建筑设计师高迪曾经说过:“直线属于人类,而曲线归于上帝。”无论是从结构上还是施工上，采用曲线相较于直线的项目各方面的处理难度都有一个质的变化。高效的轮辐式的大跨结构、极具视觉效果的曲形景观人行桥以及灵动的自由曲线屋盖结构，无一不是人类对曲线美的追求。
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时至今日，复杂结构形式在设计理论上已经相对完善，但项目的最终呈现效果，最终须依托于施工控制。
基于之前几期介绍的轮辐式结构体系，本期 StructureTalks 特别邀请钢结构加工与精度控制方法的专家林美坤，通过一问一答的方式来一起探讨：“如何在各种复杂条件下从施工控制的角度来确保最后结构能达到设计的要求。”
林美坤，几何形体专家，拥有8年钢结构各个阶段的施工经验，专业研究领域涉及：大型复杂钢结构的施工控制及生产、加工，复杂结构的试安装以及现场安装方案。
专业领域：几何形体、空间定位控制
主要项目经验：卡塔尔foundation体育场（2022年卡塔尔世界杯体育场）、Al Rayyan体育场（2022年卡塔尔世界杯体育场）、Johnson Street大桥、印度亚姆纳大桥
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一般上来讲，在通过一系列的找形和优化后的结构体系，设计将依据整体结构的施工完成态几何，进行施工图的绘制，而后续的各种深化施工均基于此完成态来进行。从理论上来讲，各项基于这个完成态的工作是能够实现的，但是工程上还是有相当难度的。
Al-Rayyan体育场现场施工图
丁浩：例如在标准的400m跑道体育场上，对应的拉压环的长度大约也在400m左右，如此长度的环形封闭式构件，能够通过较为有效的方法来控制加工精度吗？
林美坤：大型复杂的结构会被按照一定的规则划分开来，并在工厂中分段分块的拼装制造，待这些分段运输至现场以后，现场的安装团队又会按照严格的拼装和安装工艺将这些分段逐步的拼装到位，最后完成整个复杂结构的安装。因此，一套合适的制造安装工艺是关键，同时为了保证加工精度，一套内嵌于整个制造安装工艺的测控系统也是不可或缺的。
严谨的测控系统离不开以下几点：
专业的人员：实操经验丰富的测量工程师，助手，测量数据后处理人员；
专业的工具：全站仪或更高精度的设备及配件，以及经纬仪、水平仪、激光垂直仪、尺、点温计等；
专业的数据后处理方法：如钢板温度矫正，坐标系转换，数据最小二乘法拟合等；
专业的文件控制：原始数据文件管理，后处理数据库，点命名规则，文件命名机制，可读性及可追溯性强的报告模板，公差文件等；
误差跟踪–纠偏系统：操练团队需要及时将误差反馈给加工制造团队，并给出正确的纠偏建议；
更为特殊的方法就是设计出合理且可循环利用的工装来保证重要节段的制造。
下面是我认为拉压环的控制要点：
1. 拉环 tension ring:
索或者钢拉杆的长度控制 – 需要供应商按照设计要求正确设置在公差范围内的长度
拉环节点的尺寸控制
2. 压环：单个分段的长度，连接板的三维角度（法向量），栓接孔及连接孔的孔
Al-Rayyan体育场现场施工图
丁浩：体育场馆空间三维受力变形的特性，往往二维的构件尺寸监控系统已经不够用了，这个时候三维的监控必不可少了，对此有什么是需要特别注意的吗？
林美坤：测量团队在采集某个分段的重要特征点信息时，他们需要在各个分段上设置控制点，点数一般不少于4个，这些控制点形成的控制网会将重要的特征点信息覆盖其中，换句话说，这些控制点就代表了这些特征点信息，代表了这个分段。后处理团队会将这些分段根据特征点信息跟设计模型对齐，得到误差报告，之后这些带有控制点的分段数据模型会被组织到数据库中。需要另外说明的是，在设置控制点的时候，需要考虑到结构的刚性，刚性越好，结构变形越小，控制点形成的控制网就越稳定。
次结构监控测量中，测量团队只需要采集相应分段的控制点，之后数据后处理人员会调取这个分段的数据库，并利用控制点信息反算出需要监控的三维信息，从而达到监控的目的。这种方法要求测控团队在前期花大量的时间跟精力来采集分段信息，但是所有的花费都是值得的，因为他们所建立的控制网会对以后的结构监控带来极大的便利，特别是对那些隐藏且及其重要的节点信息的监控。
Al-Rayyan体育场现场施工图
丁浩：至结构全部完工，一般不仅仅需要在工厂下料时做足准备，现场施工也要特别关注。那么现场安装需要注意些什么？
林美坤：现场的施工团队需要跟工厂做好工艺文件的交接工作，在充分了解制造误差以后，拟定好安装纠偏方案。结构的控制点数据库交接也是非常重要的，后处理人员可以利用这些结构控制网计算出相应结构的重要特征信息，可以为现场的监控测量带来极大的便利。
Al-Rayyan体育场现场施工图
丁浩：在卡塔尔Al Rayyan体育馆中压环的总长最终偏差仅为+1.3mm，精度控制通过有效的手段达到了L/400000至L/300000。可是按照中国规范，大跨结构精度控制范围往往为L/5000至L/10000。二者对比，说明通过有效的技术手段是可以实现高精度的要求。能具体谈谈在这个项目上为达到精度控制要求碰到的最大困难是什么吗？
Al-Rayyan体育场现场施工图
林美坤：最大的困难在于压环的端板焊后机加工，这一步工作是保证压环最终几何符合要求的关键。
在端板焊接完成以后，测量人员利用高精度测量设备采集单个压环端头的信息。在测量期间，测量人员也会利用高精度点温计采集钢板温度。在数据分析阶段，数据后处理人员对数据模型做温度矫正处理后，他会将矫正后的数据与理论模型逐项比对，从而得到端头的机加工量和机加工角度。
在工厂加工阶段，为了保证定位的快速准确，工厂为压环特制了支撑胎架。每个压环在上胎架以后，施工人员会利用全站仪对压环进行大致定位，然后机加工人员会利用百分表将压环精确定位到施焊后数据分析报告要求的位置。
在单个压环完成机加工以后，测量人员再次采集这个压环的整体数据，后处理人员会将各个压环虚拟拼装起来，并给出误差累计报告，以便施工队为后续工作做纠偏处理。
Al-Rayyan体育场现场施工图
结构型体对建筑物使用阶段的受力至关重要，如何系统的、可行的和有效的基于施工层面而有高于施工层面的怎样确保完工的建筑物的各处定位与设计保持一致？相信通过本次访谈主题“如何在各种复杂条件下从施工控制的角度来确保最后结构能达到设计的要求”，大家都会有一些心得体会。
（责任编辑：何雯丽）
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