中铁建工集团有限公司 上海 200331

1 工程概况

马鞍山市体育中心位于马鞍山市主城区和秀山新区之间，属甲级大型体育建筑，主体育场看台上覆盖了钢结构罩棚，东西长297 m，南北长433 m，呈椭圆形，总建筑面积为62 044.59 m2，建筑高度47.517 m，座位席36 676个。东西两侧为4 层，北侧为1 层，南侧为3 层，上部为管桁架钢结构和金属板及阳光板屋面（图1）。

图1 马鞍山中心体育场外观

体育场上部钢结构罩棚为径向倒三角桁架双层曲面网壳混合空间网格钢结构屋盖体系。由悬挑主桁架和内环桁架、腰桁架及支撑体系组成，主悬挑桁架最大悬挑长度37 m，根部高度4 m；体育场北侧由于无核心筒，罩棚由4 个树形柱支撑。主伸臂桁架支承于下部混凝土核心筒顶，悬挑主桁架底部与筒体的侧边相连，树形柱穿过1 层混凝土柱支承于基础上。 屋面结构的钢结构梁、桁架、连接板和加劲板所用钢材牌号均为Q345B，支撑主桁架的支座构件、北侧树形柱及支撑采用Q345（GJB）。

2 测量主要内容

测量主要内容见表1。

表1 钢结构安装测量要求

环境温度的变化对结构变形的影响非常复杂，很难精确地加以描述。在大型结构的施工控制中，温度影响可以分为两种：一种是昼夜温差的影响，另一种是季节温差的影响。无论是昼夜温差还是季节温差对桁架标高控制均有较大影响，一般多选择最接近季节平均温度或常温条件下进行测量。

昼夜温差的影响一般在标高控制中亦多采用回避的做法，即对标高起控制作用的施工工序，均要求在温度较均匀的凌晨日出前进行。但遇连续高温的天气情况，由于凌晨的温度仍难均匀，温度的影响难以完全避免，在此情况下，宜采用标高的修正公式来减少日照温差的影响。

季节温差的影响，应设定一个标准温度，将施工过程中实际季节温差对结构的影响在施工控制计算中考虑。

3 平面控制网的建立

3.1 控制网的校核

按照国家一级水准量测要求，对土建施工中预先设定的基准点和轴线控制点坐标进行复核测量，确认高程和坐标的正确性[1]。

3.2 平面轴线控制网的测设

（a）确定统一的平面坐标系统：根据图纸坐标设定，将所有钢结构图面相对坐标，统一换算为大地坐标。

（b）平面控制点的布设：根据本工程的特点，分别对体育场设置控制点如图2所示。

图2 体育场钢结构安装测量控制点布置

（c）在这些点上架设仪器，采用导线测设的方法观测边长和水平角，经平差计算，得到主控制点的精确坐标，测量采取往返观测，角度测量3 测回测定，在方格网的基线上，再按轴线间距对各轴线进行复测[2]。并根据现场实际情况，加密方格网。

3.3 轴线控制网的施测精度要求[3-6]

（a）轴线控制网精度要求：I、Ⅱ级平面控制网按一级导线测量的精度要求。角度采用方向观测法，其主要技术要求，应符合表2的规定。

表2 方向观测法主要技术要求

当采用全站仪测距时，应符合表3所列精度规定。

（b）平面控制网的具体施测办法：按照平面轴网控制点的确立，首先测设椭圆形纵轴两端和中间共4 个控制点，然后测设椭圆形横轴的4 个控制点，最后测设剩余四角4 个控制点，按规范要求做好测量标石标志，在选择好的点位上埋设。

表3 全站仪测距精度规定

3.4 工程测量定位特点和要求

（a）桁架地面拼装定位要求高，要严格焊前、焊后的测量检查制度。

（b）本工程为椭圆形，根据吊装顺序和土建交付工作面的安排，确定测量放线的先后次序，并根据钢结构高空拼装的特点，有针对性地制定细部量测方案。

4 高程控制网的建立

4.1 高程控制网的布设

利用土建结构水准基准点，根据椭圆形结构特征，在体育场场地内外圈每隔50 m建立水准控制点，形成水准基点组，并进行闭合校准，闭合误差应小于为测站数）。

每条水准路线以测段往返高差不符值计算，每千米水准测量高差的偶然中误差MΔ和全中误差MW（mm）为：

式中：Δ——水准路线测段往返高差不符值（mm）；

L——水准测段长度（mm）；

n——往返测的水准路线测段数 。

式中：W——闭合差；

L——计算各W时，相应的路线长度（km）；

N——附合路线或闭合路线环的个数 。

4.2 测设方法

由于本工程看台结构为不规则形状，需要水准测量、三角高程测量2 种测量方法相结合，以满足进度要求。水准测量测定高差的精度高，三角高程测量不受地形限制，施测速度快，本技术采用全站仪配合跟踪杆量高程的方法，既减小了误差，又结合了水准测量置站方便、量测精度高、速度快的特点。

4.3 水准测量的精度要求

测量仪器精度条件见表4；水准测量的施测要求见表5。

5 桁架拼装的测量控制

5.1 测控步骤

表4 测量仪器精度要求

表5 水准测量施测要求

（a）桁架平面位置测设[7]：根据桁架的结构几何形状，在图上测定出地面的投影控制线，然后根据水平投影的相对坐标控制点，在拼装场地内测定出实际的地面投影控制线，并将各主要杆件的连接水平投影点作为控制点，测放完成后，利用极坐标法进行校核。

（b）胎架位置测设：采用图上作业的方式，确定胎架的投影位置，反算为大地坐标后，利用全站仪精确定位胎架水平投影位置。待胎架搭设完毕后，调节所有胎架顶平，确定胎架杆件控制点标高，调整测量误差。

（c）主构件定位：首先定位桁架主杆件并吊装安装；然后测设主杆件间相对位置，临时固定。

（d）腹杆定位：将腹杆放置定位并临时固定，根据上下弦杆件及腹杆待拼件上的点位标记进行整体位置关系的测量并调整；桁架拼装完成后，利用全站仪对桁架各节点进行复核调整；完成后，开始桁架焊接。

桁架拼装精度要求见表6。

表6 桁架拼装精度要求

5.2 拼装胎架测量控制

根据胎架的布置方式和拼装构件的几何特征，确定测量控制点及其控制坐标值→在胎架布置区域内设置临时水准点→在胎架布置区域内设置平面控制网→利用水准测量法测设各控制点的高程值→利用全站仪测设各控制点的平面位置，确定各控制点的空间位置。

（a）拼装主桁架胎架的控制：在每榀胎架放控制轴线，在CAD图中标出轴线与杆件的位置关系。次桁架、径向桁架、墙桁架都以此布设控制线（图3）。

（b）首先用经纬仪和盘尺放出胎架控制线。

（c）根据建立好的控制线，利用经纬仪安装胎架。

（d）拼装桁架，在拼装过程中，用经纬仪对胎架和桁架进行监测。

图3 胎架轴线布设示意

（e）桁架控制节点标记示意见图4。

图4 节点标记

5.3 主桁架定位测量

主桁架高胎架定位V形撑时，先测出桁架的位置，（可测主桁架端头或者V形撑与桁架相连位置坐标），在CAD中反算出V形撑底部位置。

（a）主桁架的定位：以支撑为标高基准，外侧控制V形撑的设计位置，放定位轴线，内侧控制上悬杆两端头三维位置坐标（12 榀），见图5；V形撑后补的外侧与内侧都控制端头上悬管中心的三维坐标（4榀），见图6。

图5 主桁架定位

图6 V形撑后补悬管中心三维坐标

（b）径向桁架控制两侧端头位置坐标。

（c）次桁架、墙桁架、内外环桁架镶补到主桁架上。

（d）环形桁架空中定位，采用全站仪极轴法与投影法双向校核。

5.4 环形桁架安装测量

（a）利用工程软件把要安装主桁架、次桁架、环桁架的定位点三维坐标放出，利用全站仪将桁架的定位点用反射片贴在桁架两端的（侧面中心）端头进去500 mm的位置上，分别为A、B、C、D桁架中间下弦杆上设置1 个观测点E，作为校核观测点及后续使用的沉降观测点，其示意如图图7所示。

图7 观测点示意

（b）分别利用全站仪在控制点（加密控制点）上，并从钢桁架上贴近反射片的地方，利用全站仪测出桁架的三维坐标是否重合，如是，最后固定，如不是，则需再次调整至重合为止。

（c）利用全站仪极轴法和投影法进行校核。

5.5 标高传递

根据土建提供的控制点坐标，利用软件进行坐标转换，在场内转移建立2 个控制点，利用全站仪对临时支撑和结构进行标高测量和控制。

6 安装过程中的测量控制

6.1 楼面控制点位的布置

根据吊装工序要求，本工程主桁架组合共分为29 片进行吊装，故根据土建轴线控制体系，分别在楼面上设定每片桁架的投影控制点，并在楼地面作好标记。

6.2 桁架平直度的控制

以桁架下弦杆中心线水平投影线为控制依据，利用激光铅直仪将地面控制点投测到高空安装平台上，然后在高空平台上架设全站仪进行角度和距离测量，满足精度控制要求后，分别架设仪器于主控制节点处，将中心线测设在每个测量平台上，并用墨线标示。

6.3 下弦控制节点投测

参照体育场看台土建轴线控制网，结合每片桁架的控制点，将桁架下弦投影到平台上，找出投影线与轴线的交点，以此交点为准，控制每榀桁架的平直度。

6.4 桁架标高控制

若胎架在承重后沉降稳定，即进行高程控制，在地面上架设水准仪，后视水准基点，采用钢尺配S3水准仪，将标高传送至胎架上，作好点位标志；选择每分段节点左右两边下弦节点，分别投影在桁架中心投射线上，做好节点标志。

6.5 桁架垂直度观测

桁架垂直度观测采用平移法进行，首先将激光投测点向同一侧平移约1.5 m，得两平移点，在一平移点上架设经纬仪，后视另一平移点，在桁架中间起拱处设立塔尺，用经纬仪纵丝截面的读数，与平移值比较，以此确定桁架跨中垂直度。

6.6 桁架挠度变形观测

（a）桁架就位测量：临时支撑上部设置支撑点，桁架吊装就位后，通过三角高程测量，设定支撑点标高，根据图纸标高要求，利用千斤顶进行微调。

（b）桁架安装复测：桁架前后端定位点、平直度、标高测设完毕，将桁架临时固定，用极坐标法进行二次复测，确保位置正确。

6.7 沉降观测

拼装过程中，拼装胎架需要进行定期的沉降观测，在已经建成的混凝土柱子上找一个基准点，利用经纬仪和水准仪进行沉降观测，每周进行数据记录和整理，数据整理完成后对胎架进行调整和修改。

6.8 温度观测

施工过程中，应根据温度变化，对钢结构进行温度观测；观测时间尽量选择在6：00～9：00、16：00～19：00之间；每周监测汇总整理1 次，进行数据对比和校验。最后，根据温度观测所得数据，与第三方标准观测数据进行对比后，来对吊装进行调整。

7 结语

马鞍山中心体育场通过科学的设定测量方案，对钢结构现场拼装测量、高空吊装测量、钢结构合拢温度、标高、轴线位置、卸载等的测量，控制了钢构件制作和安装偏差，保证了整个屋面的拼装和安装质量。该方法取得了良好的工程实效，顺利确保了工程质量。