上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080

1 工程概況

上海中心大廈工程共包括1 個地下5 層的地庫、1 幢高約121 層的綜合樓、1 幢高5 層的商業(yè)裙房。本工程塔樓施工在垂直方向分成9 個區(qū)域，核心筒最先施工，鋼結(jié)構(gòu)施工和樓板施工落后于土建結(jié)構(gòu)施工1 個區(qū)，幕墻工程落后于鋼結(jié)構(gòu)1 個區(qū)。其中內(nèi)、外幕墻施工相差6 層。

2 懸掛式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及測控難點(diǎn)

工程外幕墻為分區(qū)懸掛式柔性幕墻，支撐體系主要包括：徑向水平支撐、豎向雙吊桿、水平周邊環(huán)梁。徑向水平支撐在主體結(jié)構(gòu)連接處包含2 種徑向滑移支座，并穿過內(nèi)幕墻與外幕墻支撐體系進(jìn)行連接；水平周邊環(huán)梁由25 段空心圓弧形管組成，存在2 種半徑、不同圓心的6 段圓弧，最終與V口部分相接形成一圈完整的弧形曲面；豎向雙吊桿承擔(dān)主要的荷載，連接各層環(huán)梁懸掛于上層外挑桁架底部，并與各層平面滑移支座、水平支撐及下層外挑桁架頂部的垂直滑移支座組成主要支撐結(jié)構(gòu)體系（圖1）。

逐層旋轉(zhuǎn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式、高空日照風(fēng)力等不利的外部條件給幕墻支撐體系的安裝帶來巨大的困難，而與主結(jié)構(gòu)連接的吊點(diǎn)、各滑移支座等特殊節(jié)點(diǎn)的存在又對安裝提出了2 mm精度要求。如何采取科學(xué)有效的測量方法及手段，盡最大可能排除外界因素干擾，提高測量的區(qū)域整體性精度，保證懸掛式柔性支撐體系的精準(zhǔn)安裝和滿足后續(xù)幕墻施工需要是我們測量控制的重點(diǎn)[1,2]。

3 主要測控方式與方法

3.1 高精度的分區(qū)整體平面控制網(wǎng)

本工程外幕墻支撐體系為懸掛式體系，故徑向支撐及水平區(qū)梁的測量定位工作均在同層樓板上進(jìn)行，豎向雙吊桿作為主要受力構(gòu)件，其安裝時要求上下層環(huán)梁連接點(diǎn)具有較高的統(tǒng)一性。

為滿足每個分區(qū)內(nèi)懸掛式幕墻體系的整體性要求，綜合考慮結(jié)構(gòu)分區(qū)及樓層穩(wěn)定性后，以每個分區(qū)為一個轉(zhuǎn)換區(qū)段，在下層桁架的上部樓層設(shè)置本分區(qū)的測量控制基準(zhǔn)樓層（圖2），其控制網(wǎng)點(diǎn)由下一分區(qū)基準(zhǔn)層控制網(wǎng)點(diǎn)多次垂直向上投測所得，并對控制網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行邊角網(wǎng)平差，在原坐標(biāo)不變的前提下，通過細(xì)微調(diào)整保證本分區(qū)控制基準(zhǔn)以滿足施工精度要求，本分區(qū)內(nèi)所有標(biāo)準(zhǔn)層軸線均由基準(zhǔn)層控制網(wǎng)點(diǎn)向上傳遞。由于樓板放線為傳統(tǒng)的逐層投測放線，與幕墻支撐體系安裝存在較長時間差，且原樓板軸線網(wǎng)點(diǎn)由于混凝土收縮及精度差異等原因，已無法滿足幕墻支撐體系的安裝要求，必須統(tǒng)一驗證及整體調(diào)整。

整體調(diào)整必須在前期技術(shù)策劃時即予以充分考慮，保證基準(zhǔn)層控制網(wǎng)點(diǎn)安全有效及投測通道的通暢，以本區(qū)基準(zhǔn)層及最高標(biāo)準(zhǔn)層為上下參照層，首先通過邊角網(wǎng)測回法測定2 個參照層的平面控制基準(zhǔn)是否基本位置關(guān)系吻合，若存在較大差異則對最高標(biāo)準(zhǔn)層軸線網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行細(xì)微調(diào)整。在精度滿足要求的情況下，將基準(zhǔn)層控制網(wǎng)點(diǎn)垂直向上投測至最高標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)行點(diǎn)位比對，點(diǎn)間誤差在2 mm內(nèi)則可認(rèn)為兩者相互統(tǒng)一性良好，再以兩參照層為依據(jù)，逐層對本區(qū)標(biāo)準(zhǔn)層軸線網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行重新梳理及定位。

圖1 懸掛式柔性幕墻支撐體系示意

圖2 基準(zhǔn)層控制網(wǎng)點(diǎn)示意

通過對分區(qū)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)層平面控制點(diǎn)的整體調(diào)整，保證了各層控制基準(zhǔn)的一致性，對控制層間環(huán)梁的相對關(guān)系起到了良好的作用，保證了懸掛式支撐結(jié)構(gòu)整體受力滿足設(shè)計預(yù)期，也為后續(xù)上下單元板塊的順利銜接奠定了基礎(chǔ)。

3.2 精確的平面及標(biāo)高控制

本工程外幕墻懸掛式支撐結(jié)構(gòu)體系中，水平徑向支撐穿過內(nèi)幕墻與主體結(jié)構(gòu)連接。為保證內(nèi)幕墻順利施工，其定位必須準(zhǔn)確。同時，由于周邊環(huán)梁為弧形圓管，并自帶轉(zhuǎn)接件，轉(zhuǎn)接件緊靠環(huán)梁焊接，后續(xù)可調(diào)節(jié)余量極小，因此，本工程在樓層環(huán)梁的控制上要做到精益求精。

環(huán)梁安裝采用以徑向支撐為分隔、區(qū)域完成后形成整體的方式，測量則同步跟蹤進(jìn)行。通過對前期環(huán)梁安裝的數(shù)據(jù)累積及出現(xiàn)問題進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)造成環(huán)梁安裝精度超差的原因主要為加工誤差及安裝誤差。加工誤差表現(xiàn)在圓管形狀不規(guī)則、弧度不標(biāo)準(zhǔn)、轉(zhuǎn)接件焊接偏差等方面；安裝誤差表現(xiàn)在焊接造成偏差及整體銜接方面[3-5]。

為了解決上述問題，通過研究，采取了“一個重點(diǎn)，兩層控制，三項標(biāo)準(zhǔn)，循環(huán)復(fù)測”的測量控制方式。

“一個重點(diǎn)”，即嚴(yán)格控制V口部位測量精度，將每層的平面測量控制都在V口處精確定位閉合，偏差在3 個大弧面上分?jǐn)傁?/p>

“兩層控制”，即對環(huán)梁控制及轉(zhuǎn)接件控制同步進(jìn)行。在每標(biāo)準(zhǔn)層25 段環(huán)梁和徑向支撐相交處及無徑向支撐的焊接端共設(shè)置50 個平面測控點(diǎn)，環(huán)梁安裝時，通過對50 個測控點(diǎn)進(jìn)行定位，指導(dǎo)整圈環(huán)梁的安裝焊接。同時對兩徑向支撐內(nèi)一段環(huán)梁的兩端各一個轉(zhuǎn)接件及環(huán)梁中間點(diǎn)的轉(zhuǎn)接件進(jìn)行平面及標(biāo)高定位，在滿足后續(xù)安裝精度要求的前提下，反饋給設(shè)計作為后續(xù)施工調(diào)整依據(jù)。該措施有效解決了由于加工原因可能造成的環(huán)梁安裝與后續(xù)板塊安裝之間的矛盾。

“三項標(biāo)準(zhǔn)”，即轉(zhuǎn)接件必須嚴(yán)格滿足3 項控制標(biāo)準(zhǔn)：即徑向偏差為-30～0 mm，環(huán)向偏差為-30～+30 mm，標(biāo)高偏差為-25～+ 25 mm。此3 項標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的采集，均采用現(xiàn)場整體檢查復(fù)測，再反饋至設(shè)計圖紙計算弧形曲面點(diǎn)上各轉(zhuǎn)接件的徑向及環(huán)向偏差。

“循環(huán)復(fù)測”，即對各控制項目均采取跟蹤測量，在每層環(huán)梁安裝完成后進(jìn)行1 次整體復(fù)測，每安裝3 層再進(jìn)行1 次復(fù)測的方法，有效保證了支撐體系的整體性[6,7]。

3.3 懸掛體系的后續(xù)跟蹤監(jiān)測

由于本工程幕墻為懸掛式支撐體系，其荷載由上層桁架結(jié)構(gòu)承擔(dān)，為了保證幕墻在整體荷載加載完成后其位置符合設(shè)計要求，在桁架安裝過程中進(jìn)行了預(yù)起拱，為了驗證起拱受荷載的影響、幕墻支撐體系本身變形等設(shè)計數(shù)據(jù)，為后續(xù)分區(qū)起拱及支撐體系安裝提供參考數(shù)據(jù)，本工程對完成后的分區(qū)幕墻支撐體系進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測。

每區(qū)的跟蹤監(jiān)測在本區(qū)基準(zhǔn)層及最高標(biāo)準(zhǔn)層兩層進(jìn)行實施，在監(jiān)測層的豎向吊桿上設(shè)置監(jiān)測標(biāo)記，監(jiān)測時測量樓層核心筒立面標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)與監(jiān)測標(biāo)記的高差，通過不同時期的高差比較來判斷其變形值。例某區(qū)在荷載加載完成后進(jìn)行的一次監(jiān)測結(jié)果為：環(huán)境溫度15 ℃，基準(zhǔn)層變形量為向下9～15 mm，最高標(biāo)準(zhǔn)層變形量為向下0～5 mm。最高標(biāo)準(zhǔn)層變形量基本反映了上層桁架體系在荷載情況下的下沉情況，基準(zhǔn)層與最高標(biāo)準(zhǔn)層變形量的差值約為10 mm，結(jié)合同期內(nèi)對于主樓核心筒壓縮變形監(jiān)測的結(jié)果，該區(qū)段壓縮值為1～2 mm，則可判斷本區(qū)幕墻懸掛式支撐結(jié)構(gòu)在荷載情況下的自身變形為8～9 mm。同時，從另一個側(cè)面證明了本區(qū)垂直滑移支座安全有效，本區(qū)幕墻支撐結(jié)構(gòu)具有良好的豎向柔性。

4 測量控制研究的效果及意義

通過科學(xué)的研究實驗，本工程在懸掛式柔性幕墻支撐體系安裝上總結(jié)出了一套行之有效的、針對性強(qiáng)的測量理論及方法，并取得了良好的效果，為本工程外幕墻系統(tǒng)的順利安裝作出了巨大的貢獻(xiàn)，也為類似工程提供了借鑒。