超高层结构施工期健康监测问题分析

200米以上的超高层建筑，由于地球运动的作用，我们不能再视建筑物是静止的；同时加上外力的作用，超高层建筑一定是动态的。对于超高层建筑，当水平变形超过电梯的容差，可能导致电梯无法安装或无法正常运行。超高层建筑的施工时间长，现场情况复杂，结构健康监测容易受到施工机械、塔吊、施工电梯等的影响。在施工过程中，精密的变形监测，可以及时了解塔楼在施工条件下的变形情况，监测的数据提供施工单位参考是否需要调整，怎么调整提供技术支持。

对于用地面控制网不能监测到核心筒或是玻璃幕墙已经遮挡的监测点，在楼上架设全站仪，采用后方交会法或内导线法。为了能够获得更加精确的监测数据，必须探讨在运动的塔楼中架设全站仪，同时又能获得精确数据的方法。

以下以某写字楼为例进行探讨。

在进行监测前，先在地面引测控制网点，确定整个控制网点具体坐标数据后，再使用这个控制网对塔楼进行监测。

图1 地面控制网点的大致位置

按照设计院提出的监测点位置，在监测楼层设置安装棱镜。为提高监测精度，本工程使用瑞士徕卡全站仪TM30，定位精度，水平：3mm+0.3pm，垂直：5mm+0.3pm，测角精度：0.5秒，测距精度：0.6mm+1pm，使用配套的徕卡360°棱镜。

在监测的过程中，由于玻璃幕墙安装到该楼层时，从外控制网就无法对监测点进行监测，只能在楼上架设全站仪，使用后方交会法。如表1为31层监测点位移表。

31层监测点监测数据位移表（mm）   表1

表 1 中，第四、六期的数据中，最大的偏差值都达到了 5cm 以上，尤其是第六期的 05 号点 X 轴达到了 5.87cm 。如图 5 、图 6 ，有限元模拟对应此时的施工情况，核心筒的最大水平位移约为 2.5cm ，柱的最大水平位移 2cm 。外框柱的数据相对比较可靠，但是核心筒的数据相差就过大，精度不满足要求。由此说明，在复杂的施工现场条件下，在楼上架设全站仪的方法有所不妥，必须找出一种可靠的方法。

当全站仪架设在楼上时，由于施工现场各种施工机械的振动、塔吊起吊重物、施工电梯等，整个楼面的振动很大，全站仪的调平难度很大，可以认为已经超出全站仪自带的自动安平范围。 

      

图2  监测点布置位置        

     

 图3  31层各点在第七次监测中各点的偏差值    

                 

图4 31层各点在第八次监测中各点的偏差值     

   

 图5 核心筒施工至60层核心筒的水平位移

图6 核心筒施工至60层柱水平位移

因为施工现场机械的使用、塔吊起吊等不可避免地带来了过大的振动，一方面全站仪是跟随着塔楼晃动，而架设在地面的两个棱镜并没有同步晃动；另一方面，由于全站仪跟随塔楼晃动，超出了全站仪自动安平的范围，由此造成一定的角度差。

分析以上得出的结果，当没有将控制网引测到楼上时，架设在地面的两个棱镜是稳定的，而全站仪不管是否打开自动安平功能，都不能将塔楼过大的晃动带来的误差给抵消；而如果关闭自动安平功能，那么整个塔楼晃动时，带动楼面上的后视棱镜及全站仪同时运动，那么这个角度差相对来说就比较小。因此，当关闭自动安平功能时，得出的结果更加可靠。

楼上控制网点的布置如图2所示。从图3、图4也可以看出，每个监测点的偏差值都在X轴的上方，也就是表明塔楼是在向北倾斜，符合有限元模拟的结果。而且在当期的所有监测点的数据，相对来说也比较平稳、集中，不会出现过大的混乱状态。

在施工现场中，由于现场的复杂性，作为施工监测的施工方案，要考虑到现场的实际，选择合适的方案，方可得出理想的结果。

在本工程中，由于现场施工机械、塔吊、施工电梯等的影响，楼面会有过大的晃动，往往会超过全站仪的自动安平能力。将控制网点引测到楼面上后，将全站仪的自动安平功能关闭后，由于塔楼的晃动，同时带动全站仪和后视棱镜，此时可以认为它们之间是相对静止的，所以监测出来的数据相对来说比较可靠，数据与有限元模拟数据相较吻合 。

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