上海寶冶集團有限公司 上海 200941

引言

安陽市文體中心建設(shè)工程項目體育場地處安陽市文昌大道以南、中華路以東。該單體設(shè)置40000座席，建筑高度46.9m，總面積約39792m2。該體育場外形經(jīng)典，形體大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整體水平投影面形狀為一個橢圓形。地上4層，無地下室，看臺為混凝土框架結(jié)構(gòu)，罩棚為鋼結(jié)構(gòu)懸挑結(jié)構(gòu)，分為主承重結(jié)構(gòu)體系、屋面立面支撐體系、屋面立面環(huán)梁結(jié)構(gòu)體系三大部分。主承重結(jié)構(gòu)由76榀正三角形管桁架組成，最大跨度45m。

根據(jù)安陽體育場鋼結(jié)構(gòu)的施工工藝和施工順序，施工測量的主要內(nèi)容有：施工控制網(wǎng)布設(shè)、胎架，管桁架拼裝測量、支撐胎架測量、主桁架和尾桁架定位測量、支撐胎架卸載變形監(jiān)測等。

1 施工控制網(wǎng)的布設(shè)

1.1 平面和高程控制點測量

控制網(wǎng)布設(shè)是最基本，也是最重要的施工測量工作[1]。施工場地有限，在施工控制網(wǎng)布設(shè)時，測量控制點精度、數(shù)量、位置和是否方便使用，需要精心科學(xué)合理設(shè)計。若測量控制點數(shù)量過少，無法全面、精確對整個工程進行控制，還可能造成控制點離構(gòu)件定位點過遠或無法通視，需要進行加密控制點使定位誤差較大；若測量控制點過多，不僅浪費測量資源還會造成控制網(wǎng)邊長較短，形成以短控長的不利觀測條件[2]。

控制點的位置選擇應(yīng)避開地下管線，拼裝作業(yè)區(qū)，遠離大型施工機械運行路線。經(jīng)實地踏勘并結(jié)合施工場地布置圖和體育場結(jié)構(gòu)形狀，在體育場的外圍布置6個，內(nèi)場布置3個控制點，組成的平面和高程鋼結(jié)構(gòu)施工控制網(wǎng)如圖1所示。為了提高控制網(wǎng)精度，消除儀器和棧板對中的誤差，6個控制點都采用強制對中方式設(shè)置如圖2。

圖1 體育場施工控制網(wǎng)

圖2 強制對中控制點

1.2 控制網(wǎng)的保護

為了保證在施工全過程中測量控制網(wǎng)的保存和穩(wěn)定?？刂泣c埋設(shè)在凍土層一下，現(xiàn)澆1.2m×1.2m混凝土標石基礎(chǔ)，同時鐵欄桿加以圍護，并標示明顯標記。

1.3 控制網(wǎng)的復(fù)測

為監(jiān)測控制網(wǎng)穩(wěn)定狀況，保證觀測精度一致，平面和高程控制網(wǎng)每三個月進行1次復(fù)測，每次復(fù)測使用同一臺儀器，用同樣方法和技術(shù)要求觀測，內(nèi)業(yè)用同樣方法進行平差。對控制網(wǎng)的穩(wěn)定情況準確掌握，為施工測量工作提供保障。

2 胎架和管桁架拼裝測量

2.1 胎架拼裝

對場地進行平整，原素土層壓實，鋪300mm厚級配碎石，碾壓整平。用全站儀按原始控制點布設(shè)各拼裝區(qū)域加密控制點及高程，放樣出拼裝胎架各支撐點位置與高程，根據(jù)構(gòu)件重量級選用H200×200×8×12搭設(shè)胎架，如圖3所示。

圖3 體育場拼裝胎架

2.2 管桁架拼裝

構(gòu)件進場后進行管桁架拼裝，汽車吊順序?qū)⑸?、下弦桿吊至拼裝胎架支撐點位上，用全站儀復(fù)測無誤后將桿件臨時固定于胎架之上，吊裝弦桿及腹桿，可采用手拉葫蘆進行局部位移調(diào)整，拼裝完成復(fù)測無誤后進行整體焊接。預(yù)拼裝完成后，第三方認證檢測合格后用皮尺、水平尺等測量工具，對完成桁架進行對角線、垂直度、彎弧度等進行終檢，檢測合格后完成脫胎工作。

3 管桁架屋面的安裝測量

3.1 臨時支撐胎架測量

根據(jù)設(shè)計圖紙坐標預(yù)埋每榀內(nèi)場和外場臨時支撐底座埋件，臨時支撐構(gòu)件進場，進行拼裝帶拼裝完成后，在底座埋件上焊接底座，底座完成后再吊裝拼裝好的臨時支撐，進行位置，垂直度校正，并焊接好支撐主桁架支撐模板，模板標高為下弦端點底標高，并放出下弦支撐位置，以便主桁架吊裝定位。

3.2 屋面主桁架和墻面桁架定位測量

將拼裝好的主桁架吊到支撐模板下弦支撐點位，全站儀提前架好，后視完測量上弦端點坐標，將實測數(shù)據(jù)與設(shè)計數(shù)據(jù)進行比較，進行校正調(diào)節(jié)，直至誤差到允許誤差范圍內(nèi)，進行焊接加固，加焊加固好后，吊車摘鉤后再實測數(shù)據(jù)與設(shè)計數(shù)據(jù)進行比較，若誤差在允許范圍以內(nèi)，再進行尾桁架吊裝，拉桿，次桁架，環(huán)桁架焊接拼裝。

如圖4所示，A、B、C點為桁架上弦中心線端頭點；D1、D2為桁架下弦中心線端頭點。利用全站儀測量桁架的A、B、C、D1、D2五個細部控制點空間坐標，具體操作如下：

（1）利用Tekla或CAD三維軟件獲得上述控制點坐標；

（2）在適當?shù)奈恢眉茉O(shè)全站儀，并精確調(diào)平，建立測站；

（3）小棱鏡的司尺人員在一個已知控制點上架設(shè)Min小棱鏡，然后工作站（操作全站儀的地點）的人員將本項相關(guān)參數(shù)設(shè)置到符合測量的狀態(tài)（如棱鏡的常數(shù)等等）；照準Mini小棱鏡進行測量定向；

（4）照準各測量細部點上的反光貼中心進行觀測調(diào)整，直至滿足要求。

圖4 管桁架定位測量示意圖

4 支撐胎架卸載變形監(jiān)測

大跨度鋼結(jié)構(gòu)及懸挑鋼結(jié)構(gòu)安裝的普遍做法是對構(gòu)件進行分段吊裝，結(jié)構(gòu)安裝、校正、焊接完成后，再進行臨時支撐架體系卸載。支撐架體系卸載的過程實際是結(jié)構(gòu)由支承體系向自承重體系轉(zhuǎn)化的過程[3]。因此，支撐卸載工作關(guān)系到結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量和施工安全，十分關(guān)鍵。

本項目采用MIDAS GEN結(jié)構(gòu)計算軟件對卸載過程進行模擬，對卸載方案進行優(yōu)化分析，結(jié)合施工場地的實際條件和結(jié)構(gòu)特點，確定最終卸載方案。在卸載工程中要遵循分階段卸載、變形協(xié)調(diào)、逐級循環(huán)進行。在卸載時，支撐胎架分級同步卸載，按變形大的先進行卸載，變形小的后進行卸載，以免引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力突然變化同時需要確保結(jié)構(gòu)體系內(nèi)的桿件應(yīng)力在允許應(yīng)力范圍內(nèi)，避免支撐的內(nèi)力出現(xiàn)屈服、破壞現(xiàn)象同時避免下部看臺梁因內(nèi)力過大出現(xiàn)過寬裂紋，甚至破壞。

根據(jù)本項目自承重體系結(jié)構(gòu)特點，懸挑段為變形最大位置，因此整體卸載要從內(nèi)圈臨時支撐位置開始，向外側(cè)四叉支撐柱方向進行。按結(jié)構(gòu)分析確定的卸載量大小，先對結(jié)構(gòu)變形較大處的臨時支撐上部的標高調(diào)節(jié)裝置進行卸載調(diào)整，再對結(jié)構(gòu)變形最小處的臨時支撐上部的標高調(diào)節(jié)裝置進行卸載調(diào)整，按此順序依次進行，直至結(jié)構(gòu)體系完全受力。卸載主要通過切割支撐短柱來實現(xiàn)，經(jīng)計算，桁架卸載最大下?lián)?07mm，卸載共分5次進行。每次使用割刀割除頂部支撐約20mm，待主結(jié)構(gòu)完全穩(wěn)定后間隔30分鐘，觀察結(jié)構(gòu)受力及穩(wěn)定性。卸載時需嚴格按照規(guī)定卸載量分級卸載，保證整個結(jié)構(gòu)體系平穩(wěn)轉(zhuǎn)換，過程中需測量監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常位移，需停止卸載，分析結(jié)構(gòu)位形變化特點，調(diào)整卸載順序及卸載量，直至桁架脫離支撐系統(tǒng)[4]。

5 結(jié)束語

空間懸挑管桁架罩棚廣泛地應(yīng)用于大型體育場中，管桁架的拼裝難度大、精度要求高，且在安裝前后需要分別同土建和裝飾專業(yè)進行工序交接，對結(jié)構(gòu)安裝精度有著極高的要求。通過測量技術(shù)對管桁架的拼裝與安裝進行控制，重點把控施工控制網(wǎng)的布設(shè)、管桁架拼裝測量、支撐胎架測量、主桁架和尾桁架定位測量、支撐胎架卸載變形監(jiān)測等。