基于現(xiàn)場實(shí)測的鋼結(jié)構(gòu)安裝精度控制研究

摘要：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件體積與質(zhì)量大，其在加工、運(yùn)輸和安裝過程中容易產(chǎn)生累積誤差，影響建筑的穩(wěn)定性和安全性。為了確保鋼結(jié)構(gòu)安裝的精度，可采用現(xiàn)場實(shí)測技術(shù)與定位精度校正的方式，分析并控制安裝中的誤差。以北京燃?xì)馓旖蚰细跮NG應(yīng)急儲備項(xiàng)目為案例，探討鋼結(jié)構(gòu)安裝中的精度控制要點(diǎn)。通過高精度測量設(shè)備如全站儀和水準(zhǔn)儀等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并修正軸線、標(biāo)高及垂直度的偏差，以減少施工中的返工與調(diào)整工作量，提高施工效率。研究結(jié)果表明：現(xiàn)場實(shí)測和定位修正結(jié)合使用，顯著減少了安裝過程中的累積誤差，確保了鋼柱和鋼梁的安裝精度，保障了整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，可類似高層鋼結(jié)構(gòu)工程的精度控制提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)安裝；精度控制；現(xiàn)場實(shí)測；誤差修正

0" "引言

鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件多為大體積、重型組件，其在加工、運(yùn)輸、安裝過程中可能產(chǎn)生的累積誤差，如果得不到及時控制和修正，將會導(dǎo)致嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)偏差，影響建筑整體的穩(wěn)定性和使用壽命[1]。

精度控制技術(shù)對于保證結(jié)構(gòu)安全、減少施工誤差具有重要意義。精度控制對于鋼結(jié)構(gòu)安裝至關(guān)重要，特別是在高層建筑中，任何小的安裝偏差都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的累積誤差，進(jìn)而影響整個建筑的穩(wěn)定性和安全性。

近年來，隨著高層建筑和大型基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)安裝的精度控制問題成為研究和工程實(shí)踐中的一個關(guān)鍵領(lǐng)域[2]。方興杰等[3]指出，鋼結(jié)構(gòu)施工中，誤差的累積和現(xiàn)場施工條件的復(fù)雜性增加了精度控制的難度。采用高精度測量工具和合理的施工工藝，對于確保鋼結(jié)構(gòu)的垂直度、標(biāo)高和軸線精度至關(guān)重要。

申詩文等[4]指出，通過現(xiàn)場實(shí)測技術(shù)，可以實(shí)時監(jiān)測鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中軸線、標(biāo)高和垂直度等關(guān)鍵參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)偏差并進(jìn)行修正，從而有效減少施工誤差。劉榮才等[5]的研究表明，鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中存在各種誤差來源，如測量誤差、構(gòu)件制作誤差、安裝操作誤差等。這些誤差在施工過程中容易累積，影響結(jié)構(gòu)的整體精度。通過實(shí)測技術(shù)和定位優(yōu)化的結(jié)合，可以識別這些誤差的來源，并采取相應(yīng)的調(diào)整措施，減少誤差的累積效應(yīng)。

為確保鋼結(jié)構(gòu)的安裝精度，本文通過現(xiàn)場實(shí)測與定位優(yōu)化技術(shù)對鋼柱和鋼梁的安裝進(jìn)行精準(zhǔn)控制，從而減少施工誤差，提升整體結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量。在分析高層鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中的精度控制要點(diǎn)基礎(chǔ)上，探討如何通過高精度測量設(shè)備來實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)安裝的精度控制，并最終保障工程的施工質(zhì)量和安全性。

1" "工程概況

本文的鋼結(jié)構(gòu)安裝項(xiàng)目為北京燃?xì)馓旖蚰细跮NG應(yīng)急儲備項(xiàng)目接收站多功能中心的建設(shè)工程。該工程位于項(xiàng)目區(qū)的西南側(cè)，占地面積為632m2，總建筑面積為2451m2，建筑高度達(dá)67.65m，采用鋼框架-中心支撐結(jié)構(gòu)體系。

項(xiàng)目的主要施工內(nèi)容包括鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作、運(yùn)輸及現(xiàn)場安裝。鋼結(jié)構(gòu)安裝對于整體施工質(zhì)量和安全具有重要意義，而精度控制則是確保鋼結(jié)構(gòu)順利安裝的核心環(huán)節(jié)。通過現(xiàn)場實(shí)測技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效減少施工過程中的誤差累積，確保鋼結(jié)構(gòu)的整體安裝質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

2" "鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1" "施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備是確保鋼結(jié)構(gòu)安裝順利進(jìn)行的關(guān)鍵步驟。首先，需完成軸線交接與復(fù)測工作，通過水準(zhǔn)點(diǎn)精確測量，確保標(biāo)高與軸線的準(zhǔn)確性。機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)備同樣重要，主要設(shè)備如汽車起重機(jī)、氣保焊機(jī)、直流焊機(jī)需提前進(jìn)場并經(jīng)過調(diào)試與驗(yàn)收，確保符合施工要求。同時要制定設(shè)備維護(hù)計(jì)劃保障其正常運(yùn)行。

鋼構(gòu)件與材料的進(jìn)場驗(yàn)收是核心環(huán)節(jié)，施工方需對構(gòu)件的數(shù)量、編號和尺寸進(jìn)行嚴(yán)格檢查，并處理可能的運(yùn)輸損壞，確保不合格構(gòu)件不進(jìn)入安裝流程。此外，臨時連接螺栓和安全設(shè)施等安裝輔助材料也需提前準(zhǔn)備并驗(yàn)收，確保施工順利進(jìn)行。

2.2" "施工工藝流程及施工要點(diǎn)

本工程為高層鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目，鋼柱安裝分為6段，包括地下部分。施工工藝流程如圖1所示。第一節(jié)鋼柱自標(biāo)高-2.750.6m，長度為3.35m，第二至第六節(jié)鋼柱長度分別為10.84m、13.065m、16.335m、13.49m和12.345m。

分段施工方式需要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)高度與復(fù)雜性進(jìn)行優(yōu)化，以確保安裝精度與安全性。在第三節(jié)鋼柱安裝完成后，開始施工四層與五層壓型鋼板，以保障上層結(jié)構(gòu)安裝穩(wěn)定性及下部工程安全。

施工嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)與規(guī)范，采用“旋轉(zhuǎn)法”吊裝鋼柱，吊離地面500mm時進(jìn)行初步校正，確保鋼柱與基礎(chǔ)軸線對齊。對接與焊接過程中，使用全站儀和水準(zhǔn)儀實(shí)時監(jiān)測，控制標(biāo)高與軸線偏差。

每節(jié)鋼柱安裝后進(jìn)行扭轉(zhuǎn)調(diào)整和垂直度校正，確保結(jié)構(gòu)精度。鋼梁與鋼柱連接采用高強(qiáng)度螺栓與焊接工藝，確保連接節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定性與抗震性能，從而保證施工質(zhì)量與安全。

3" "安裝精度控制要點(diǎn)

3.1" "鋼柱安裝精度控制要點(diǎn)

3.1.1" "軸線與標(biāo)高的精準(zhǔn)定位

鋼柱安裝前，需確保放線工作準(zhǔn)確無誤。通過全站儀、水準(zhǔn)儀等測量工具，將鋼柱的軸線和標(biāo)高基準(zhǔn)線標(biāo)記在鋼柱兩端，確保軸線和標(biāo)高的精準(zhǔn)性。

標(biāo)高控制線應(yīng)至少在兩面標(biāo)記，以便在安裝過程中隨時復(fù)核。復(fù)測相鄰鋼柱的尺寸，確保兩柱之間的尺寸符合設(shè)計(jì)要求。

3.1.2" "鋼柱吊裝過程中的精確校正

吊裝過程中，采用“旋轉(zhuǎn)法”吊裝法，在吊柱過程中隨時調(diào)整鋼柱的軸線，確保鋼柱中心線與基礎(chǔ)十字軸線對齊。在鋼柱離地500mm時，停止吊裝進(jìn)行初步校正。通過經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀精確控制鋼柱的垂直度與標(biāo)高，使其與設(shè)計(jì)要求一致。緩慢下落鋼柱時，調(diào)整螺栓孔與基礎(chǔ)十字線的位置，確保柱腳與基礎(chǔ)無誤對接。

在鋼柱吊裝到位后，進(jìn)行柱身的扭轉(zhuǎn)與垂直度調(diào)整。通過在鋼柱上下耳板兩側(cè)夾入墊板，調(diào)節(jié)大六角螺栓，使扭轉(zhuǎn)控制在3mm以內(nèi)，確保鋼柱無偏轉(zhuǎn)。垂直度的調(diào)整則通過倒鏈、鋼絲繩等工具，將鋼柱向同一方向牽拉，確保鋼柱整體垂直。垂直度與扭轉(zhuǎn)調(diào)整需逐節(jié)進(jìn)行，以避免累計(jì)誤差過大。

鋼柱初步安裝完成后，使用鋼卷尺丈量兩根鋼柱之間的間距，確保其符合設(shè)計(jì)要求。在柱頂架設(shè)水準(zhǔn)儀，測量各柱頂?shù)臉?biāo)高。若發(fā)現(xiàn)標(biāo)高偏差，可以通過調(diào)整襯墊板或加高墊板進(jìn)行標(biāo)高微調(diào)，確保標(biāo)高控制在規(guī)范范圍內(nèi)。

3.1.3" "誤差累計(jì)的控制

安裝過程中需特別注意每節(jié)鋼柱的定位和連接，確保上下鋼柱對接面緊密貼合，防止累積誤差。在每段鋼柱安裝前，對上下段柱的標(biāo)高與軸線進(jìn)行復(fù)測和校正，避免因安裝誤差導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)偏移。

每節(jié)鋼柱安裝完成后，應(yīng)及時對安裝精度進(jìn)行復(fù)核，包括軸線位置、標(biāo)高和垂直度。在確認(rèn)精度符合要求后立即固定錨栓，并進(jìn)行點(diǎn)焊，以確保安裝穩(wěn)定。同時，確保臨時拉設(shè)的纜風(fēng)繩、固定螺栓等加固措施到位，保證鋼柱的穩(wěn)固性和安全性。

3.2" "鋼梁安裝精度控制要點(diǎn)

3.2.1" "吊裝前準(zhǔn)備工作

吊裝鋼梁前，應(yīng)確保樓蓋梁表面的污物和銹跡清理干凈，特別是連接板和摩擦面需進(jìn)行除銹處理。此外，對鋼梁兩端的螺栓連接孔進(jìn)行檢測，確保與鋼柱的牛腿間尺寸吻合，避免高空對接時出現(xiàn)偏差。這些前期準(zhǔn)備工作能夠?yàn)楹罄m(xù)鋼梁的吊裝和安裝提供良好的基礎(chǔ)。

3.2.2" "鋼梁吊裝過程中的精確校正

鋼梁安裝過程中，確保鋼梁的標(biāo)高與軸線的準(zhǔn)確性是精度控制的關(guān)鍵。在每根鋼梁吊裝到位后，使用全站儀和水準(zhǔn)儀進(jìn)行標(biāo)高和軸線的測量，確保其與設(shè)計(jì)圖紙相符。安裝過程中，需要時刻復(fù)核已完成部分的整體安裝精度，確保不會因某個局部的偏差影響整個結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性。

鋼梁對接時，需要確保螺栓孔的準(zhǔn)確對位。使用沖釘工具將梁兩端孔校正后，再使用普通螺栓進(jìn)行初步固定，螺栓數(shù)量不得少于設(shè)計(jì)要求的30%。在對接和固定完成后，對鋼梁的垂直度和水平度進(jìn)行復(fù)測，確保安裝的準(zhǔn)確性。若存在偏差，及時進(jìn)行微調(diào)。

鋼梁與柱的連接部位需進(jìn)行高強(qiáng)度螺栓的緊固，焊接鋼梁翼板與柱牛腿時，應(yīng)根據(jù)焊接原則對稱施焊，以避免結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中。每次焊接完成后，應(yīng)立即檢查焊接質(zhì)量，確保焊縫均勻、牢固。

鋼梁吊裝就位后，在正式固定前應(yīng)采取臨時固定措施，確保鋼梁在高空作業(yè)中的安全穩(wěn)定。使用纜風(fēng)繩、支撐架等工具將鋼梁暫時固定，確保在后續(xù)安裝和校正過程中不會產(chǎn)生偏移。

3.3" "安裝精度實(shí)測

3.3.1" "精度實(shí)測的作用

在鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中，精度實(shí)測是確保構(gòu)件定位準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的關(guān)鍵步驟。通過使用高精度測量設(shè)備，如全站儀和水準(zhǔn)儀，實(shí)時測量安裝中的軸線、標(biāo)高及偏差情況，能夠及時發(fā)現(xiàn)和修正安裝過程中的誤差。為了進(jìn)一步提升安裝精度，需對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和修正。

3.3.2" "實(shí)測數(shù)據(jù)應(yīng)用

定位修正過程中，通過將測量數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值進(jìn)行對比，識別超差的精度控制點(diǎn)，并對這些點(diǎn)的偏差進(jìn)行系統(tǒng)性校正。優(yōu)化完成后，可將調(diào)整后的坐標(biāo)和誤差數(shù)據(jù)導(dǎo)出，用于后續(xù)施工過程中的復(fù)核和調(diào)整。該數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能不僅能夠?yàn)榘惭b記錄提供可靠依據(jù)，還為后續(xù)的質(zhì)量檢測與驗(yàn)收提供了詳實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.3.3" "實(shí)測結(jié)果分析

實(shí)測的鋼柱中心線X方向偏移量如圖2所示，鋼柱中心線Y方向偏移量圖3所示。從圖2、圖3可以看出，精度校正后，鋼柱中心線的偏移量誤差得到了顯著改善。經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整，偏差點(diǎn)已達(dá)到精度要求，無需進(jìn)一步矯正，省去了施工中的調(diào)整工作量。

4" "結(jié)論

為了確保鋼結(jié)構(gòu)安裝的精度，可采用現(xiàn)場實(shí)測技術(shù)與定位精度校正的方式，分析并控制安裝中的誤差。以北京燃?xì)馓旖蚰细跮NG應(yīng)急儲備項(xiàng)目為案例，探討鋼結(jié)構(gòu)安裝中的精度控制要點(diǎn)。通過高精度測量設(shè)備如全站儀和水準(zhǔn)儀等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并修正軸線、標(biāo)高及垂直度的偏差，以減少施工中的返工與調(diào)整工作量，提高施工效率。得到的主要結(jié)論如下：

通過應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中的精度控制和定位修正技術(shù)，能夠顯著降低了施工中的偏差。采用高精度的全站儀和水準(zhǔn)儀測量設(shè)備對鋼結(jié)構(gòu)的標(biāo)高、軸線及垂直度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，確保了施工過程中的精準(zhǔn)定位。通過對施工過程中實(shí)時監(jiān)測與修正，有效減少了鋼結(jié)構(gòu)安裝中的累積誤差，保障了整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。

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