异形倾斜复杂建筑高精度测量施工研究

异形倾斜复杂建筑高精度测量施工研究

禹航郭涛赵淑容

中建二局第三建筑工程有限公司西南分公司四川省成都市610000

摘要：以超高层的异形倾斜超高层建筑的施工测量为研究对象，通过施工中对各个测量难点的控制研究，采用有效的测量手段和技术，对工程异形结构测量施工进行总结和研究，对类似工程的实施以及研究积累经验并提供一定的参考指导意义。

关键词：超高层综合楼；测量控制；倾斜结构；复杂外形；外斜钢结构柱

1工程概况

西部国际金融中心项目位于成都市锦江区东大街，总建筑面积为29.3万㎡，由4栋超高层建筑组成，是集办公、商业、酒店、住宅四大功能于一体的超高层综合性建筑。1#主塔楼共56层，高度240.85m；2#银行楼共39层，高度169.95m；3#住宅楼共46层，高度148.10m；4#住宅楼共47层，高度149.55m。本工程为整体地下室，共5层，采用筏板基础。1#、2#楼为框架核心筒结构，结构造型复杂呈倾斜内收形式，外墙为玻璃幕墙；3#、4#楼为剪力墙结构，外墙为铝板幕墙。

本工程属于群体性超高层建筑项目，建筑面积大、结构形式多样、结构复杂及地处环境优越等，使其成为成都市在建地标性建筑。其中1#主楼从东西南北四个方向八个面逐层按不同角度向内倾斜至36层（153.1m），然后改为八个垂直面到顶，外围有16根大截面柱，从负三层到十八层为型钢混凝土组合柱，结构复杂且新颖；2#银行楼北面以角度4.885°向外倾斜至七层（28.150m），然后以角度1.815°向内倾斜至封顶，东西面均以角度0.6°向内倾斜至封顶，在框架柱及剪力墙中共有18根型钢柱，其中4根大截面框架柱从负2层到8层为型钢混凝土组合柱。

2超高层建筑群的测量工作准备与实施

超高层建筑测量的准备工作直接影响着后续的测量工作，平面坐标定位以及高程定位的准确性决定着工程的质量，它为工程的下一步施工打下坚实的基础。

2.1平面定位及高程控制依据

本工程以四川川建院及建设单位提供的D1、D2、D3D4四个坐标点及边角关系，经我方复测并符合规范要求后作为平面定位的依据；同时建设单位指定两个已知高程点，经总包施工与监理单位联测平差后作为本工程高程控制依据点。

2.2测控的基本思路及测控重点

2.2.1测控的基本思路

超高层建筑控制网的建立和传递是测量工作的难点，建立完整统一的测控体系，确保钢结构与土建结构、设备安装、室内外装修等专业使用的平面、高程控制网相同。为避免结构自身和外界因素的影响，控制轴线的引测采用天顶投影法，选用1/20000的徕卡激光铅直仪，如1#主楼在首层布设控制点，分别15、30、45层进行转换，控制点点位在楼层组成几何图形，进行闭合解算；控制标高的引测采用全站仪天顶测距法和悬吊钢尺法相互校核；为保证钢结构吊装精度，提高安装效率，采用实时跟踪测量；变形监测与施工测量同步实施，合理分析变形报告，尽量作到提前预控。

2.2.2测控重点及实施保证措施

（1）施工周期长，为保证测控系统的精度，依据业主提供的基准点，测设Ⅰ级场区控制网。在Ⅰ级场区控制网的基础上建立Ⅱ级建筑物控制网，形成完整统一的测控体系。指定专人监察维护，并定期进行复测与修正，确保工程控制系统的准确性。

（2）各阶段或各环节测控系统的统一性。各阶段的测量控制：如建筑物控制、场区临建控制、竣工总图控制等，必须统一使用Ⅰ级场区控制网，以保证各关键部位的顺利对接。各环节的测量控制：如土建、钢结构、机电、幕墙、装修等的测量控制，必须统一使用Ⅱ级建筑物控制网，并保证各环节单体网的相互衔接，闭合交圈。

（3）确保平面、竖向控制的垂直引测精度及现场可行性，主楼±0.000以上控制轴线的引测采用天顶投影法，为避免受结构自振、风振、日照和施工过程中变形的影响，控制点采用分阶段传递的方法进行。主楼±0.000以上控制标高的引测采用全站仪配合钢尺的方法，全站仪须录入当时天气情况的气温、气压等必要的仪器参数，钢尺须加改正。水准线路测量采用精密水准测量法。

（4）超高层建筑垂直度控制尤为重要。一是总体控制：在首层完成过程中我们按施工段及外大角布设了数个内控点，此内控点从首层埋点，从首层埋点通过中间各层留点直到顶层为同一铅垂点，故以此来控制整个建筑物的垂直度。二是楼层垂直度控制：利用整体内控留的各层的点形成的控制，进而控制楼层的垂直度，而楼层的各层均由从底到顶统一的内控依据点，因此各层的垂直度本身是在同一个垂直线上的。三是外墙大角及模板竖向控制：当首层以上各层延伸施工时，均用仪器在各外角lO0mm处或外角柱轴线投出从下向上的垂直延伸竖线以此辅助控制大角外模的垂直度。各层外角及外模板按本层底线支模板时，均用仪器校正外角及本层外墙模板的垂直度。

3超高层建筑施工测量难点及应用保证措施

3.3.1复杂深基坑测量控制

本工程地下施工面积达9万多平米，基坑最浅处深度达22.5m，最深部位达31.45m，项目采用分阶段、分区域施工，所以各阶段或各环节测控系统必须严格统一，依据所布设的Ⅰ级场区控制网和Ⅱ级轴线控制网进行控制，必须保证各个区段，各个环节的严密交圈闭合。在深基坑清槽和结构施工过程中，采用轴线外控法进行控制，每个区段根据Ⅰ级场区控制网分别测设相应的Ⅱ级轴向控制网，并且在施工过程中每个区段的Ⅱ级控制进行相互检校和闭合，且闭合结果在规范允许范围内再进行下步实测，否则必须从Ⅰ级场区控制网重新布设和校核。在基坑清槽及核心筒电梯井等深坑施工时，我们借助SketchUp（草图大师）软件将筏板基础平面图立体化，极好的指导了现场复杂的深坑开挖清槽等工作。1#主楼深基坑平面及立体如图1所示。

图11#主楼深基坑平面及立体图

3.3.2钢格构柱吊装定位测量

本工程基坑面积大，深度深，深基坑支护非常重要。本工程2#楼基坑北边紧邻地铁，故按照地勘单位设计要求此基坑北边及东西部分区域采用钢结构内支撑体系，此为西南地区非市政工程首次大规模采用钢结构内支撑系统。基坑开挖前需要首先植入40根钢格构柱，格构柱布置如图2所示。格构柱植入深度大，场地狭小，吊装施工预控难度大，对此我们制定了严密的格构柱定位方法，本文以垂直两排格构柱为例，分析定位方法，如图3所示为两排相互垂直方向的格构柱，根据图纸已知两端格构柱中心点坐标，在具体施工中，若以中心点坐标及方向来控制难度大，且不易实时监测，所以采用确定格构柱一边的方法来控制。具体方法为：在图3所示中首先根据格构柱截面尺寸、已知坐标点、格构柱距离等，通过坐标正算和坐标反算，计算出每个待算控制点的坐标；其次利用极坐标法在现场实地精确放样每个控制点并做好保护，在吊装过程中根据控制点来进行方向和位置控制，待基坑开挖后，所有格构柱定位均在图纸设计误差范围内，效果良好。

图2钢格构柱平面图

图3钢格构柱安装定位图

3.3.3超高层大截面型钢柱斜柱安装定位测量

本工程1#楼高240.85米，结构形式为框架-核心筒结构，周边16根大截面框架柱为型钢混凝土柱，由于外墙立面的变化，周边型钢混凝土柱从一层楼面标高开始逐层向内收跨，到三十六层楼面标高恢复直立状态，斜柱顶端最大位移约3020㎜，测量工作是高层钢结构安装中的先行工序，又是主要工序，型钢柱定位要从相互垂直的2个轴线方向进行定位测量。如图4所示。

图4型钢柱安装示意图

具体测量定位方法如下：

（1）根据斜柱在三维空间的变化形态，研究制定借位测量方法，将三维构件精确投影至二维平面，通过竖向投点控制网闭合、测量、排尺、放线，快捷、准确地完成斜柱构件的空间定位。

（2）在每个安装段施工过程中，对于最大允许偏差值比照规范再适当提高标准作为施工控制要求。

（3）首节钢柱安装时，在柱脚钢支撑上，用墨线弹出十字线，关键部位用红油漆标示清楚作为钢柱平面就位的依据。采用水准仪中丝读数法，在柱脚支架附近引测标高基准点作为钢柱就位安装的标高依据。

（4）测量校正时，用两台经纬仪分别架设在钢柱纵横轴附近，但偏离的角度应不大于15度。离柱的距离约为1.5倍柱长。校正时先瞄准柱子下部的控制线，经纬仪照准部固定后，再仰视柱顶部控制线；如果重合，则表示这个柱子在这个方向上就是竖直的，如果不重合，应进行调整，直到相互垂直的两个方向都符合要求为止。首根钢柱就位时除了要校正垂直度外，还要对柱底的标高进行调整，通过调整柱底支架上螺母对首根柱的高程进行调整，保证钢梁的准确就位。

（5）第二节以上钢柱安装校正，钢结构安装时，每一节柱子的定位轴线不得使用下面一节柱子的定位轴线，应从基准控制线重新引至高空，以保证每节柱子安装正确无误，避免产生过大的累计误差，并且要在下一节柱的全部构件安装、焊接、栓接并验收合格后再引线。

3.3.4异型结构垂直度、外边框梁及挑板定位预控与复测

针对1#和2#楼主体结构外边不断收缩，外四周存在斜柱，结构主体垂直度和斜率控制难点，项目测量组采用一层放两层的平面尺寸线来控制截面及斜率。1#楼采用安装反光片来控制大角垂直度与斜率，具体做法为每五层在结构四周柱子上面根据轴线及标高线选定测量点，将反光片准确粘贴在相应位置；以后每施工两层观测一次，并且将观测数据与图纸数据比较得出偏差值，若超出规范允许范围，则予以调控。如图5所示：

图5垂直度及斜率观测

2#楼同样也属于异型结构超高层，三面（东、西、北）倾斜向上，每层平面外周存在结构外框梁及挑板，该楼的垂直度、结构外边的尺寸控制非常重要，如果超出规范要求，将会影响幕墙安装等一系列工作，所以必须严格控制主体垂直度、结构外边位置尺寸，保证在其规范允许范围内。2#楼晚于1#楼施工，所以在1#楼已完成楼面可以全貌俯视到2#楼施工层，所以2#楼垂直度、结构外边尺寸以距离和角度来进行预控和复核，具体做法为：首先在1#楼已完成楼层上根据轴线关系做好观测点及后视点；第二计算出该观测点与每个柱脚，每个结构外边角点的距离与角度关系（角度a和距离L）；最后在2#楼施工层浇筑前后进行观测，根据结果来进行调整。如图6所示：

图62#楼结构外边角点位置实测图

3.3.5超高层建筑主体沉降观测

沉降观测是工业与民用建筑施工质量监控的重要程序，是检查建筑结构可靠性和设计荷载计算安全性的有效手段，同时是保证建筑物顺利施工的重要检测过程。以1#楼为例，共布设10个沉降观测点，初次观测两到三次取平均值作为沉降点高程，每24天观测一次。绘制时间与沉降量关系曲线，首先，以沉降量s为纵轴，以时间t为横轴，组成直角坐标系；然后，以每次累积沉降量为纵坐标，以每次观测日期为横坐标，标出沉降观测点的位置。通过对高层建筑的沉降进行一个时期的跟踪观测，获得建筑物准确可靠的沉降数据，了解建筑物的实际沉降情况，为建筑施工和运营安全提供数据保证。

4结束语

本文通过对西部国际金融中心工程施工测量的论述，较为简单的介绍了群体性超高层建筑施工过程中的测量工作，并针对工程结构特点产生的测量困难提出了相应的解决对策。随着超高层建筑的日益增多，以及超高层建筑的结构形式的多样化，施工测量工作作为超高层建筑施工的先行与保障，是建筑工程的眼睛，在保证超高层建筑的结构质量以及超高层建筑的安全性中起着关键性的作用，因此施工测量在超高层建筑建设过程中的作用越来越受到重视。

参考文献：

[1]GB50026-2007，工程测量规范[S]。