国家体育场钢结构桁架柱拼装施工测量

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1、国家体育场钢结构桁架柱拼装施工测量沈李强 万里程提  要：本文主要从测量手段和测量工艺两方面阐述了国家体育场钢结构工程桁架柱的拼装测量，切实保证了钢结构拼装精度，为钢结构的安装提供了有力保障，期望对类似工程施工提供参考。关键词：钢结构、桁架柱、拼装测量、MetroIn三维测量系统1工程概况国家体育场空间钢结构由24榀门式桁架围绕着体育场内部碗状看台区旋转而成。结构组件相互支撑、形成网格状构架，组成体育场整体的“鸟巢”造型。 国家体育场钢结构主要分为：桁架柱、主桁架、立面次结构、顶面及肩部次结构、钢楼梯等，钢结构采用分段高空散装的安装方法。结合体育场钢结构的结构形式，钢结构分段较为复杂，每个分

2、段单元体积庞大、组成杆件众多，如：每段桁架柱拼装占地长、高、宽都为25米左右，有20多个直杆件和10多个复杂节点拼装而成；每跨立面次结构拼装占地长、宽分别为60米、33米7左右，有30多个直杆件和10多个复杂节点拼装而成。为了保证钢结构顺利安装，最终保证钢结构的安装精度，国家体育场要求对各个部位的钢结构都要进行地面拼装，因此拼装的精度直接影响着钢结构安装的精度和安装效率。国家体育场桁架柱共24根，每根桁架柱由菱形内柱、外柱及腹杆组成，桁架柱的整体结构外型为上大下小的倒三棱椎结构。桁架柱结构复杂、外形尺寸较大，平躺高度达30多米，最重桁架柱重量重达700多吨，根据钢柱的现场安装方案，每根钢柱分

3、为二段进行吊装，从保证施工质量要求考虑，钢柱必须进行整体拼装，才能保证分段安装接口处的精度要求；从方便吊装角度考虑，钢柱现场拼装采用在平台上以外柱外侧为胎架面卧拼的方法进行整体拼装。国家体育场桁架柱拼装测量工作，采用常规测量与 MetroIn工业三维测量系统是相接合的方法，单个部件的就位采用Leica TCA1800全站仪测量，拼装单元的整体检测采用MetroIn工业三维测量系统。将制作合格的部件运至现场后，通过设计图纸计算出各个部件之间的相对位置关系，并在已搭建好的胎架基础上将其调整、拼装至正确的位置，使拼装完成后的整体空间几何特性满足安装要求。2MetroIn工业三维测量系统上下段桁架柱

4、分开拼装的质量控制关键点为对接接口的坐标偏差值及因该偏差产生的对接焊接质量和外观质量的影响，因此严格控制上下段对接接口的空间坐标是控制该节点质量的有效手段，针对国家体育场钢结构工程的特殊性，拼装定位、测量采用了MetroIn工业三维测量系统，并且在拼装就位过程中配备了同型号的全站仪进行构件空间坐标的实时测量，保证拼装控制精度。MetroIn工业三维测量系统是由信息工程大学测绘学院工业测量中心研发，并成功的应用于多个领域。国家体育场“鸟巢”钢结构工程利用MetroIn工业三维测量系统进行拼装单元最后的整体检测。    MetroIn工业三维测量系统是以两台以上电子经纬仪或单台全站仪为传感器而构

5、成的空间三角交会法/极坐标法空间坐标测量系统。主要用来采集空间点（被测工件等）的三维坐标数据，并对测量数据进行管理及点、线、面的几何计算与分析，还具有数据的输入、输出和用户应用软件等功能。2.1MetroIn工业三维测量说明7（1）安置仪器于M1站点，与计算机联机采集测量1、2、3、4各点三维坐标。（2）测量公共转换点P1、P2、P3、P4点。（3）仪器迁站至M2站点，采集测量5、6、7、8各点三维坐标。（4）测量公共转换点P1、P2、P3、P4点。（5）计算整理出具测量报告。2.2测量前的准备工作：（1） 提前查看现场的环境是否能满足测量作业的顺利正常进行。（2） 编制切实可行的测量方案。

6、（3）查看仪器设备的使用状态及各种附件是否装配齐全；准备详实、可用的施工图纸。（4） 将理论数据输入计算机，并以相应的格式保存。 2.3操作步骤：（1） 现场选择适宜的地点安置全站仪，并对仪器的通讯参数、显示纪录格式、ppm改正值进行设置。（2）将计算机与全站仪用LINK电缆在仪器关机状态下连接起来，在运行联机模块之前还必须手动方法让仪器开机，并在主菜单下进入测量对话框，然后再进行联机测量。在联机测量模块的所有定向及测量功能均要求仪器处于测量状态，否则会出现联机失败或得不到正确的测量数据。（3）在计算机上启动MetroIn模块，在联机状态下进行测站相关设置并初始化测站。（4） 进行单向点、定

7、向点测量，并将采集到的数据存入计算机中。（5）MetroIn 测量模块当只设一站时，无需进行定向测量或定向解算即可进行测量。当用单台全站仪构成的工业测量系统对大型物体进行测量时，由于物体目标尺寸或者外形等原因，一次设站不能包含所以的测量点，造成有些点测不到，此时需要搬站。当在第一设站A处测量了物体的正面，欲测量物体的侧面则需要将仪器搬动至B处，在第二设站B处测量物体的侧面。在搬站时相应地需要在软件“测站设置”