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摘要：钢结构造型现已成为高层住宅，豪华写字楼体现建筑风格的重要元素，其主要特点是跨度大，利用空间大，结构轻，施工速度快，附以装饰效果如幕墙使建筑物造型美观。随着建筑业的发展，人们对视觉效果的追求，钢结构的施工难度也在增加，管件纵横交错，管件的空间定位无法准确的放样，校核难度大，放样的误差直接影响到钢结构竣工后的视觉效果。
关键词：美观、高空、定位、难。Abstract:Steel structure has become an important element of high-rise residential, luxury office building embodies architectural style, its main characteristic is the span, the use of space, light structure, fast construction speed, with decorative effect such as curtain wall makes the building appearance. With the development of the construction industry, people pursuit of visual effect, the difficulty of construction steel structure is also on the rise, pipe arranged in a crisscross pattern, layout space positioning pipe can not accurately, checking difficult, lofting error will directly affect the completion of the visual effect of steel structure.
Keywords: Appearance, high altitude, location, difficult to.
中图分类号：P425.7 文献标识码：A文章编号:
钢结构工程因其具有跨度大、利用空间大、施工速度快、经济且实用等特点被广泛利用于企业厂房及跨度较大的建筑上。钢结构准确的定位直接影响到竣工后建筑物的视觉效果。随着建筑行业的不断发展，钢结构的造型及结构形式越来越复杂，同时为了建筑物的美观，钢结构外立面往往采用幕墙、石材等进行装饰，这给钢结构设计和施工带来了新的挑战。钢结构安装是一项比较复杂的综合性技术，其内容较多，范围较广。为了保证钢结构的空间定位满足设计要求，保证设计效果，钢结构施工过程中应对空间定位等方面进行研究和总结，钢结构各主要环节的定位控制非常重要，只有抓好关键环节，才能确保工程质量。
一、钢结构弧形网架空间定位偏差分析
钢结构弧形管件定位往往是空间立体定位，层高较高的楼层内，施工中往往对弧形管件定位进行主次区分，为以后的幕墙外型的调整带来很大的难度，如何保证钢结构的空间定位，首先应对钢结构的空间偏差因素进行分析了解。
1弧形管件彎圆误差，弧形管件加工往往采用数控技术进行切割，此切割技术在国内较为成熟，往往不会出现问题，但弧形管件是在切割完成后需重新冷弯成型，因此切割的长短直接影响到后期管件冷弯是否满足设计要求，如不采用合理的弯圆设备和弯圆工艺对杆件（特别是大管径管件）进行弯圆，弯曲后的杆件容易出现弯曲不到位、圆管椭圆度超标或管壁有折痕、凹凸不平等现象, 因此管件的精确弯圆成为后期钢结构空间定位的重点难点。
2弧形管件焊接误差，在平面位置各管件拼装过程中，拼装焊接点的位置如出现误差，在空间定位过程中往往会出现累积误差。选择平面焊接的目地是减小在空间立体的拼接过程中产生的误差。如在加工厂进行拼接过程中产生较大误差，后期现场拼接将出现同一节点内，定位出现较大误差。因此管件平面焊接过程中的定位同样作为管件空间定位的管理重点。
3 现场定位误差，现场管件安装定位往往采用全站仪、经纬仪、钢尺等工具，现场施工环境，结构的定位、大气的温度、大气湿度、仪器自身的误差均会对现场的定位放样产生误差。平面控制网的建立对空间定位影响较大，采用何种方式建立平面控制网及控制网的测设复核较为关键。
二 钢结构弧形网架空间定位误差纠正措施
1 管件加工误差纠正
1）管件切割长度的确定，为减小管件由于切割长度影响到弯圆的误差，加工厂提前通过试验事先确定各种规格的管件弯圆过程中出现的误差值、调整范围、预留的焊接收缩量，在计算钢管的断料长度时计入误差调整值及预留的焊接收缩量。
管件切割前，根据钢结构网架模型确定管件分段位置。并在模型中进行标注，生成加工图，加工前进行理论计算，确定管件加工前的切割长度，管件分段划分段详见图2.1。
图2.1管件切割划分
为便于管件切割长度的控制，采用数控控制技术，在切割前，以图纸、规范为依据对切割长度进行计算。钢结构施工前期，按CAD版的线型模型放样至三维效果图。
图2.2 线型模型转换为三维模型
由于模型图的主要目地是为了能直观的表达出钢结构的施工效果，但在施工前期的钢结构管件的加工尺寸、下料长度、焊接位置等，均需根据模型图绘制方便加工厂下料的加工图。
图2.3 钢结构弧形管件加工图
管件的加工切割过程中，为保证管件切割完成后的质量，现阶段均采用数控技术。以数控机床为平面坐标，以加工图为依据，计算出X/Y坐标，从而达到数据化控制的目地，切割出的管件能够满足现场施工的要求。
图2.4加工厂数控切割示意图
2 管件弯圆工艺
钢管冷弯前，应进行样模制作，根据制作样模圆弧曲率，确定待弯圆圆弧半径，然后在操作平台上对样模进行放样组装，并进行固定。为防止在变圆过程中，由于压力过大将钢管两端部压变形，在两端部圆管内放入工艺隔板，从而减小圆管端部的变形。详见图2.5，这种冷弯方式只能依靠人工手工控制，采用液压，适宜精装不高，弯曲率不是太大的管件。
图2.5 加工厂钢管冷弯示意图
随着钢结构建筑业的发展，造型复杂的管件往往可采用数控技术进行冷。根据加工图管件的曲率、弦长、半径、弧长等进行计算并输入数控设备，数控机将自动进行弯圆，并能满足设计弧度的要求。
1）弯管成型后应满足如下要求：
a 曲杆表面平滑过渡，不得出现折痕，表面凹凸不平等现象；
b 弯曲成型后，材料性质不得有明显的改变；
c成型后两轴外径与设计外径的差值不得大于±3mm及设计外径的1%的较小值；壁厚与设计壁厚的差值不得大于±1mm及设计壁厚的10%的较小值。
2）弯圆的矫正
对超标的杆件采用火工进行矫正，火工矫正时应注意不能损伤母材，加热的温度应控制在900℃以下，低合金钢严禁用水激冷，矫正必须避开蓝脆区（200℃~400℃）。
3 空间定位测量
1）曲面网架测量
网架结构作为一种美观实用的结构形式，在国内外工业和民用建筑中的应用越来越多。由于此类结构在安装阶段的空间刚度与结构形成整体后的空间刚度相差十分悬殊，安装过程中构件内力的变化、结构的变形等控制的难度较大。因此，如何通过准确的施工测量降低安装误差，控制安装精度，提高安装质量，是曲面网架结构施工的一个关键环节。
根据所提供的定位轴线和水准基点，进行复核调整后在纵横和放射轴线上设立若干控制点，把各个轴线和标高投注在网架结构面上，为安装工序提供测量依据。作为面网架结构，根据设计要求及施工方法，其控制测量主要包括以下几个内容：1）平面控制网定位测量；2）高程控制网定位放线控制；3）空间节点的控制测量。结合施工现场的具体条件，提出具体的测量方案。
（1）平面控制网测设
平面控制应先从整体考虑，遵循先整体、后局部，高精度控制低精度的原则。布设平面控制网形首先根据设计总平面图，现场施工平面布置图。选点选在通视条件良好、安全、易保护的地方。桩位采用混凝土保护，需要时用钢管进行围护，并用红油漆作好测量标记。具体操作首先根据总平面图利用全站仪(测角0.5”，测距1+1PPM)，从高级起算点在施工区域内测一条闭合或附合导线，然后采用极坐标法，定出建筑物纵横两条主轴线，经角度、距离校测符合点位限差要求后，作为首级平面控制网。平面控制网的精度等级根据《工程测量规范》要求，控制网的技术指标必须满足：测角误差为±5”，变长相对误差为1/40000。首级控制网布设完成后，建立建筑物平面矩形控制网。
现场平面高程控制网建立前，对业主所提供的三个基础点进行复核，复核无误后，根据现场控制精度的要求选点，所选控制点一要保持通视，二要注意保护已建控制点，从而确定平面控制网。
图3.1 闭合导线的测设
当平面控制高程已经确定，采用极坐标法建立平面坐标体系，具体建立方式如下图：
图3.2 极坐标示意图
现场测量班组根据业主所提供的两个坐标，一个作为全站仪的的方向点，一个为立全站仪的位置点，根据钢结构模型图及建筑施工图，可以很容易找到我们所需要求控制点坐标（即相对坐标点）。但需要的事，将此相对坐标点测设至施工现场，这样我们所采用的是极坐标法放样。这样现场我们只需要知道相对坐标点与立仪器的位置点坐标点的距离，夹角A便可将相对坐标建立。
（2）高程控制网的建立
为保证网架结构竖向施工的精度要求，在场区内建立高程控制网。高程控制的建立是根据业主所提供的场区水准基点（至少应提供三个），采用电子水准仪（精度0.3mm/km往返测）对所提供的水准基点进行复测检查，校测合格后，测设一条附合水准路线，连测场区平面控制点，以此作为保证施工竖向精度控制的首要条件。高程控制网的精度不低于三等水准的精度。在施工区域内设置3个水准点。
图3.3 附合高程控制网
（3）空间节点的控制测量
使用全站仪、钢尺测量就可以准确地对空间节点进行角度和水平测量。利用全站仪观测各节点的水平角和竖直角即可确定节点的高度位置，全站仪可确定空间节点的位置。空间拼装的每个小单元都要进行多点三维坐标引测，以进行精确控制。
（4）测量定位控制
其曲面钢结构的空间控制关键问题在于柱脚位置的定点控制及钢结构钢管构件过程定位。这两点问题的解决，方可解决曲面钢结构空间定位的问题。
钢管构件的过程定位，因其钢结构现场施工為空间定位，高空中空间坐标不易进行测量，且在钢管构件在加工过程中，无法在构件上标注空间坐标，只能在安装过程中，在施工现场进行重复监测，确定管件的位置。施工现场根据构件特性，在安装前，定出圆管的管心位置，并在钢结构模型图纸上定出此段圆管中心坐标。安装过程中，采用手动葫芦不断的进行微调，满足定位要求后，进行临时固定，并在安装完成后，对管件圆心进行复测，与模型坐标稳合，即此段钢管定位满足设计要求。
（5）弧形管件安装监测
由于钢结构安装往往采取由下向上逐层按设计要求安装，在加强加工精度要求的基础上、采取各层一边安装一边检查，边检测边调整，尽量消除安装误差。采用全站仪对与各个杆件的三维坐标进行逐一复查，确保每个构件安装定位在规范允许范围内。如果发现超偏尺寸超过了规范允许值，应在下道工序安装之前予以调整。整体监测应分为预埋件位置管件定位监测、管件过程安装监测。
管件的定位监测的前提条件是现场预埋的准确定位。钢结构安装前，对所有预埋件进行统一测量，测绘偏差值，预留调整范围，再根据管件定位坐标要求进行复核，管件定位复核包括安装前的定位点的复核，安装后临时固定管件坐标的复核，安装后管口节点的复核。
当前期柱、梁节定位点处的管件安装能够满足规范及设计要求后，方可进行下一部位管件的安装，前期的定位是关键部分，直接影响到后期安装过程中钢结构的美观。因为初期管件的定位偏差不易发现，但在后期的安装中，将会慢慢体现前期定位的重要性。前期定位一定要做到稳、准、慢。
三 总结
钢结构的放样控制，我们一直在一个误区内，仅仅关注现场的实测控制，从而放松了对加工厂的杆件实测控制，钢结构的精准放线应作为质量控制的关键因素，作为关键因素控制，施工单位应从材料控制、加工控制、现场控制进行着手，从而保证现场测量质量。
钢结构的精度控制一直受到业内人士的关注，如何减小钢结构误差，做到精益求精，随着时代的发展，将出现更多的精密仪器及测量方法，方便钢结构放样精度检测及测量。而作为施工单位，在各种因素条件制约下，如何做到精准放样一直是我们研究的课题。
关键词：美观、高空、定位、难。Abstract:Steel structure has become an important element of high-rise residential, luxury office building embodies architectural style, its main characteristic is the span, the use of space, light structure, fast construction speed, with decorative effect such as curtain wall makes the building appearance. With the development of the construction industry, people pursuit of visual effect, the difficulty of construction steel structure is also on the rise, pipe arranged in a crisscross pattern, layout space positioning pipe can not accurately, checking difficult, lofting error will directly affect the completion of the visual effect of steel structure.
Keywords: Appearance, high altitude, location, difficult to.
中图分类号：P425.7 文献标识码：A文章编号:
钢结构工程因其具有跨度大、利用空间大、施工速度快、经济且实用等特点被广泛利用于企业厂房及跨度较大的建筑上。钢结构准确的定位直接影响到竣工后建筑物的视觉效果。随着建筑行业的不断发展，钢结构的造型及结构形式越来越复杂，同时为了建筑物的美观，钢结构外立面往往采用幕墙、石材等进行装饰，这给钢结构设计和施工带来了新的挑战。钢结构安装是一项比较复杂的综合性技术，其内容较多，范围较广。为了保证钢结构的空间定位满足设计要求，保证设计效果，钢结构施工过程中应对空间定位等方面进行研究和总结，钢结构各主要环节的定位控制非常重要，只有抓好关键环节，才能确保工程质量。
一、钢结构弧形网架空间定位偏差分析
钢结构弧形管件定位往往是空间立体定位，层高较高的楼层内，施工中往往对弧形管件定位进行主次区分，为以后的幕墙外型的调整带来很大的难度，如何保证钢结构的空间定位，首先应对钢结构的空间偏差因素进行分析了解。
1弧形管件彎圆误差，弧形管件加工往往采用数控技术进行切割，此切割技术在国内较为成熟，往往不会出现问题，但弧形管件是在切割完成后需重新冷弯成型，因此切割的长短直接影响到后期管件冷弯是否满足设计要求，如不采用合理的弯圆设备和弯圆工艺对杆件（特别是大管径管件）进行弯圆，弯曲后的杆件容易出现弯曲不到位、圆管椭圆度超标或管壁有折痕、凹凸不平等现象, 因此管件的精确弯圆成为后期钢结构空间定位的重点难点。
2弧形管件焊接误差，在平面位置各管件拼装过程中，拼装焊接点的位置如出现误差，在空间定位过程中往往会出现累积误差。选择平面焊接的目地是减小在空间立体的拼接过程中产生的误差。如在加工厂进行拼接过程中产生较大误差，后期现场拼接将出现同一节点内，定位出现较大误差。因此管件平面焊接过程中的定位同样作为管件空间定位的管理重点。
3 现场定位误差，现场管件安装定位往往采用全站仪、经纬仪、钢尺等工具，现场施工环境，结构的定位、大气的温度、大气湿度、仪器自身的误差均会对现场的定位放样产生误差。平面控制网的建立对空间定位影响较大，采用何种方式建立平面控制网及控制网的测设复核较为关键。
二 钢结构弧形网架空间定位误差纠正措施
1 管件加工误差纠正
1）管件切割长度的确定，为减小管件由于切割长度影响到弯圆的误差，加工厂提前通过试验事先确定各种规格的管件弯圆过程中出现的误差值、调整范围、预留的焊接收缩量，在计算钢管的断料长度时计入误差调整值及预留的焊接收缩量。
管件切割前，根据钢结构网架模型确定管件分段位置。并在模型中进行标注，生成加工图，加工前进行理论计算，确定管件加工前的切割长度，管件分段划分段详见图2.1。
图2.1管件切割划分
为便于管件切割长度的控制，采用数控控制技术，在切割前，以图纸、规范为依据对切割长度进行计算。钢结构施工前期，按CAD版的线型模型放样至三维效果图。
图2.2 线型模型转换为三维模型
由于模型图的主要目地是为了能直观的表达出钢结构的施工效果，但在施工前期的钢结构管件的加工尺寸、下料长度、焊接位置等，均需根据模型图绘制方便加工厂下料的加工图。
图2.3 钢结构弧形管件加工图
管件的加工切割过程中，为保证管件切割完成后的质量，现阶段均采用数控技术。以数控机床为平面坐标，以加工图为依据，计算出X/Y坐标，从而达到数据化控制的目地，切割出的管件能够满足现场施工的要求。
图2.4加工厂数控切割示意图
2 管件弯圆工艺
钢管冷弯前，应进行样模制作，根据制作样模圆弧曲率，确定待弯圆圆弧半径，然后在操作平台上对样模进行放样组装，并进行固定。为防止在变圆过程中，由于压力过大将钢管两端部压变形，在两端部圆管内放入工艺隔板，从而减小圆管端部的变形。详见图2.5，这种冷弯方式只能依靠人工手工控制，采用液压，适宜精装不高，弯曲率不是太大的管件。
图2.5 加工厂钢管冷弯示意图
随着钢结构建筑业的发展，造型复杂的管件往往可采用数控技术进行冷。根据加工图管件的曲率、弦长、半径、弧长等进行计算并输入数控设备，数控机将自动进行弯圆，并能满足设计弧度的要求。
1）弯管成型后应满足如下要求：
a 曲杆表面平滑过渡，不得出现折痕，表面凹凸不平等现象；
b 弯曲成型后，材料性质不得有明显的改变；
c成型后两轴外径与设计外径的差值不得大于±3mm及设计外径的1%的较小值；壁厚与设计壁厚的差值不得大于±1mm及设计壁厚的10%的较小值。
2）弯圆的矫正
对超标的杆件采用火工进行矫正，火工矫正时应注意不能损伤母材，加热的温度应控制在900℃以下，低合金钢严禁用水激冷，矫正必须避开蓝脆区（200℃~400℃）。
3 空间定位测量
1）曲面网架测量
网架结构作为一种美观实用的结构形式，在国内外工业和民用建筑中的应用越来越多。由于此类结构在安装阶段的空间刚度与结构形成整体后的空间刚度相差十分悬殊，安装过程中构件内力的变化、结构的变形等控制的难度较大。因此，如何通过准确的施工测量降低安装误差，控制安装精度，提高安装质量，是曲面网架结构施工的一个关键环节。
根据所提供的定位轴线和水准基点，进行复核调整后在纵横和放射轴线上设立若干控制点，把各个轴线和标高投注在网架结构面上，为安装工序提供测量依据。作为面网架结构，根据设计要求及施工方法，其控制测量主要包括以下几个内容：1）平面控制网定位测量；2）高程控制网定位放线控制；3）空间节点的控制测量。结合施工现场的具体条件，提出具体的测量方案。
（1）平面控制网测设
平面控制应先从整体考虑，遵循先整体、后局部，高精度控制低精度的原则。布设平面控制网形首先根据设计总平面图，现场施工平面布置图。选点选在通视条件良好、安全、易保护的地方。桩位采用混凝土保护，需要时用钢管进行围护，并用红油漆作好测量标记。具体操作首先根据总平面图利用全站仪(测角0.5”，测距1+1PPM)，从高级起算点在施工区域内测一条闭合或附合导线，然后采用极坐标法，定出建筑物纵横两条主轴线，经角度、距离校测符合点位限差要求后，作为首级平面控制网。平面控制网的精度等级根据《工程测量规范》要求，控制网的技术指标必须满足：测角误差为±5”，变长相对误差为1/40000。首级控制网布设完成后，建立建筑物平面矩形控制网。
现场平面高程控制网建立前，对业主所提供的三个基础点进行复核，复核无误后，根据现场控制精度的要求选点，所选控制点一要保持通视，二要注意保护已建控制点，从而确定平面控制网。
图3.1 闭合导线的测设
当平面控制高程已经确定，采用极坐标法建立平面坐标体系，具体建立方式如下图：
图3.2 极坐标示意图
现场测量班组根据业主所提供的两个坐标，一个作为全站仪的的方向点，一个为立全站仪的位置点，根据钢结构模型图及建筑施工图，可以很容易找到我们所需要求控制点坐标（即相对坐标点）。但需要的事，将此相对坐标点测设至施工现场，这样我们所采用的是极坐标法放样。这样现场我们只需要知道相对坐标点与立仪器的位置点坐标点的距离，夹角A便可将相对坐标建立。
（2）高程控制网的建立
为保证网架结构竖向施工的精度要求，在场区内建立高程控制网。高程控制的建立是根据业主所提供的场区水准基点（至少应提供三个），采用电子水准仪（精度0.3mm/km往返测）对所提供的水准基点进行复测检查，校测合格后，测设一条附合水准路线，连测场区平面控制点，以此作为保证施工竖向精度控制的首要条件。高程控制网的精度不低于三等水准的精度。在施工区域内设置3个水准点。
图3.3 附合高程控制网
（3）空间节点的控制测量
使用全站仪、钢尺测量就可以准确地对空间节点进行角度和水平测量。利用全站仪观测各节点的水平角和竖直角即可确定节点的高度位置，全站仪可确定空间节点的位置。空间拼装的每个小单元都要进行多点三维坐标引测，以进行精确控制。
（4）测量定位控制
其曲面钢结构的空间控制关键问题在于柱脚位置的定点控制及钢结构钢管构件过程定位。这两点问题的解决，方可解决曲面钢结构空间定位的问题。
钢管构件的过程定位，因其钢结构现场施工為空间定位，高空中空间坐标不易进行测量，且在钢管构件在加工过程中，无法在构件上标注空间坐标，只能在安装过程中，在施工现场进行重复监测，确定管件的位置。施工现场根据构件特性，在安装前，定出圆管的管心位置，并在钢结构模型图纸上定出此段圆管中心坐标。安装过程中，采用手动葫芦不断的进行微调，满足定位要求后，进行临时固定，并在安装完成后，对管件圆心进行复测，与模型坐标稳合，即此段钢管定位满足设计要求。
（5）弧形管件安装监测
由于钢结构安装往往采取由下向上逐层按设计要求安装，在加强加工精度要求的基础上、采取各层一边安装一边检查，边检测边调整，尽量消除安装误差。采用全站仪对与各个杆件的三维坐标进行逐一复查，确保每个构件安装定位在规范允许范围内。如果发现超偏尺寸超过了规范允许值，应在下道工序安装之前予以调整。整体监测应分为预埋件位置管件定位监测、管件过程安装监测。
管件的定位监测的前提条件是现场预埋的准确定位。钢结构安装前，对所有预埋件进行统一测量，测绘偏差值，预留调整范围，再根据管件定位坐标要求进行复核，管件定位复核包括安装前的定位点的复核，安装后临时固定管件坐标的复核，安装后管口节点的复核。
当前期柱、梁节定位点处的管件安装能够满足规范及设计要求后，方可进行下一部位管件的安装，前期的定位是关键部分，直接影响到后期安装过程中钢结构的美观。因为初期管件的定位偏差不易发现，但在后期的安装中，将会慢慢体现前期定位的重要性。前期定位一定要做到稳、准、慢。
三 总结
钢结构的放样控制，我们一直在一个误区内，仅仅关注现场的实测控制，从而放松了对加工厂的杆件实测控制，钢结构的精准放线应作为质量控制的关键因素，作为关键因素控制，施工单位应从材料控制、加工控制、现场控制进行着手，从而保证现场测量质量。
钢结构的精度控制一直受到业内人士的关注，如何减小钢结构误差，做到精益求精，随着时代的发展，将出现更多的精密仪器及测量方法，方便钢结构放样精度检测及测量。而作为施工单位，在各种因素条件制约下，如何做到精准放样一直是我们研究的课题。