大跨度鋼結構屋架幾何形變測量的研究鄧暉1,2華南理工大學建筑學院廣東廣州,1中南大學湖南長沙510641;2,(11本文以廣州體育館鋼結構屋架幾何形變測量工程為實例提出了一套適宜大型鋼屋架的幾何摘要,:形變測量方案、監測工作量大的情況下經工程實踐證明了該方案作業簡便測,,,量成果可靠并完全滿足監測精度高的要求。將對以后的相關工程有較大的參考價值。,廣州體育館大跨度鋼屋架變形測量關鍵詞;;;:+1B:文獻標識碼中圖分類號::rooftrussastudyinasurveyschemesuitablefortoreliablyandmeetingtherequirementwhenfacing,conditionandamethodcouldto:為了準確地反映出鋼屋架的安裝偏差和受力后的變形情況根據鋼屋架設計在結構的各主要受力點總共布設了概述1,,廣州新體育館位于新廣從公路旁東方樂園南側由主,個觀測點其中大眾館觀測點共個主桁架上均勻布,,,場館。廣州新體育館屋架是由縱向主桁架型水平多環梁和支撐拉索組成的空間結構結設個觀測點輻射桁架與主檁條的交匯處布設個觀測5,個其中在主桁架上均勻布設個7點訓練館觀測點共,,觀測點在輻射桁架與主檁條的交匯處布設,個觀測點。,構體系新受力復雜屋面板全部采用從以色列進口的陽光,主場館觀測點共個主桁架上均勻布設,個觀測點,,板其要求鋼屋架的檁條安裝高程誤差小于,平面點位輻射桁架與主檁條的交匯處布設個觀測點。主場館屋蓋,誤差小于否則其外觀效果和陽光板的密封性將受較大結構平面圖如圖所示。1,的影響屋架安裝完畢并拆除臨時支撐后屋架下沉,,量及水平位移是本工程須掌握的重要數據它為結構設計提,供可靠。測量方案設計2測量內容1鋼結構屋架安裝工程施工監測的主要內容包括拆除臨時支撐前屋架安裝偏差的監測和拆除臨時支撐后屋架變形的監測一是在拆除臨時支撐前,,對屋架各重要組成構件縱向主桁架、輻射桁架、主檁條)(觀測點的空間位置進行監測二是在拆除臨時支撐后再對,圖1廣州體育館主場館屋蓋結構平面圖;屋架各重要組成構件縱向主桁架觀)(測量儀器設備3測點的空間位置進行監測。首先將觀測點拆除臨時支撐前的為了滿足工程施工進度的需要和適宜測量工作環境差、坐標與設計坐標進行對比即可了解屋架的安裝偏差再將;,監測工作量大同時測量的點位精度要求高等一系列條件,,觀測點拆除臨時支撐前、后的各觀測點的測量坐標進行對在工程中采用了瑞士徠卡全站儀測角精度±1″05,(比即可求出屋架在不同受力情況下幾何變形的空間分布。,同時為在陽光板全部安裝后計算出風荷載對鋼屋架變形的,影響及預測鋼屋架的變形隨時間發展的趨勢提供了可信的依據。收稿日期修訂日期:12;:02作者簡介鄧暉:男漢族湖南祁東人(),講,(-),測點布置2師.年第期4工程勘察GeotechnicalInvestigation&Surveying57測距精度±、日本拓普康精密水準儀設測站點高程為0知高程的目標點高程為儀器高為首先在測站點觀測一個已,(2mm+)2,Hi(加測微器精度、徠卡小棱鏡、徠卡反目標高為則觀測第一個未0,,H,1射卡并預備了瑞士徠卡全站儀(測,知點的高程函數式為角精度±1″測距精度±15,。(2mm+)H=H+i+ScosV=H+i+h1(1)(2)1在同一測站0101監測控制網4不變則觀測第點的高程函數式為,j,i根據現場情況場館套用施工坐標系并分別布設了三,,H=H+i+ScosV=H+i+h0j0代入式jjj個獨立的平面控制網。監測平面控制網采用全站儀按《建筑變形測量規程》中二級導線技術要求進行觀測。內將式得(2),(1)H=H-i-h+i+h=H+h-h=H+1Δhj11j1j11j業計算時將全站儀存儲的原始觀測數據傳輸到微機中進行,(3)簡單平差計算求得各方向值,在式關。中,為已知高程間接高差Δ也與儀高無(3),H1h1j算采用清華大學山維新技術開發公司研制的工程測量控制網微機平差系統。測量精度分析根據廣州市規劃局提供的高程起算點采用精密水準和,3懸吊鋼尺傳遞高程將高程從起算點引測至體育館樓,全站儀測定空間目標點的三維坐標計算公式為:面再用精密水準求得各控制點高程,αX=X+SsinV0(4)(5)(6)為準儀和精密銦瓦合金鋼水準尺按《建筑變形測量2PαY=Y+SsinV0規程》二級水準測量技術要求施測。高程控制內業計算利用Excel進行平差計算。PZ=Z+ScosV+i0P式中α為坐標方位角為斜距為天頂距;i:;S;V平差計算結果中三個獨立閉合導線控制網的全長相對,儀器高。閉合差不低于Π1,測角中誤差低于±1″高程觀測1,根據誤差傳播定律對上式分別求解函數的誤差方程,點測站高差中誤差低于±1。0式得,其訓練館控制網示意圖見圖。2α+(mρ)α+2VΠm2=m22V22S22αXPSρΠ)α2V2((7)mV2S2α+(mρ)α+2VΠm2=m22V22S22αYPSρΠ)α2(2V(8)(9)mV2S2ρΠ)m2=m22V+S(m2S22VZPV將和兩式合并得觀測點點位坐標中誤差(8),(7)。mPρ=m2+m2=mV+(mΠ)2S2m22S2αPXPYP現對上述各誤差方程式進行相關說明:圖訓練館控制網示意圖2式中為測距中誤差由儀器標稱精度確定。在本,:m監測方法5S為工程中2+為水平m=m=m,m,mαββ監測方法為采用全站儀進行三維坐標測量通過測水平,SV角觀測中誤差一測回方向觀測中誤差在正常條件下取儀器,角個測回現場采集數據將采集到的,6,標稱精度由于采用無儀器高作業法故,,數據導入電腦用Excel計算各觀測點的三維坐標值。在觀,為1=265。05m=0,mi測時為確保全站儀的測距精度觀測點所處輻射桁架與控,β,為了評定測量數據精度分別把個測回的角度和距離6,制點正前方的輻射桁架相距控制在榀以內此時大多數(4,觀測值代入式、,可求出拆除臨時支撐前、后各觀再由公式(9)觀測點的觀測視線與反射片表面夾角不小于°以滿足觀),測點的和mm,Z測視線與反射片表面夾角不小于°以實現反射片的標稱,P精度。121212±……+M=m2+1m2+2m2在用全站儀進行三維坐標測量點位的平面精度較易控,nnnn計算出觀測點的平面精度±觀測點高程精度M=,制但三角高程一般要受到量測儀器高和目標高的誤差影,P滿足了工程建設的精度要求。±1=2,響很難實現本工程的鋼屋架檁條的安裝高程誤差小于,MZ的要求同時又無法采用常規的精密水準測量,成果整理分析4下筆者采用無儀器高作業法消除三角高程因量測儀器高,,和目標高給點位高程帶來的誤差影響假:以主場館為例觀測成果的整理分析主要是對比主場館,,工程勘察年第期458GeotechnicalInvestigation&Surveying個觀測點在拆除臨時支撐前后坐標值的變化量。從對比是全面形變測量通過測定幾何量的變化能更直觀、更明了地判斷其施工質量和安全狀態設計的創新。的數據中屋架的最高部分下沉量最明顯其中以主桁架的,,最高點為最大最大值為1越向周邊延伸下沉量,,,較均勻地逐漸減少。下沉量的最小觀測點為布設在靠近周邊箱型水平鋼環梁的觀測點最小的下沉量為1。觀測點,3參考文獻的水平位移表現為以主桁架為軸心向周邊偏移水平位移,,最明顯的是靠近主桁架最高處的一圈觀測點但沒有出現扭,建筑變形測量規程Π-97).北京中國計劃出版社:][2]],,轉現象1下沉量要工程測量規范北京中國計劃出版社:大些但在預計范圍之內。,(-93).鋼結構工程施工及驗收規范結束語5北京中國計:(-.劃出版社,大跨度鋼結構屋架的施工質量和安全狀態是業主們非常重視的問題屋架的幾何形變測量和鋼結構內部的應力測試,(上接第頁)取得了良好的效果,該系統具有如下特點:()系統考慮到變形監測現代化形變分信息我們將空間數據挖掘和知識發現的技術引入到,1:,變形監測綜合數據處理系統來在空間數據挖掘和知識發現,析也要現代化采用空間數據挖掘與知識發現變形量挖掘理,中數據場刻畫了每個數據對挖掘任務的不同作用云模型,論去發現監測物的變形量解決了傳統的變形分析的一些,,,可以在精確的定量數據和不確定的定性思維概念之間實現自弊端。由的相互轉換二者在發現狀態空間的挖掘機理概-()系統不僅可以用來處理全站儀和水準,2:念規則例外”則把每個定量的精確監測數據的作用在,儀進行變形監測的數據處理對監測變形的數據也可以,-+不同的認識層次上濃縮到定性的決策思維中。其過程如處理既可以處理常用的邊角網、水準,]下首先把滑坡監測數據的能量在整個滑坡體輻射根據,網、網等。:,數據輻射估算監測數據的概率分布密度并據此得到云模型,()對各期變形觀測數據進行入庫管3:的三個輻射數字特征其次根據滑坡監測的特點獲得數字,理除了可以查看各期原始數據外還可以查看每期的平差,,;特征的定性詮釋概念在遵循原始監測數據整體水平的前提,結果數據下利用正向云發生器得到定性概念的可視化云圖最后,數學模型的變形分析和回歸分析系統都進行入庫管理使,;,,利用數據場得到滑坡位移形變的例外進而得到粒度較大得相互之間比較性更加直觀化。,例外”型的滑坡監測空間知識。我們對三峽寶塔滑+()系統采用了可視化界面、操作方4:坡監測數據進行了挖掘并將發現的形變知識予以可視化,便對用戶的各種誤操作給出建議性指導而,,,其結果見圖所示。3且在使用系統時不需要很深的專業技術使其更加大,,眾化。當然系統有些功能還需要要進一步完善以滿足不同,,用戶的需求。參考文獻陶本藻自由網平差與變形分析北京測繪出版社:]]..,王樹元.大地與建筑物變形測量北京冶金工業出版社.:,,樹元.邊角聯合權問題的探討河北理工學院學報王]]]],(3).張菊清等沉降監測數據管理與分析系統的研制西