摘要：球曲面网壳钢结构的施工测量是施工进程中难度较大的一项内容。如何克服施工现场种种不利因素的影响，确保测量结果的精密、准确，从而保证整个工程质量，是目前钢结构界所关注的重要问题。本文以惠州会展中心媒体仓工程为例，介绍对测量方案的研究分析及对网壳施工全过程实施的控制测量，为相关领域人员的研究提供了参考。
关键词：球曲面网壳；钢结构；施工测量
网壳结构作为一种美观实用的结构形式，在国内外工业和民用建筑中的应用越来越多。由于此类结构在安装阶段的空间刚度与结构形成整体后的空间刚度相差十分悬殊，安装过程中构件内力的变化、结构的变形等控制的难度较大。因此，如何通过准确的施工测量降低安装误差，控制安装精度，提高安装质量，是球曲面网壳结构施工的一个关键环节。本文以具体工程实践为例，介绍了施工测量方案的研究制定与实施。
1 工程概况及施工方法简介
如图1所示，惠州会展中心媒体仓表面为球面网壳钢结构，结构尺寸为长24m，宽12m，结构标高15.5m，8m层为现浇混凝土平台楼板，底部为柱脚钢管支撑架，上部为网壳球面结构，均采用薄型箱型截面，中间加连接板焊接。如何保证施工质量，加工精度控制和安装测量的控制是施工成功的关键。
按照媒体仓最大外截面尺寸，整个网壳施工采用搭设整体满堂脚手架，高空散拼法施工。以底层为基点，逐层向上拼焊，最后封顶。脚手架架体每边增加1.2m作为行走通道，实际搭设架体投影尺寸为（长25.2m，宽13.2m），媒体仓支撑架体要求搭设尺寸为立杆的纵距b=1.20米，横距l=1.20米，步距h=1.50米，在支撑的地面楼板面上测量放线，将媒体仓的杆件从空间位置投影到地面，然后把每个构件中心线的投影线横向和纵向各往两边偏移500mm，脚手架的立杆就沿着偏移后的投影线进行布设。测设出立杆位置，弹墨线标注。参考媒体仓平面布置图对支撑立杆位置进行确定。
2 施工测量方案研究与实施
该工程施工测量面积达、周期长，而且精度要求高，为此在安装前制定了专项方案，不知好控制测量网点。根据土建单位提供的定位轴线和水准基点，进行复核调整后在纵横和放射轴线上设立若干控制点，把各个轴线和标高投注在网壳结构面上，为安装工序提供测量依据。作为球曲面网壳结构，根据设计要求及施工方法，其控制测量主要包括以下几个内容：1）底层支座节点定位测量；2）球体中心点铅直定位线控制；3）空间节点的控制测量。结合施工现场的具体条件，我们进行了数种控制测量方案的探讨、比较，最后确定采用如下方案：
2.1 平面控制网测设
平面控制应先从整体考虑，遵循先整体、后局部，高精度控制低精度的原则。布设平面控制网形首先根据设计总平面图，现场施工平面布置图。选点应选在通视条件良好、安全、易保护的地方。桩位必须用混凝土保护，需要时用钢管进行围护，并用红油漆作好测量标记。具体操作首先根据总平面图利用全站仪(测角0.5”，测距1+1PPM)，从高级起算点在媒体仓内测一条闭合或附合导线，然后采用极坐标法，定出建筑物纵横两条主轴线，经角度、距离校测符合点位限差要求后，作为首级平面控制网。平面控制网的精度等级根据《工程测量规范》要求，控制网的技术指标必须满足：测角误差为±5”，变长相对误差为1/40000。首级控制网布设完成后，建立建筑物平面矩形控制网。
2.2 高程控制网的建立
为保证媒体仓竖向施工的精度要求，在场区内建立高程控制网。高程控制的建立是根据土建单位提供的场区水准基点（至少应提供三个），采用ZeissDINI10电子水准仪（精度0.3mm/km往返测）对所提供的水准基点进行复测检查，校测合格后，测设一条附合水准路线，联测场区平面控制点，以此作为保证施工竖向精度控制的首要条件。高程控制网的精度不低于三等水准的精度。在媒体仓内设置3个水准点，距离建筑物应大于25米，距离回土边线应不小于15米。
2.3 底层支座节点定位测量
由于该工程采用自下而上的拼装方式施工，因此底部支座位置的准确精度便是保证整个结构施工精度的关键。结合现场实际工作条件，我们选择使用J2级光学经纬仪，Ns004水准仪和毫米刻度的钢卷尺进行水平定位和标高测量。在钢筋混凝土环梁上以圆心角9o，均匀布置40个预埋板。要确定支座的标准位置，必须对预埋件的位置进行定位测量。在精确地验证了支座处圆心K点基础上，将经纬仪安置在K点．设定指向起始点0o，在预埋件上用细钢针划出方向线。先以顺时针方向每9o划线，然后倒转望远镜再逆时针划线。检查两次划线是否重合，否则取中为最后每9o的方向线。
在确定了经向线位置的基础上确定支座预埋件的环向位置，具体作法是截取相同的半径，每个点读两次数．取平均值为终值，这样支座节点的水平定位便确定了。各支座节点的标高定位测量采用水准仪。按照水准测量规范测得各点标高，根据全都各点标高观测值求其平均值L均，以L均作为标准，逐一求各点观测值Li与L均差值Vi作为各点的修正值。结合工程实际情况，支座标高宜加不宜减，故取Vi值中正值最大值作为零值，其它各点Vi值归零后即为支座标高应加垫的高度。
2.4 网壳结构中心线的定位测量
对于球曲面网壳结构，各层通过水平方向测量定位节点的重要依据是结构顶点与支座处界面中心的垂直连线，各个空间节点坐标都必须通过它来确定。因此，对其精确的测量标定至关重要，是整个网壳结构施工控制测量的核心工作之一。其标定方法通常是采用铅垂线法，自球体顶点向下过中心引铅直线，当铅垂静止后以此作为标准铅直线。然而，由于本工程施工采用自下向上的顺序，球曲面顶点最后才形成，直接使用传统方法无法有效的保证施工测量的精度，因此在该工程中我们不仅要采用常规的测量仪器和方法，更要大胆采用新技术、新设备。在钢结构中心线的定位测量方面采用了较为先进的测量仪器，并将三维工业测量技术和近景摄影测量等技术应用到该工程。用氮氖激光器组装了一台激光铅直仪，将激光铅直议安置在中心点，使激光向上发射，从而产生一条铅直线定位，克服了用线垂定位的诸多弱点，测量精度可以切实得到保证。同时为了便于施工，辅以铅垂线定位测量，即保证了工程质量，又方便了施工。
2.5 空间节点的控制测量
当底层支座节点、中心点和网壳中心铅直线得到精确定位后，使用经纬仪、尺度测量就可以方便准确地对空间节点进行角度和水平测量。利用经纬仪在K点观测各节点的水平角和竖直角即可确定节点的高度位置，再量出节点到网壳结构中心铅直线的水平距离，即可确定空间节点的位置。
2.6 球曲面网壳整体监测
由于网壳整个采用由下向上逐层按设计要求安装．我们在加强加工精度要求的基础上、采取各层一边安装一边检查，边检测边调整，尽力消除安装误差。采用全站仪对与媒体仓各个杆件的三维坐标进行逐一复查，确保每个构件安装定位在规范允许范围内。如果发现超偏尺寸超过了规范允许值，应在下道工序安装之前予以调整。
3 测量精度控制措施
施工现场测量精度将直接影响到整个结构的安装精度，所以保证测量精度是保证结构安装质量的一个很重要的环节。确保测量精度主要采取的措施包括：
1. 保证基准点：布设合适精度的施工控制网。选择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，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。
2. 每个杆件上设计有四个测量控制点，如图2所示，这四点坐标为杆件的安装控制坐标，制作过程中在杆件上打好。
3. 保证放样精度：合理的测量放线方法。配置相应精度等级的施工测量仪器，提高测量放线精度。
4. 实时测量：在施工中采用全过程定点跟踪测量，使整个工程的测量误差一直处于受控状态。
4 结束语
球曲面网壳钢结构空间跨度大，节点量大，杆件多，安装困难。钢结构安装测量方法的选择和确定，是工程质量保证的重要环节。安装测量首先要通过计算，确定结构安装的轴线矢高，以及设计图纸上几何尺寸规定的测量数据，会同设计、监理确定。只有从各个环节对施工测量进行控制，才能最后保证整个钢结构的安装质量。希望本例的施工测量方法，可以对以后的类似工程有所帮助。
参考文献
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