对措施：
做好气象条件观测记录，并据此调整测量仪器相关的气压、温度常数值，减小由此引起的测量误差。

尽量选择气候条件好的早晨或傍晚进行测量，特别是平面控制网的建立、主轴线网的测
放工作应避免恶劣条件下进行。

标准柱法：在每层安装过程中，选择在气候条件较好情况下校正精确的钢柱作为标准柱。

在气候条件较差时，将校正钢柱测量值与标准柱变化值对比，确定校正值。

（2）楼层板施工滞后影响
施工过程中，楼层组合楼板施工不及时，钢柱钢梁安装过程，下层钢柱、钢梁遮挡测量视线、测量仰角过大等都将影响测量的正常进行。

应对措施：
如果楼层组合楼板落后钢柱、钢梁安装过多，为保证测量精度，在测量控制点位置搭设测量平台，将测量基准点引测到测量平台上，用全站仪测量柱顶三维坐标控制安装精度。

6.3.测量精度要求
（1）钢柱、钢梁垂直度精度要求
钢柱安装允许偏差
整体垂直度和整体平面弯曲的允许偏差
桁架、梁及受压杆件垂直度和侧向弯曲矢高允许偏差
（2）钢结构施工水准精度要求
多层及高层钢结构中构件安装的允许偏差（mm）
多层及高层钢结构主体结构总高度的允许偏差（mm）
多节钢柱外形尺寸允许偏差应符合后表的规定：
6.4.测量精度保证措施
从以上误差理论分析可知欲提高钢结构施工测量精度，应从确保控制网点位元精度和采取合理施工放样方法两方面努力。

主要措施为：
（1）与钢结构施工要求相适应的施工控制网等级。

结合以上误差分析理论和类似工程的施工经验，平面控制网按照一级导线精度要求布设，高程控制网按照三等水准精度要求布设，能够确保控制网点位元精度要求。

（2）置相应精度等级的施工测量仪器，提高测量放线精度。

拟采用拓普康全站仪。

进行施工现场测量放线，该仪器测角标称精度为：±2″，测距标称精度：土（2mm＋2PPm），测设精度满足施工定位要求。

水准测量选用索佳B20型水准仪该仪器标称精度为：1公里往返测标准差1.0mm。

6.5.测量质量保证措施
（1）测量过程中严格按照GB50026-93《工程测量规范》中的相关规定进行测量，并实行复核制度，做到点点有复核，前一步末检核合格，不进行后一步的测量。

（2）须在测量前，对涉及的仪器，钢卷尺等测量工具进行必要的检验，合格后方可投入到测量施工中。

（3）控制点测量作业要做好书面记录，对施工过程中用到的全部测设数据，进行计算，并交由测量主管负责人复核。

（4）每次放样，放高程前必须与控制点进行复核无误后才进行细部放样、放高程工作。

（5）需定期对轴线控制桩进行复核，防止因人为原因变动导致桩位位移或受破坏影响测量的精度。

6.6.测量及变形监测质量保证措施
在施工过程中设置沉降、位移和变形监测系统进行自检和动态控制，对钢结构施工过程进行系统监测。

监测内容如下：
测量质量。