上海环球金融中心超高层(492米)复杂体系巨型钢结构安装成套技术之施工测量技术

上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术主要施工技术117第八章测量控制1.测量控制的重点与难点（1）本工程主楼高492米，属超高层建筑。随着楼层的增高、筒体的收敛，主楼高处受到风、现场施工塔吊运转、温差等影响引起晃摆，因此合理选择控制点引测时间和分段传递的高度，保证轴线控制网的垂直引测精度，建立一套稳定可靠的测量控制网是本工程测量工作的重点。（2）本工程钢柱、桁架、巨型斜撑构件截面大、板材厚、焊口多，焊接收缩引起钢柱垂直度发生变化。对钢柱垂直度采取外偏预控，是本工程测量工作的难点。（3）本工程施工过程的楼层高度压缩变形、底板沉降需提前考虑对策。2.平面控制网的建立本工程结构平面几何尺寸随着高度增加而变化，从地面的正方形变化为六边形至顶部变为长方形，测量控制网的点位位置随结构形状的变化作相应的调整。2.1.1-57层平面控制网首层（±0.000M）楼板浇筑完毕，混凝土达到一定强度后，在二级控制网的基础上，将控制点引测至主楼内建立8个内控点，内外筒各4个点，如图1所示：A点向西距Y9轴500mm、B点向南距X9轴500mm、C点向东距Y9轴500mm、D点向北距X9轴500mm；垂直方向距离核心墙面均为300mm。使用区段为1－57层。X17X16X15X14X11X12X13X10X9X8X7X6X5X2X3X1Y17Y16Y14Y12Y13Y11Y9Y10Y15Y7Y8Y6Y5Y4Y2Y3Y1X4D1D3D2C1C3C21-57层测量控制网平面布置图2.2.57-78层平面控制网由于二、四区结构平面向内收缩，且筒内钢结构安装高度低于核心墙施工高度。下部投测到57层的原有轴线控制点位置调整，A点向西距Y9轴450mm、B点向南距X9轴450mm、C点向东距Y9轴450mm、D点向北距X9轴450mm；垂直方向距离核心墙面均为300mm。上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术主要施工技术118F61层核心筒测量控制网平面布置图ABCD57－78层测量控制网平面图2.3.78-96层测量控制网由于79层以上内筒D1、D3轴线的混凝土核心墙改为钢桁架结构，内外筒钢结构同步吊装，土建在钢结构安装之后施工。外筒控制点为矩形A’-B’-C’-D’，内筒控制点为矩形E-F-G-H，点位平面布置见下图：上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术主要施工技术11978-96层激光控制网平面图2.4.96－101层测量控制网将下部投测到96层的A、B、C、D四个控制点，通过转角测距测放出E、F、G、H四个通视闭合的新点，用于96-101层F钢结构的测量校正。其中E点东北方向在T2轴线上、向西北偏D3轴线975mm；F点西南方向在T8轴线上、向西北偏D3轴线975mm；G点西南方向在T8轴线上、向东南偏D1轴975mm；H点在东北方向在T2轴线上、向东南偏D1轴975mm。上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术主要施工技术12096层测量控制网平面布置图3.轴线控制网垂直传递本工程采用苏一光1/45000的激光铅直仪垂直引测轴线控制网，具体操作方法如下：（1）架设激光铅直仪于控制点上，仪器整平、对中，通知上方安置激光接收靶，做好投点准备。（2）接通激光电源，打开激光器，上方人员收到激光后，通知仪器操作人员进行调焦，待光斑直径达1～2mm时，由下方测量人员将激光铅直仪缓慢作360°水平旋转，以消除水平轴、视准轴误差影响。（3）测量人员在激光接收靶上用笔描光斑的移动轨迹，由于旋转仪器操作用力的影响，图形轨迹近似圆形。如圆形轨迹直径大于20mm时，再次精确调整仪器重作一次，以圆形轨迹的直径在5mm左右为好。确定圆心点，此点即是本次引测的平面坐标控制点。（4）依据同样的方法引测各点，待四个控制点全部向上投测后，进行点位之间的角度和距离的闭合检测，调整闭合差，确定所投点楼层的测量控制网，相对误差精度可达到1/20000以上。控制点的引测示意见下图:上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术主要施工技术121轴线控制点竖向投测示意图上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术主要施工技术122点位接收架与控制点校核4.标高控制与传递施工过程标高采用钢卷尺丈量，每50米分段中转传递，为便于标高控制，分段中转后的基准标高点不考虑施工过程出现的底板沉降和楼层压缩变形影响。内外筒的竖向变形不同步，但顶面施工标高始终保持水平。5.钢柱、桁架用全站仪快速测量定位倾斜钢柱、巨型斜撑主要用全站仪测量定位，配置电脑和AutoCAD绘图软件，按照1:1比例绘图，捕捉要定位的点位坐标，将设计坐标值依编号存入全站仪中，操作人员利用仪器具有的测量放样程序，测量构件上的控制点坐标，仪器显示该点的坐标偏差值，校正人员及时进行校正。以91层铸钢节点的校正来介绍全站仪快速测量定位技术：铸钢节点吊装完，测量校正人员根据铸钢件上点的三维坐标，对铸钢节点进行校正，方法如下图：仪器点和观测点布置图激光接收靶全站仪校核控制点1、全站仪测站点，布置在内筒桁架边2、铸钢节点观测点，用全站仪测量三维坐标值上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术主要施工技术1236.顶部结构测量校正91FL到顶为全钢结构，易受温差、塔吊运动等影响，经常有轻微晃摆。对施工测量控制点进行多次重复投递，以保证点位精度。操作步骤如下：顶部结构测量控制示意图第一步：在主制点布置楼层架设激光铅直仪投测激光点。观测数据告诉校正人员，校正铸钢节点轴线和标高偏差。上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术主要施工技术124第一步96层向上激光投点第二步：中部中转层接收激光点，架设全站仪与棱镜。第二步中转层接收点转投控制点第三步：在施工层架设全站仪，对准中转层全站仪投入校正。测量校正仪器后视棱镜控制点引测上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术主要施工技术125第三步校核完成后投入测量校正第四步：测量校正中根据施工现场情况，多次重复投递中转层激光点，若点位有移动立即调整测量仪器。施工中，测量仪器、控制点接收靶临时连接固定在钢梁、钢柱上。仪器、控制点临时连接示意图施工中，对控制点位置晃摆情况进行监控，经早、中、晚观察，发现12点到14点之间的最大变化≤6mm，点位轨迹沿东西方向变化。其余时间最大变化在3mm内，点位轨迹也是沿东西方向变动。东南北西运动轨迹东南北西运动轨迹一般情况下运动轨迹12～14点运动轨迹顶部结构控制点位置变化示意图（1mm/格）根据上图和塔吊所在位置分析，顶部结构通过胎架连成一体后，晃动幅度小，主要是受温差变化、塔吊运行影响，点位变化一般情况下≤3mm，中午时段两小时内温差变化影响稍大。施工层与钢柱上临时固定激光接收靶中转层措施架与梁面固定上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术主要施工技术126塔吊布置位置（91FL）由于措施得力，方法合理，主体结构封顶后，和监理一同复测顶部结构测量定位精度。测得492米顶面最大偏差X、Y方向分别为15、26mm，满足钢结构施工验收规范允许偏差要求。7.变形监测为了掌握大楼沉降、压缩变化规律，在地下室底板布置29个沉降观测点，从6层开始每隔11层左右每层分别在内外筒共布置6个压缩观测点，定期观测。7.1.沉降观测（1）沉降观测点布置在主楼基础底板建立了29个沉降观测点，总包每两月一次进行沉降观测。上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术主要施工技术127沉降点位布置图（2）沉降观测数据整理大楼主体结构于2007年9月2日封顶，至07年11月27日，地下室基础底板面29个沉降观测点部分被遮盖或观测受阻，观测数据如下：点号初次高程（m）本次高程（m）本次沉降(mm)累计沉降(mm)部位1-9.60797-9.71685-10.79-108.88内筒中点7-9.56755-9.64973-7.82-82.18内筒9-9.55549-9.65844-7.65-102.95内筒11-9.55019-9.65731-9.62-107.12内筒13-9.56574-9.66702-10.08-108.72内筒16-9.67628-9.72240-1.80-46.12外筒20-9.56920-9.62760-0.77-58.40外筒24-9.58487-9.65193-2.00-67.06外筒28-9.53499-9.59795-2.87-62.96外筒上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术主要施工技术128上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术主要施工技术129（3）设计院当初分析计算的沉降数据如下：上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术主要施工技术130上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术主要施工技术131基础底板沉降三维等值线（100层）（4）沉降观测结果分析通过沉降观测数据分析可知，主体结构封顶后，中部核心墙下沉较多，最多109mm，平均100mm；外筒平均下沉59mm，最多67mm，与设计院计算沉降外筒75～80mm、内筒80～95mm，结果基本一致。7.2.标高点下沉观测（1）标高下沉观测点布置巨型柱、核心筒墙体以及周边柱受压产生压缩变形，竖向标高发生变化。在主楼的6、17、29、41、52、65、77层内外筒墙体或柱上埋设高度距楼面500mm的观测点。观测点采用定制螺杆埋设，每层对称布置6个。如下图所示：（2）高程传递从19层开始观测，每次从±0.000层的基准标高作观测起点，用全站仪将标高传递至大楼上部的观测楼层，再用精密水准仪测量观测点螺杆球顶的标高，计算压缩值。高程传递利用楼层原有轴线传递的激光预留孔洞采用全站仪直接测高，具体做法如下：上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术主要施工技术132标高基准点垂直引测示意图z2后视标高0z1H=H0+z1+z2仪器架设于首层，确定仪器高度后，通过弯管目镜瞄准仪器上方目标，记录仪器读数Z2高度值,目标点标高H=H0+Z1+Z2。（3）标高点下沉观测数据整理07年9月24日，对最高观测点层的观测成果，主体结构封顶,外筒楼板完成到97层，第6层和77层的下沉观测数据分别如下：第6层标高点下沉观测记录2007年9月24日点号初值（m）本次观测（m）本次下沉(mm)累计下沉(mm)位置6F128.1804928.158030.9722.46外筒6F228.1391428.113161.8825.98内筒6F328.1333628.106361.8627内筒6F428.1316428.10991.2421.74外筒6F528.8845528.864311.2320.24外筒6F628.8376828.817231.3820.45外筒第77层标高点下沉观测记录2007年9月24日点号初值（m）本次观测（m）本次下沉(mm)累计下沉(mm)位置77F1331.77098331.736413.6834.57外筒77F2331.32945331.287845.8141.61内筒77F3331.80785331.767164.9940.69内筒77F4331.77037331.737462.8532.91外筒77F5331.71289视线受阻未测//外筒77F6332.07063332.040403.0230.23外筒根据表中数据分析，第6层观测点外筒平均下沉21mm，内筒平均下沉26mm。第77层观测点外筒平均下沉33mm，内筒平均下沉41mm。（4）设计院提供的大楼各层及累计压缩变形上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术主要施工技术133巨型柱（外筒）角点竖向变形核心筒剪力墙（内筒）角点竖向变形上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型