钢结构监测专项方案.docx

The final edition was revised on December 14th, 2020.钢结构监测专项方案中国西部国际博览城（一期）项目E/H、F 展馆钢结构监测专项方案中国建筑第二工程局有限公司中国西部国际博览城（一期）总承包项目部2015 年 3 月中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案目 录一、 编制说明. 11. 编制目的 . 12. 适用范围 . 1二、 工程概况. 11. 设计综述 . 12. 钢结构综述 . 3三、 编制依据. 31. 文件依据 . 32. 规范依据 . 3四、 准备工作. 41. 人员准备 . 42. 仪器准备 . 4五、 监测控制网的建立. 61. 平面控制网的建立 . 6 测设准备 . 6 布置原则 . 6 精度要求 . 6 控制网的施测 . 62. 高程控制网的建立 . 8 布置原则 . 8 计算精度要求 . 9 控制网的施测 . 9六、 钢结构安装监测. 101. 监测内容 . 10 施工现场气象监测 . 11 钢结构安装过程变形监测 . 11 支撑架卸载监测 . 122. 监测要求 . 12中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案 监测点布置 . 12 监测的频次 . 13 监测条件及监测时间要求 . 143. 监测的记录 . 14七、 监测质量控制措施. 151. 监测作业应遵循的原则 . 152. 变形监测使用的仪器规定 . 153. 测量精度控制标准 . 15 平面控制施测方法及限差要求 . 15 高程加密控制方法及限差要求 . 154. 监测精度控制要求 . 16中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案一、编制说明1.编制目的为保证工程的总体工期目标，确保钢结构、金属屋面施工顺利进行，监测施工过程中钢结构的影响，特编此方案。2.适用范围中国西部国际博览城（一期）项目 E、F 馆钢结构监测。二、工程概况1.设计综述中国西部国际博览城项目（一期）总建筑面积 万平米。地上展馆建筑面积 万平米，除展馆外设有配套餐饮、会议、办公及相关设备用房；地下室建筑面积 万平米，主要为地下汽车库及部分展馆配套餐饮和设备用房。建成后将成为中西部最大的展览中心，并作为中国西部国际博览会永久会址及大型国际、国内会展举办场地。项目包含 8 个展馆（A、B、C、D、E、F、G、H 展馆）和 1 个交通大厅。8 个展馆为首层展馆和二层展馆，其中，A、B、C、D、E、F 展馆为首层展馆，H、G 展馆为二层展馆。A、B、C、E/H 展馆设单层地下室，展馆横向为三连大跨结构，跨度分别为 63m-49m-63m，63m 跨为室内展馆，49m 跨为室外广场，纵向长约 200m，A、B 区屋面顶标高约 21m26m，C、E 区屋面顶标高约 42m。F 展馆无地下室，横向为 63m-49m-63m-49m-63m 五连大跨结构，各跨功能与其余展馆相同，纵向长约 200m，屋面顶标高约 26m。G、H 展馆为二层展馆，位于 C、E 首层展馆上部。D 展馆多功能厅为类椭圆形，最大跨度约 86m，屋面顶标高约 。交通大厅主要包括北入口大厅、南入口大厅和主入口大厅三区域，标高在 20m70m之间。1 / 16中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案鸟瞰效果图首层展馆及展馆分布示意图二层展馆及展馆分布示意图2 / 16中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案2.钢结构综述本工程地下结构有部分型钢混凝土柱，地上主体为全钢结构，总用钢量约 10 万吨。A、B、C/G、E/H、F 展馆地上为连续大跨结构，竖向包括箱型和圆管钢柱，A、B、F 展馆在展馆柱网外设夹层结构，主要有楼层钢梁及楼层桁架，C/G、E/H 展馆在展馆柱网内设 2 层楼面，楼面下为交叉平面桁架。所有展馆屋面为梭型桁架，通过屋面次梁及柱顶倒三角桁架连接，楼层为钢筋桁架压型板组合楼板，展馆后为钢柱及平面网架。D 馆为大跨度多功能厅，主要有钢柱及双层平面网架。交通大厅主要有主要有梅花柱及曲面网架。本工程钢柱主要为圆管及箱型截面；钢梁主要为 H 型截面，少量为箱型截面；夹层桁架及平面桁架杆件主要为 H 型截面；梭型桁架为无缝钢管，上下弦之间部分斜腹杆为60及80 钢拉杆，63m 跨内为梭型桁架，49m 跨内为鱼腹式平面桁架，两者之间为铸钢连接节点，梭型桁架支座为铸钢滑动支座。交通大厅梅花柱为 3 根圆管组合而成，顶端分叉处为铸钢节点，分叉后为截面为渐变的锥形圆管柱。所有网架为焊接球网架，D 展馆及交通大厅大厅部分为正四角锥平面网架，展馆部分网架弧度较小，交通大厅大部分网架弧度大，最大高差约 50 米。三、编制依据1.文件依据1、中国西部国际博览城（一期）项目钢结构合同协议书；2、中国西部国际博览城（一期）项目钢结构设计施工图；3、施工各相关单位的进度情况及工程总体进度计划要求；4、以往类似大型工程的施工经验及相关的技术文件。2.规范依据1、工程测量规范（GB500262007）；2、钢结构工程施工质量验收规范（GB502052001）；3、钢结构工程施工规范（GB507552012）；4、建筑机械使用安全技术规程（JGJ332012）；5、建筑钢结构焊接技术规程（JGJ812002）；6、钢结构焊接规范（GB506612011）；7、钢结构设计规范（GB500172003）；8、建筑施工安全检查标准JGJ592011；3 / 16中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案9、施工现场临时用电安全技术规范JGJ462005；10、建筑施工高处作业安全技术规范JGJ8096；11、其它相关的现行规范和规程。四、准备工作1.人员准备为确保本工程优质高速的完成，现场设置监测小组，其中测量工程师 1 人，专职测量员 7 人，其余人员若干。测量人员均持有相应的资质或测量工作上岗证。2.仪器准备监测仪器包括测量仪器（主要包括：全站仪、经纬仪、水准仪等）和专用监测仪器（主要包括：温度计、风速仪等）。其中测量的精度对施工安装质量极为重要，而测量仪器的精度又直接影响着测量结果的精确度。为了保证测量质量，特准备了以下科学精密的测量仪器，送指定的计量所检定，送检完的仪器、工具必须保证在符合使用的有效期内，并保留相应的检验合格证备查。1）测量仪器检定测量仪器设备的配置，要求所有测量器具在作业前必须经技术监督部门进行检定，保证测量仪器的实际测量精度合格有效，并报监理工程师验证，方可使用。2）测量仪器检校所有进入施工现场的测量仪器均要进行计量检定，不得使用未经检定或已超过检定周期的测量仪器，每月对仪器进行一次自检,确保其始终处于受控状态。3）投入的测量仪器设备4 / 16职称人数职责测量工程师1主管工程结构整体定位控制和把握、监测资料的管理。专职测量员5主要负责施工全过程的测量技术工作，保障工程顺利有序施工。其余人员若干主要负责监测设备的存放、保管，配合测量人员工作。中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案仪器设备国别制造已使用序号名称型号规格数量产地年份台时数用途备注平面控制网的测设；构件的1全站仪2日本2009拼装及安装定自有位；结构变形topcon GtS-211D检测用于轴线测设、现场拼装2经纬仪4上海2007自有操作架放线测设等苏光 J2-2用于高程控制网的测设及网3水准仪6烟台2007自有架标高的复测DZS3-1等配合水准仪使4塔尺8自有用5棱镜4配合使用自有6789钢尺钢尺靠尺钢卷尺50 米30 米3 米5 米555若干中国中国中国中国2013201320132013测量测量测量测量自有自有自有自有5 / 16中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案五、监测控制网的建立1. 平面控制网的建立测设准备a.收集绘有设计和全部建筑物、构件物、交通线路等的平面综合图，图上应附有一定点位的三维坐标。b.收集建筑场地的测量控制网的有关资料。c.收集施工坐标和测量坐标的系统换算数据。布置原则a.工程开始前，总包应提供现基准点坐标和测量点的标高。根据工程总平面图提供的现场及附近国家（城市）一级控制点的坐标和高程，对现存基准点进行复测，验正基准点资料和数据的准确性，报监理工程师验证。b.复测过程必须是与总包、监理三方共同进行，按国家四等导线测量的要求实施，测算出精度误差。水准基准点的复测，在业主提供的水准基准点上，按规范要求进行联测，精度达到国家四等水准要求。精度要求导线等级精度限差控制网的施测平面控制点的布置根据本工程工程特点，选择 24 个点作为主控点。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。并可根据现场实际情况，加密方格网。6 / 16等 级边长（m）测角中误差（）边长相对中误差I 级10030051/30000II 级5010081/20000中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案测量控制点平面控制点布置图测量方法首级和 II 级控制网采用四等导线的精度要求施测，准确计算出导线成果，进行精度分析和控制点点位误差。I 级控制点的设置按规范要求做好测量标石标志，在选择好的点位上埋设。为了预防标石的沉降，标石的下部先浇灌混泥土，周围做好通向控制网点的道路和防护栏杆，并作好标志。为了保证测量精度，在标石埋设后一周内不得进行观测。由于工程现场施工的影响,有可能致使测量基准标志点产生位移和沉降的变化,要求施工过程中要不定期检查。检查发现误差时，在起算的大地控制点的基础上按导线测量方法进行复测和平差计算。7 / 16中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案I 级控制点标石2.高程控制网的建立布置原则（1）首先对现场已知水准点进行水准联测。（按国家四等水准测量要求）。水准点标石示意图（2）已知水准点经复测，精度满足要求后，在施工现场根据限差要求埋设水准点标石。点位尽量远离基础沉降区及受重型施工机械施工影响的区域，首级水准点桩顶标高应略低于场地设计标高，桩底应低于冰冻层，做好点位标识，以便长期保留。也可把平面控制网控制点的标石中心位置做为水准点之用。为了便于施工测量，整个场地内，东西或南北每相距 100m 左右要有水准点，并构成闭合图形，以便闭合校核。I 级水准基点组可选 8 个水准点均匀地布置在整个施工现场四周形成一闭合路线。II 级水准点采用 M8 膨胀螺栓的钢筋打入砼作为标志。由水准基准点组成闭合路线，各点间的高程进行往返观测，闭合路线的闭合误差应小于5 n mm（n 为测站数）。在水准联测时把 I 级控制点作为首级水准点使用联测，计算出高程值，以方便主楼安装时高程的投测。8 / 16中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案计算精度要求水准测量作业结束后，每条水准路线须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 M 和全中误差 MW。高差偶然中误差 M=14n（ L ） （mm）-水准路线测段往返高差不符值（mm）L-水准测段长度n-往返测的水准路线测段数高差全中误差 MW=1 WWW-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控制网的施测常规水准法（1）水准网观测方法根据总包单位提供的已知水准点 BM，采取常规水准进行一闭合环高差法观测。（2）水准点的标注已知水准点经复测精度满足要求后，在施工现场根据限差的要求在施工区域内外做好水准点标志，要求点位尽量远离基础沉降区及受重型施工机械施工影响的部位用 M8 膨胀螺栓的钢筋打入砼作为标志。M8 膨胀螺栓水准标志结构内水准点标志示意图（3）水准测量的验算程序和限差要求闭合路线的闭合误差应小于5 n mm（n 为测站数）。水准测量作业结束后，每条水准路线须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 M和全中误9 / 16N（ L ） （mm）中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案差 MW。高差偶然中误差 M=14n（L ） （mm）式中：-水准路线测段往返高差不符值（mm）L-水准测段长度n-往返测的水准路线测段数高差全中误差 MW=1NWW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全站仪三角高程测量在工程的施工过程中，传统的测量方法是几何水准测量，水准测量是一种直接测高法，外业工作量大，施测速度较慢。但本工程的高差大的限制，且几何水准测量时钢尺传递误差较大；全站仪三角高程测量是一种直接测高差法，它不受建筑落差大的限制，且施测速度较快，每次测量都不需量取仪器高，棱镜高，给测量过程增快了施测速度和提高点位精度。（1）高程测量的要求a.对施工中所用到的水准仪必须经过相关检测部门的专业检测，并附有检测报告；b.水准测量仪器本身精度应根据等级要求满足下表的条件。水准仪精度要求六、钢结构安装监测1.监测内容钢结构安装监测包含三个方面的监测内容：施工现场气象监测、钢结构拼装及安装过程变形监测、支撑架卸载监测。10 / 16等级望远镜放大倍率水准管分划值243015/2mm2025/2mm（ L ） （mm）中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案施工现场气象监测钢结构安装过程变形监测11 / 16监测位置监测内容监测方法测量设备地面、安装工作面各四个点温度温度计测量TH-201C 温度计测量范围：温度-2050 温 度测 量 精度 ： 小于1 (10 32 ), 小 于 或 等于2(其它)分辨率：2/2%湿度温湿度传感器测量温湿度传感器温度准确度：%湿度准确度：2%或3% RH（2590%RH,25）监测目的1、及时掌握施工现场的气象情况，可为测量和监测时间的选择提供科学的依据，保证测量的精度。2、及时掌握施工现场的气象情况，可保证施工生产的顺利进行。监测位置监测内容监测方法测量设备变形监测钢结构水平位移监测全站仪与百分表测量测程（一般大气条件）：2500 米圆棱镜（GPR1）角度测量精度：距离测量精度：1 毫米+1pp 米/ 秒竖向位移监测监测目的1、通过对施工过程中的监测，可及时获取各施工阶段不同的结构部位变形情况，将监测所获得的数据与事先经过理论计算所获得的变形数据进行比较，及时调整施工和安装变形误差，保证施工的正常进行和建筑物尺寸的准确。中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案支撑架卸载监测（1）卸载监测内容支撑架监测是卸载过程中一个重要环节，其结果不仅能体现结构安装质量，又能为结构分析提供参考依据。支撑架卸载监测内容主要包括网架的竖向位移与侧向水平位移、支座的水平位移等。（2）监测测量方案1）在支撑架卸载放前，用全站仪测量各分块的初始状态参数。2）根据结构特点，合理布设监测点，在网架一侧设置全站仪，监测构件位移；在网架表面布置应变片，监测构件截面应力变化。3）在支撑架卸载过程中，测量每级卸载结束后的各监测参数，并及时提交于指挥人员，判断卸载过程的结构安全性。4）在支撑架卸载后三天内，对各监测参数继续进行监测，并作好记录。5）在卸载过程中，发现千斤顶下降量超过预定值时，立即停止，寻找原因，采取对应措施，确保释放安全。（3）卸载方法卸载监测采用稳定、直观、可靠的传统测试方法测试手段。传统测试方法主要采用拉线法，倾角仪，直观量测，并配以水准仪、全站仪等方法。2.监测要求监测点布置根据设计及规范要求，梭形桁架共设置 4 个监测点（两端各一个，中间两个），网架根据规范要求，按跨度等级分若干个监测点，具体监测点的位置如下图所示：12 / 16中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案钢柱监测点网架监测点布置示意图 1钢柱监测点网架监测点布置示意图 2监测点监测点梭形桁架监测点布置示意图监测的频次所有监测点设置完成后，按以下时间段进行监测：13 / 16监测点中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案（1） 梭形桁架拼装完成时；（2） 梭形桁架安装完成时；（3） 梭形桁架区域金属屋面安装完成时；（4） 网架拼装完成时；（5） 网架安装完成时；（6） 网架区域金属屋面安装完成时；（7） 温度、湿度每天一次；（8） 风速每天随机抽查。监测条件及监测时间要求（1）监测条件为满足监测成果的精度要求，必须在外界条件许可的情况下进行测量工作：1、雨、雪天及暴晒天气时不应进行监测工作；2、风力大于 4 级应停止监测工作；3、恶劣气候下不宜进行监测工作。（2）监测时间应尽量选择温度变化小的时机进行测量，力求将温度、日照对施工控制的影响降低到最小限度。3.监测的记录应保存施工期间所有监测点的监测数据记录，并进行必要的数据处理，同时在检测过程中必须由监理旁站，要求在监测日之后三日内形成监测数据报告，报告必须包括以下内容：（1） 测量单位；（2） 测量人员姓名；（3） 旁站监理签字；（4） 天气状况，包括温度、湿度；（5） 测量数据与设计参考数据的偏差值。报告应以打印文本的方法提交，并以电子表格的方式累积各项测量数据，以便利用图形来显示已建成结构每个测量时段的度量值。14 / 16中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案七、监测质量控制措施1.监测作业应遵循的原则每次监测坚持遵循可比性原则，最大限度地消除系统误差，应符合下列要求：(1) 采用基本相同的观测路线和观测方法；(2) 使用相对固定的仪器和设备；(3) 相对固定的观测人员；(4) 在大致相同观测条件下工作；(5) 采用同一计算方法、执行现行国家标准规范规程的有关技术要求。2.变形监测使用的仪器规定所使用的仪器、标尺都应经国家授权单位检定合格，而且在有效期内。温度计、湿度计、风速仪等设备应选用获计量器具制造许可单位生产的产品，并提供出厂产品合格证。3.测量精度控制标准平面控制施测方法及限差要求平面加密布设为一级导线。在原有首级控制网的基础之上，超过三个转折点根据实际情况布设为符合导线或布设成闭合导线，特殊情况下可布设为支导线。水平角观测两个测回，距离往返两个测回。加密控制网精度要求：所有布设的导线要经过严密平差最后求得各导线点的坐标。高程加密控制方法及限差要求水准加密施测必须采用附合水准线路或闭合水准线路，四等水准测量精度。观测方法：变动仪器高差，临时水准点采用尺垫，间距50 米。所布设的水准线路经过平差后求取各15 / 16项 目精度要求控制网边长相对中误差100 米1/4000040 米，且100 米1/3000040 米1/20000控制网测角中误差10相邻点位中误差测距误差3 毫米测角横向误差2 毫米中国西部国际博览城（一期）E/H、F 展馆钢结构监测专项方案水准点的正确高程。水准点两点间高差中误差不超过 毫米。水准尺传递高程每站两次高差较差2 毫米；水准尺和 50 米钢尺（悬挂 5kg 重球）两次高差较差3 毫米；水准仪和全站仪配合传递高程，两次高差较差3 毫米。4.监测精度控制要求变形监测按建筑变形测量规程JGJ 8-2007 一级变形测量等级执行表 建筑变形测量的级别、精度指标及其适用范围16 / 16变形测量级别沉降观测观测点测站高差中误差位移观测观测点坐标中误差一级