GPS靜態(tài)測量日光照射對超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的影響

■鄺建斌

（廈門市工程檢測中心有限公司福建廈門361004）

GPS靜態(tài)測量日光照射對超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的影響

■鄺建斌

（廈門市工程檢測中心有限公司福建廈門361004）

當(dāng)今社會是高層建筑不斷出現(xiàn)的一個時代，鋼結(jié)構(gòu)建筑體系因其自身所具有的自重輕、強度高、施工快的優(yōu)點，與鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)相比，具有"高、大、輕"三方面的發(fā)展優(yōu)勢。但是超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑隨著樓層的爬升，鋼結(jié)構(gòu)建筑因其"高、大、輕"的特點易受外界環(huán)境影響，應(yīng)綜合考慮陽光、溫差等不利因素對鋼結(jié)構(gòu)施工測量的影響。文章結(jié)合廈門市帝景苑項目3#樓鋼結(jié)構(gòu)施工測量的實例，介紹了一種采用GPS靜態(tài)測量來觀測陽光、溫差等因素對鋼結(jié)構(gòu)施工測量的技術(shù)。

超高層鋼結(jié)構(gòu)陽光觀測GPS靜態(tài)測量

1　工程概況與特點

帝景苑項目由國家工程院院士，設(shè)計大師，教授級高級工程師容柏生設(shè)計，項目地塊位于廈門筼筜湖與大海連接的西堤東南，西側(cè)為湖濱西路，南側(cè)是繁華的湖濱南路，北臨廈門島內(nèi)景觀中心筼筜湖，西臨海灣公園，遠眺海景，北望狐尾山、仙岳山，南望鼓浪嶼、東坪山，景觀資源豐富，地理位置優(yōu)越。廈門帝景苑3#樓為矩形鋼管混凝土柱框架-鋼板混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，樓蓋采用型鋼梁和鋼筋混凝土現(xiàn)澆板組合樓板。地下結(jié)構(gòu)四層，地上結(jié)構(gòu)共62層加一層屋頂層，主體結(jié)構(gòu)標(biāo)高范圍-21.060米～245.690米，加頂層構(gòu)造層建筑最高位置標(biāo)高251.100米。對主體工程的測量要求較高，尤其是工程的垂直度按要求層間不得大于±5mm。全高整體垂直度偏差為H/2500，且不得大于±40mm。

2　日光照射對鋼柱的影響

由于日光照射在鋼柱的一側(cè)，鋼柱將會向背光的一側(cè)發(fā)生附加的傾斜位移。尤其是夏季上午9：00～10：00和下午2：00～3：00時，柱兩側(cè)溫差在3？C～10？C，這時可考慮對鋼柱按如下理論公式⊿=a*⊿t*L2/2h進行預(yù)偏，預(yù)偏方向與太陽光照方向相反。示意如下：

鋼柱校正完后，鋼柱在垂直度和軸線位置都校正正確的情況下，如果不考慮焊接收縮影響時往往會發(fā)生較大的焊接變形。施工經(jīng)驗證明，鋼板厚度30mm以上時，梁-柱焊縫收縮一般約為1mm，柱-柱焊縫收縮一般約為2mm左右，每節(jié)柱由于焊接造成的柱頂垂直度位移值約為2mm，故在測量校正時除中心柱外，尤其是對邊緣柱均應(yīng)考慮焊接變形對鋼柱的影響加以進行預(yù)控，包括焊接收縮對鋼柱標(biāo)高、軸線的影響也一樣要進行預(yù)控。所以焊接施工必須在此次試驗過后。

3　工程實例

3.1監(jiān)測方案

本工程采用GPS接收機7臺，3臺作為參考站；4臺設(shè)置在建筑標(biāo)高為150m的鋼柱柱頂上作為監(jiān)測點。3個參考站的周邊環(huán)境較好，無明顯的干擾源。監(jiān)測點由于被設(shè)置在施工建筑頂層面上，位于其側(cè)上方的施工塔吊對信號接收有影響，是主要干擾源，故時間上選擇無鋼結(jié)構(gòu)吊裝工作的工作日。數(shù)據(jù)采集時間是2015年7月30日的上午9點至下午6點，有較強日照，微風(fēng)，天氣狀態(tài)良好。受GPS接收機設(shè)備本身所限，數(shù)據(jù)采樣率被設(shè)置為0.5s。衛(wèi)星高度角限值取15°，按靜態(tài)觀測模式進行觀測，每一小時開關(guān)機一次。同時采用leica TM50型全站儀于建筑物東側(cè)測量東側(cè)兩個監(jiān)測點所在鋼柱的垂直度作為參考。

3.2監(jiān)測結(jié)果及數(shù)據(jù)處理

采用南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件對GPS采集的數(shù)據(jù)做平差處理，獲得10個時段的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，每個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)與參考點坐標(biāo)對比獲得十個坐標(biāo)差值，通過對比參考點與監(jiān)測點的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，參考點與監(jiān)測點的數(shù)據(jù)序列變化的對應(yīng)關(guān)系不明顯。監(jiān)測點時程與參考點時程的變化相比，監(jiān)測點的點位變化幅值明顯偏大。這充分表明，參考點與監(jiān)測點所受的影響不一致，監(jiān)測點所受的影響要遠大于參考點所受的影響。故下圖采用坐標(biāo)差值來表示監(jiān)測點（即建筑物東北角鋼柱監(jiān)測點-EN，東南角監(jiān)測點-ES，西北角監(jiān)測點-WN，西南角監(jiān)測點-WS）。

考察GPS監(jiān)測點整個時程曲線的變化量，水平方向在-20～+10mm之內(nèi)，全站儀的監(jiān)測數(shù)據(jù)則是-16～+10mm之內(nèi)。這表明，GPS監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理的效果是好的。

4　結(jié)束語

本文結(jié)合帝景苑項目3#樓鋼結(jié)構(gòu)測量實例，通過GPS靜態(tài)測量及傳統(tǒng)全站儀測量對比的方式監(jiān)測不同時段日照變形對鋼柱垂直度偏差影響：試驗時間為夏季，由于日光照射在鋼柱的一側(cè)，鋼柱將會向背光的一側(cè)發(fā)生附加的傾斜位移，建筑物東側(cè)鋼柱剛開始向西發(fā)生位移，上午10點過后向東位移，于11點達到最大值，下午4點過后，即日光照射及相關(guān)施工影響較小時達到最小值，振幅達30mm左右，西側(cè)鋼柱由于鋼結(jié)構(gòu)整體發(fā)生傾斜達到最大值的時間提前到10點，但整體變形還是一致的。此次試驗對施工單位鋼結(jié)構(gòu)施工測量具有一定的指導(dǎo)作用。

［1］中華人民共和國建設(shè)部.建筑變形測量規(guī)范.中國建筑工業(yè)出版社，2007，6.

［2］中華人民共和國建設(shè)部.鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范.中國建筑工業(yè)出版社，2001.

TB22［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-234-1