[浅谈大跨度钢结构建筑基础控制网施测] 大跨度钢结构

　　【摘 要】结合大跨度钢架结构厂房控制网施测及施工放样实践，就建立大型钢架结构工业厂房控制网、精准施测厂房轴线及放样钢立柱地脚螺栓的方法和措施进行交流，供同类建筑探讨参考。
　　【关键词】大跨度钢架结构；建筑基础；矩形控制网；地脚螺栓；杯型基础
　　一、引言
　　钢架结构是建设部2005年推广的“建筑业十项新技术”之一。大型钢架结构厂房跨度大，钢柱均匀分布，要求相对位置精确、受力均匀，结构严谨，上部建筑主要由钢立柱支撑。在施工过程中，若出现钢立柱间距超差，会使整个钢架结构因牵制而失去平衡，引起钢柱弯曲变形或折断，引发垮塌事故，必须严格防止。钢架结构对测绘技术水平也是的严峻的考验。
　　二、大跨度钢结构建筑基础施工程分析
　　大跨度钢架结构建筑基础一般深埋于地下，根据基础及钢柱承载能力，既要抵抗外界风力等因素对建筑的破坏、又要考虑基础抗拔力和钢立柱抗拉抗剪力以及基础沉降等多因素影响，大跨度钢架结构建筑一般用于工业厂房。以案为例，厂房基础最底层是钻孔螺旋扩孔桩、桩上为三个或四个桩组成的承台，上部建筑结构通过钢立柱与承台连接。承台有杯型和螺栓承台两种。螺栓承台内埋设地脚螺栓，地脚螺栓连接钢立柱，立柱上由钢联系梁。杯形承台基础用于预制构件内插，起到支撑和承重作用。
　　按照《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002的要求，桩基础的桩位放样的允许偏差为：单排桩或群桩中的边桩垂直于中心线方向为±10mm，条行基础沿中心线或群桩的中间桩为±20 mm，这个精度只要精心施测不难达到，即使桩位偏差过大，通过上部承台连接成整体，也可得到弥补和纠正。而钢结构施测的关键在于如何保证每一根立柱位置准确、相互平行，并且方位与轴线一致不扭转。刚才说过立柱通过承台上的地脚螺旋相连，只要保证了承台与地脚螺旋位置精度，也就保证了立柱的精度。承台与地脚螺旋放样的依据是其与纵横轴线的关系，轴线精度达到，承台与地脚螺旋的问题也应迎刃而解。建立高精度施工控制网，精确施测施工轴线成了首要解决的问题。
　　本次施测房为一级整体钢结构工业厂房，厂房设计轴线为282m×218m矩形，按照《冶金工业建筑安装工程施工测量规程》《工程测量规范》的规定，测距精度应为1/30000，允许限差长轴线和短轴线分别只有9mm和7mm，即应达到毫米级精度。施工控制网精度还应再高一些。
　　三、钢架结构厂房基础施工控制网设计构想
　　3.1 误差分析
　　建筑物误差是由施工误差（包括构件制造误差、施工安装误差等）和测量放样误差引起的，因钢构件均为预制件，承台施工放样均以轴线为基础，轴线精度决定了最终精度，衡量标准是最终承台上钢立柱的间距，因而放样精度主要取决于轴线精度即控制网的精度。钢立柱间距的是由预埋地脚螺栓控制的，预埋地脚螺栓和承台施工是同时进行的，可以认为，施工误差和测量误差是同时发生的，测量误差决定了施工误差，是同一个误差源。以建筑限差为9mm计，极限误差等于二倍的中误差，则控制网的设计中误差应小于等于4.5mm，若控制网和放样误差对放样点引起误差相同,则控制网和放样误差均可视为总误差的1/2 ，即在 3.2 mm以内，为了保证有一定的精度储备，控制网设计应按2mm精度设计。
　　施工控制网一般布设为矩形，也称矩形控制格网。我们过去用平板仪测图时，首选要根据图幅大小，在聚脂薄膜上打上50cm×50cm、50cm×40cm方里网，以控制展点误差和测图误差，如果我们也能在实地打出高精度的施工方格网，精确放出各轴线位置，则放样承台和地脚螺旋时问题即可得到解决。打方里网有精密坐标尺，施测施工方格网该选用什么设备。
　　3.2 使用仪器设备选择和人员组织
　　大型钢架结构施工控制网精度要求高，关键是测距、测角及测高精度。对施工而言，仪器的选择至关重要。常言到：没有金钢钻,不揽瓷器活。为了满足测距精度选择良好设备，我们在一处平坦场地布设了约300m长的基线，进行测距实验。按40m一个测段，选择了6台经鉴定的2秒全站仪及2把鉴定过的50m钢尺进行实验。各台仪器分别进行分测段、各测段、累计测段及往返测距，分析测段差、各测段和各台仪器测距结果，进行比较对比，通过实践，激光测距比红外测距更稳定更准确。经赛选最终确定了两台激光测距全站仪和固定的两组棱镜，直到施工结束。
　　在人员调配上，人员素质量也决定施测质量。公司挑选了精兵强将，由1名高级工程师，1名技术负责，3名仪器操作熟练、责任心强的技术员组成项目的测量组成员。
　　3.3 施工控制网的测设原则
　　施工控制网一般布设为矩形，也称矩形控制格网。按精度分析本次一等网必须建立一级方格网。施工控制网是在厂区施工控制网基础上布设的。厂区控制网采用静态GPS施测，控制网精度无需质疑。厂房控制网则无法采用GPS施测，因GPS坐标系统与厂房施工坐标系不一致，静态时不能及时发现点位是否在轴线上，或偏离轴线、偏离多少，而RTK只能达到厘米级精度，必须用全站仪施测。
　　为了保证施工控制网的精度，在施测时必须坚持以下原则：一是保证方格网外框测距限差，二是保证格网外框各边的垂直度，三是保证加密格网的垂直度及每一格网间的距离精确，四是保证直线的直线度，五是测量标志设置稳定，点位小。控制网必须严格精确，因为后面面临纵轴26条，横轴23条、基本跨度12m的精确放样及262承台和285钢立柱施测。
　　3.4 施工控制网的施测
　　在实地施测出高精度的施工控制网，并不是件容易事，过去遇到的工程长度一般不超过100m，宽度也就几十米。而这么大跨度，能象在聚脂薄膜上打方格网测确吗？心里真没底。测绘高工对测绘人员进行了技术交底。首先必须把控制网外框施测准确340m×226m矩形，再在四条边上精分距离，连接对应边距离指标线，控制网内部格网就不会出现大的偏差。因各内分线平行于边线，内部格网只能越来越精确，不会出现距离和角度的偏差。同时规定控制网基线设在厂房东边，以北端基点为基准，所有方向线施测，距离均由东往西测，南北距离由北向南测，其目的是为了消除仪器自身测距误差，因起始于同一边，所测分段距离应处于同一精度，即每一分段两点的连线与起始边平行。另外所有控制点分两次定测，初测时埋石，精测时定点。