中国尊大厦地下7层, 地上108层, 建筑高度528m。外形上下粗、中上部细, 呈酒樽形, 采用核心筒+巨柱+巨型斜撑+带状桁架的结构形式。建筑具有方圆结合的设计特点, 建筑中心为?、 (8) 轴交点, 即圆心点, 核心筒拐角与外框巨柱等都在等半径圆周上, 且与屋顶圆形停机坪中心处于铅垂同心位置 (见图1) 。

为减小轴线和标高竖向传递偏差, 每隔100m设立测量转换层, 分段进行竖向传递, 并根据底部基准层进行贯通测量修正。

1) 基准十字内控制网的建立根据工程结构特点, 首层核心筒内外设置5个位于十字线上的内控点 (N0～N4) 。在F19, F37, F59, F75, F89层设置测量转换层, 核心筒外围墙体内收, 轴线竖向传递的投影点在十字基准线上也随之内收。

图2所示为一级控制网图, 中心点为十字交点, 是500m高度的预留洞贯通点, 作为同心度监测修正与标高传递使用, 为一级控制点;十字线上东西南北4点是轴线传递投影点, 作为同轴度监测使用, 防止结构扭转, 为二级控制点。

2) 测量转换层布设为避开钢梁对控制点投测遮挡, 在核心筒外墙体向外0.2～0.6m作平行线, 形成井字形控制网, 将井字形交点N5～N8作为三级控制点, 并与十字控制线相交于N1～N4, 为二级控制点, 与一级十字控制线组合成田字形控制网, 内控点一共由9个点组成。

由于核心筒墙体截面的变化, 二级控制网于F19, F37, F59, F75, F89层进行相应调整, 根据楼层核心筒结构特点, 以十字控制线重新布设, 作为二级控制网的转换层。F37层为变截面层, 其他楼层为加强层。统计如表1所示。

3) 三维控制网建立三维控制网是把每个转换层平面控制网, 以N0为中心轴竖向叠加起来, 形成立体控制网系统 (见图3) 。

1) 轴线传递方式采用内控制网激光竖向传递。选用拉特EN-40自动安平激光铅直仪, 精度1/400 000, 工作距离300m。

2) 建筑变形修正方式采用折点坐标算法, 即分段修正, 每段高度约为100m。选择结构稳固的加强层和变截面层作为测量控制网转换层, F1 (基准层) , F19, F37 (变截面层) , F59, F75, F89为测量控制网转换层。

3) 贯通测量方式在平行于建筑物?轴和 (8) 轴的西北方向0.6m交点处, 设置贯通测量预留洞, 将此平行线作为中轴线把各测量转换层串联起来, 进行同心 (轴) 度监测和修正。预留洞亦用于标高竖向传递。作业天气条件为无风的阴天。

4) 轴线竖向传递原则各转换层作为同心度、同轴度修正补偿层, 激光铅直仪始终架设在F1基准层投影监测修正最上层的转换层, 再把激光铅直仪架设在最上层的测量转换层, 然后进行测量转换层以上施工层的轴线竖向传递。

5) 先施工测量定位后修正根据施工工序, 安排如下:先进行同心度监测, 完成测量转换层的修正及控制网的平差校正工作, 然后再对以上楼层及核心筒竖向墙体进行轴线投测。

造成建筑倾斜的因素很多, 日照变形、风荷载、沉降不均、压缩变形及内外结构沉降差、热胀冷缩、弹性变化、混凝土徐变、塔式起重机吊装及垂直运输, 施工振动与施工测量误差积累等。下面以较为典型的日照变形为例, 阐述折点坐标算法在中国尊大厦同心 (轴) 度修正中的应用。

激光投影、全站仪坐标定位和GPS全球定位系统定位, 理论上精度都在±10mm左右, 如果夏天直接在楼面上测量定位, 建筑物南侧接受日光照射, 温度较高, 而北侧温度较低, 建筑物南侧的热膨胀使其向北倾斜产生弯曲。而轴线控制点是在铅垂线上传递, 实际投影在上部水平位移后的南侧。因此, 主体结构也必将向南倾斜。

采用分段传递方法以减小测量误差积累。每段高度为100m左右, 每段底部为转换层测量控制网, 同心 (轴) 度修正在转换层完成, 每个转换层同时接受监测, 并形成监测成果报告。当激光投影工作距离不能完成全高贯通测量时, 可采用接力方式。

中国尊周边超高层建筑林立, 影响GPS对建筑物的测量定位, 因此GPS主要用于复核。

贯通测量利用铅垂中心轴对测量转换层进行监测修正, 采用激光投影贯通测量轴线传递方式。

中国尊大厦布设5个测量转换层, 每个测量转换层间高度约100m, 一般需要4个月完成1次监测修正。应选择在无风的阴天完成贯通测量作业, 且塔式起重机暂停吊装, 现场无混凝土浇筑。

1) 在基准层N0点架设高精度自动安平铅直仪, 十字控制线交点处的预留洞安放激光接收靶, 将N0点竖向投影至第1步测量转换层, 利用最小二乘法原理定点, 此点与N0点处于铅垂线上 (见图4) 。

2) 将转换层外框楼板上的东西方向 (N1与N3) 、南北方向 (N2与N4) 投测到激光接收靶上。如果该点与从下面投影上来的N0不重合, 则说明同心度需要修正, 以N0为基准点进行修正。

3) 在N0架设全站仪, 后视建筑外部远方的基准方向靶, 再在楼板上重新定出垂直的十字控制线 (与首层的基准层铅垂重合) , 并在十字线上测定出N1, N2, N3, N4的理论距离, 作为激光投影点, 修正第1步测量转换层的同轴度。

4) 以此类推, 激光铅直仪每次必须置镜在首层, 重复以上测量程序, 完成第2～5步的同心 (轴) 度修正。

此类超高层地上结构施工都需要经过2个冬夏才能竣工, 利于采集全年等高比修正资料。

等高比是指通过各转换层向上传递, 高度都在100m以内。等高比投影依据是利用各转换层投影点向上传递, 而不是最底部的基准层。等高比修正的依据是各转换层的投影激光铅垂线和下面的转换层同等高度变形监测数据。

1) 塔楼轴线竖向引测采用天顶投影法, 在各转换层架设激光铅垂仪, 将轴线控制点投测到施工层, 进行角度、距离复核, 平差, 测放出各轴线。

2) 下步测量转换层等高比的应用施工层轴线定位, 依据下面转换层相对应的楼层高度的修正量进行修正。

本工程结构封顶后, 分别使用GPS和在400m高度的跃层电梯井内吊垂线2个方法复核, 同心 (轴) 度精度均控制在5mm以内, 完全满足规范和设计要求, 可供同类工程施工参考。