高层建筑钢结构网架的挠度测量

第４０卷第４期　江西水利科技　ＪＩＡＮＧＸＩ　ＨＹＤＲＡＵＬＩＣ　ＳＣＩＥＮＣＥ　＆ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ　Ｖｏ１．４０　Ｎｏ．４　Ｄｅｃ．２０１４　２０１４年１２月　ＤＯＩ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００４－４７０１．２０１４．０４．１５　高层建筑钢结构网架的挠度测量　万迪文，胡志坚，孙艾林　（江西省峡江水利枢纽工程管理局，江西南昌３３００４６）　摘　要：高层建筑的悬高测量具有一定的难度．为进行高层网架结构挠度测量，本文结合工程实例介绍了利用先进测量仪　器的观测方法，并对水平和斜面网架挠度值计算的方法进行了介绍．　关键词：高层建筑；钢结构网架；挠度测量；挠度值　中图分类号：ＴＵ９７３￣．１３　ＴＵ１９６＋．１３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—４７０１（２０１４）０４—０３０６—０３　网架测量点的测程。　Ｏ引言　１工程概况　网架结构在自重、安装误差、外界荷载及锈蚀等不　利因素影响下容易产生挠度形变。为确保安全，有必要　在钢结构网架总拼完成及屋面工程完成后进行定期的　挠度测量，对较关键且挠度值较大的部位采取腹杆、弦　杆的检查与加固等相应预防与加固措施。　对钢结构网架进行挠度测量的方法主要有：水管　江西省峡江水利枢纽工程位于赣江中游峡江县上　游河段，是一座以防洪、发电、航运为主，兼顾灌溉等综　合利用的大型水利枢纽工程。枢纽总体布置从左到右　为船闸、门库段、泄水闸、厂房，左右坝头采用混凝土重　力坝连接。主厂房和安装间钢屋架屋顶覆盖面积为９　连通器法、几何水准法、贴反射片法、传感器法以及免　棱镜全站仪法等［１１。因峡江水利枢纽工程屋顶网架距地　４８６　ｍ　，建筑结构安全等级为二级，结构设计使用年限　为５０年。网架覆盖面积为４　７４３　ｍｚ．网架耐火等级二　级，耐火极限为１．５　ｈ。网架荷载（标准值）：屋面恒载为　０．５　ｋＮ／ｍ　，活载为０．５０　ｋＮ／ｍ　．基本风压为０．３０　ｋＮ／ｍ　，　面高差为３０．３—３２．５　ｍ，对网架螺栓球或下弦杆进行挠　度测量一般的测量方法很难实现。如采用几何水准法　实施观测难度较大且精度不易保证，而采用水管连通　器法、贴反射片法和传感器法，则因屋顶网架挠度测量　属于悬高测量，会导致布置测点难度较大且成本较高。　在峡江水利枢纽工程屋顶网架悬高测量中我们使用免　基本雪压为０．３５　ｋＮ／ｍＺ（地面粗糙度为Ａ类），下弦静载　为Ｏ．２　ｋＮ／ｍ　。网架结构形式为正放四角锥螺栓球节点　网架，下弦柱点支撑，上下弦网格节点间距均为２．４　ｍ×　２．４　ｉｎ，顺水流方向最大跨度为１６．２　ＩＴＩ．垂直水流方向最　大跨度为１１．７　ｍ，网架矢高９．２　ｍ。主厂房钢屋架屋顶高　棱镜ＴＣＲ全站仪，它具有的优点有：①全站仪照准观测　时，可发射激光可见光斑，提高了在较密集的螺栓球中　找寻观测点的精确性；②全站仪无需在钢结构网架螺　栓球测量点上摆放棱镜，解决了高层建筑网架悬高测　程６２．０　ｍ（黄海高程，下同），厂房室外地面高程３８．７　ｎｌ，　网架高程６９．０—７１．２　ｍ。　量难以布置反射片、棱镜等观测点的困难；③本工程使　用的ＴＣＲ４００系列全站仪测角精度为２”，测距精度为３　ａｒｍ＋２　ｐｐｍ，最大测程８０　ｉｎ，可满足网架挠度测量精度　要求。同时为尽量减小测量误差。引高程控制点至厂房　上下游门机的行走机构操作平台上，可减小全站仪至　收稿日期：２０１４—０８—１４　作者简介：万迪文（１９７８一），男，工学硕士，工程师　２施测过程　２．１高程控制测量　本工程在钢结构网架右侧约２００　ｍ处有水利乙级　坐标控制点，在网架周边场地内以约２０　ｍ的间距布设　第４Ｏ卷第４期　万迪文，胡志坚，孙艾林　高层建筑钢结构网架的挠度测量　３０７　高程控制点。并使用全站仪按二等水准测量要求组成　水准网对水利乙级高程控制点进行引测。钢结构网架　拼装及屋面工程完成后，进行挠度变形观测。开始观测　工程网架挠度观测以网架下弦螺栓球的底部为照准测　量目标。在挠度测量时，将全站仪的激光束对准网架下　弦螺栓球底部，正倒镜观测１测回。得到下弦螺栓球底　前。需要先对引出的基准点进行水准测量，再用全站仪　测量各基准点的坐标和两点之间的距离、高差，然后进　行挠度变形观测点的测量。严密平差计算场内控制点　的高程，确保控制点高程误差小于《建筑物变形测量规　范》中所要求变形点单程高差观测中误差±Ｏ．７　ｍｍ。　部高程。并将挠度观测点号与详细位置绘制草图记录　于观测专用记录本上。本工程网架挠度的观测点相对　应于网架施工平面图的桩号、位置见图１．图中数字编　号表示对螺栓球施测的顺序。为确保免棱镜观测数据　的精度，要求观测点垂直角大于４５ｏ。为尽量减小测量　２．２网架挠度观测　误差，本工程引高程控制点至厂房上下游门机的行走　ＴＣＲ全站仪在网架周边自由设站，在高程控制点　机构操作平台上．将全站仪架设在足够稳定的钢平台　上设置棱镜后，检测控制点的高程无误（检测值与已知　上，风荷载可以忽略不计，同时观测点测点视距尽量不　值之差小于±２　ｍｍ）后进行钢结构网架的挠度观测。本　大于３０　ｍ。　坝横４Ｏ．４０　坝横２ｄ．２０　８Ｏ　图１网架观测点布置图　出网架下弦螺栓球底部中心的高程。再由绘制的网架　３网架挠度值计算　纵、横向下弦螺栓球底部中心高程断面图和下弦螺栓　球中心高程设计值，计算网架两支承间下弦各节点的　依据《网架结构设计与施工规程））ＪＧＪ７—９　１的规定：　挠度值，并结合钢结构网架挠度的控制指标判断网架　用作楼层的网架。挠度控制在短向网架跨度的１／３００；　结构挠度值较大的部位。网架结构通常都比较复杂，对　用作屋盖的网架。其挠度控制在短向网架跨度的　其挠度变形的观测分为水平网架和斜面网架两种形　１／２５０。本工程属于用作屋盖的网架，顺水流方向最大跨　式。　度为１６．２　ｍ，垂直水流方向最大跨度为１１．７　ｍ。依据《钢　３．１　对水平网架进行挠度分析的挠度值计算　结构工程施工质量验收规范｝ＧＢ５０２０５—２００１规定及本　本工程水平网架主要在顺水流方向。最大跨度为　工程招标文件要求：钢结构网架总拼完成后及屋面工　１６．２　ｍ。对水平网架进行挠度值计算时，根据实测的网　程完成后．承包人应分别测量网架结构的挠度值，其实　架下弦螺栓球底部中心高程值，找出最大高程值点，再　测最大挠度值应不超过相应设计值（短向网架跨度的　以该点高程的水平面为基准面，计算出整个水平网架　１／２５ｏ）的１．１５倍。　下弦螺栓球各节点的挠度值。本工程以图１中顺水流　对钢结构网架进行挠度测量后，将网架下弦螺栓　方向坝纵５３８．６轴为例．纵向下弦螺栓球底部中心高程　球底部中心三维坐标ｄａｔ数据文件调入南方ＣＡＳＳ成　断面图如图２，图中纵坐标表示黄海高程，横坐标表示　图软件平台．绘制生成网架顺水流方向和垂直水流方　坝纵５３８．６轴顺水流方向。本网架顺水流方向最大跨度　向跨度的下弦螺栓球底部中心高程断面图。参照本工　为１６．２　ｍ，设计挠度值为６４．８　ｍｍ。最大允许挠度值为　程“网架施工平面图”、“网架下弦布置图”、“网架配料　７４．５２　ｍｍ。根据图２数据中显示。坝纵５３８．６轴顺水流　单”以及“球节点劈面尺寸数据”等图纸资料，逐点计算　方向最大高程为７０．１８　ｍ，最小高程为７Ｏ．１５　ｍ，以最大　３０８　江西水利科技　２０１４年１２月　高程为基准面，则最大挠度值为３０　ｍｍ，故网架坝纵　由选取的基准面（本工程选取主梁梁顶高程６５．０　ｍ作　５３８．６轴挠度值满足要求。本工程对图１中１８个顺水　流方向轴的挠度值进行测量，其中最小挠度值为４　ｍｍ，　最大挠度值为３８　ｍｍ，均符合规范要求。　７３　■　为基准面），依据设计图纸资料计算出斜面网架上各下　弦螺栓球底部中心与基准面的高差值，再由实测高程　值减去基准面高程值，两者的差值即为斜面网架上各　下弦螺栓球底部中心的挠度值。以图１中垂直水流方　７０　＿　６７　向坝横２４．２０轴为例，横向下弦螺栓球底部中心高程断　面图如图３，图中纵坐标表示黄海高程，横坐标表示坝　横２４．２０轴垂直水流方向。本网架垂直水流方向最大跨　霉　＝　＝　２　＿　＝　高程／ｍ　度为１　１．７　ｍ，设计挠度值为４６．８　ｍｍ。最大允许挠度值　为５３．８２　ｍｍ。挠度值计算以图３中最右测点为例，该点　图２坝纵５３８．６轴螺栓球底部高程断面图　设计高程距离主梁梁顶高差为８．３５　ｍ．实测高程为　３．２对斜面网架进行挠度分析的挠度值计算　本工程斜面网架主要在垂直水流方向，最大跨度　７３．３５８　ｍ，实测点与梁顶高差为８．３５８　Ｉｎ．则挠度值为８　ｍｍ。本工程对图１中８个垂直水流方向轴的挠度值进　为１　１．７　ｍ。对斜面网架进行挠度值计算时，先将需计算　跨度的斜面网架投影至网架设计最低高程水平面或自　行测量，其中最小挠度值为６　ｍｉｌｌ，最大挠度值为３６　ｍｍ，均符合规范要求。　／一一／一一一一一　一———一　高程，ｍ量莩童兰　量容器三　ｒ－－喜曼餐嚣童蚤詈蓉墨趸蔓虽　蓉量誊　毯峦峦　爱　Ｆ－．　皇　皇篁　ｔ＇－誓　Ｆ　＇－－　　图３坝横２４．２０轴螺栓球底部高程断面图　如实记录观测结果。在科技高速发展的时代里，对测量　４结语　面对高层建筑网架结构挠度测量存在的观测难度　的精确度要求也随之更高。通过本次测量实例，要求掌　握测量与相关专业的高新技术，努力拓展工程测量的　应用范畴。对实际工程中测量难度较大的，应充分利用　较大、精度不易保证、成本控制、安全保证等实际问题，　本工程经过方案比选和科学组织。使用ＴＣＲ全站仪进　行测量，取得了高效、经济和精确的效果，对相类似的　高层网架结构和桥梁的挠度测量具有参考作用。为真　实反映钢结构网架工程的稳定性和安全性，测量过程　先进的仪器和测量方法。达到规范规定的测量精度要　求，以有效解决工程实际问题。　参考文献：　２００８，２４（１）：３６￣３８．　，　［１］杨爱萍，蒙志超．钢结构网架屋面工程挠度测量探讨［Ｊ］．地矿测绘　中应本着精益求精的原则，认真做好仪器检验率定及　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｇｒｉｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ　ＷＡＮ　Ｄｉ－ｗｅｎ，ＨＵ　Ｚｈｉ－ｊｉａｎ，ＳＵＮ　Ａｉ－ｌｉｎ　（Ｘｉａｊｉａｎｇ　Ｈｙｄ舶一ｊｕｎｃｔｉｏｎ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３００４６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ　ｉｓ　ｄｉｆｉｃｕｌｔｆ　ｔｏ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｈｅｉｇｈｔ　ｏｆ　ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ　ｇｒｉｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，　ｔｈｅ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｈｏｆｉｚｏｎｔＭ　ａｎｄ　ｉｎｃｌｉｎｅｄ　ｐｌａｎｅ　ｇｉｒｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ；Ｓｔｅｅｌ　ｓｒｉｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅ　编辑：张绍付