橢圓形建筑物測(cè)量放線施工工法

1、橢圓形建筑物測(cè)量放線施工工法1. 前 言隨著現(xiàn)代化建筑物的不斷發(fā)展， 其外在造型也越來越豐富、 新穎和多樣化。 因此， 在建筑工程施工中，我們經(jīng)常會(huì)遇到一些平面、立面設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的建筑物，例如扇 形、橢圓形、正多邊形等，其中橢圓形建筑物外形較美觀、富有動(dòng)感，較多地用于體 育館、展覽廳、飯店等大型公共建筑上。由于橢圓形建筑物施工放線， 遠(yuǎn)比一般的矩形、 圓形等簡(jiǎn)單幾何圖形要復(fù)雜得多， 對(duì)測(cè)量工作者而言， 也常常感到較為棘手， 而且存在放線方法不一， 有的方法很繁瑣、 放線的精準(zhǔn)度也難以得到保證。 橢圓形建筑物測(cè)量放線施工工法具有一定的推廣應(yīng)用 價(jià)值。2. 工法特點(diǎn)傳統(tǒng)橢圓形放線主要依據(jù)解析幾何法

2、先進(jìn)行業(yè)計(jì)算后，再用經(jīng)緯儀與鋼卷尺聯(lián)合 放線，但是存在計(jì)算工作繁瑣，施工操作麻煩，如果場(chǎng)地平整情況不好或平面形狀多 變，極易出錯(cuò)。因此，本工法與常規(guī)測(cè)量相比較，具體以下特點(diǎn)：(1) 測(cè)量精度高、速度快、業(yè)計(jì)算量小根據(jù)橢圓形平面位置，建立極坐標(biāo)系，借助計(jì)算機(jī)Auto CAD雖大的運(yùn)算功能，快速標(biāo)出橢圓形任意兩條線間的夾角和所測(cè)設(shè)橢圓軌跡上控制點(diǎn)的距離， 再采用全站儀 (或經(jīng)緯儀和鋼卷尺)快速完成軸線點(diǎn)定位，從而降低了橢圓形放線的難度，提高了 放線工作的速度和精準(zhǔn)度。(2) 受外界施工條件影響少，便于檢測(cè)和糾正 由于能即時(shí)得出點(diǎn)位坐標(biāo)和偏差信息，既降低測(cè)量施工的難度和強(qiáng)度，還可以結(jié) 合放樣點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)

3、行反驗(yàn)算，隨時(shí)糾正偏差量。3. 適應(yīng)圍適用于一般橢圓形、弧形建筑平面測(cè)量定位的各類建筑物的測(cè)量 。4. 工藝原理4.1 橢圓形極坐標(biāo)法計(jì)算式(1) 橢圓形平面曲線的數(shù)學(xué)方程式橢圓數(shù)學(xué)方程式：在一個(gè)直角坐標(biāo)系中，將經(jīng)過焦點(diǎn)D1、D2為X軸，D1D2線段的垂直平分線為 丫軸，其橢圓方程式為：X 7a2 +y2/b2=1 (a為長(zhǎng)半軸，b為短半軸)。(2) 如右圖3-1所示，以橢圓平面的圓心0為原 點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系，以長(zhǎng)軸(a)和短軸(b)為直 徑，分別作圓。設(shè)P點(diǎn)為橢圓曲線任意一點(diǎn)，連接OR 由P點(diǎn)向長(zhǎng)軸AB作垂線PE,并向上延長(zhǎng)交長(zhǎng)軸圓于 G點(diǎn)，連接0G交短軸圓于F點(diǎn)。連接PF，并向短軸 CD

4、延長(zhǎng)交于H點(diǎn)，PH亦為短軸CD的垂直線。設(shè)OP與短軸CD的夾角為B,設(shè) OE為x方向的 增量 x，PE為 y方向的變量 y，OP為射線，長(zhǎng)度設(shè)為S在直角三角形OPE中，OP2=S2=OE2+PE2=(2+A y2，OP=S= OE2 PE2 = D<2 與2設(shè) CGE=，貝U HOG= OGE=OE _ ex _ a?sinTg B PE cy b?costg =- ?tg Ba(b?tg B)a移項(xiàng)可得:=arctgS = OP =上式說明:角與B角為函數(shù)關(guān)系，若每次測(cè)點(diǎn)時(shí)，設(shè)定一個(gè)B值,則有相應(yīng)的在直角三角形 OGEK OE=A x=ax sin ， 在直角三角形 OFH中， OH=

5、PEA y=bx cos 當(dāng)B角為已知時(shí)，貝U：角值，隨之可求出 x、 y值，OP長(zhǎng)度也可求出。(3) 由此可看出，采用數(shù)學(xué)式計(jì)算橢圓形曲線上點(diǎn)的坐標(biāo)較為麻煩，而且精度不 高，如果極坐標(biāo)點(diǎn)不在橢圓圓心，計(jì)算工作量將會(huì)較大，也容易出錯(cuò)。4.2.工藝原理(1)用CAD軟件快速完成橢圓平面定位點(diǎn)極坐標(biāo)標(biāo)注，從而取代繁瑣的數(shù)學(xué)計(jì)算法。(2)用全站儀(或經(jīng)緯儀和鋼卷尺)對(duì)坐標(biāo)點(diǎn)精準(zhǔn)定位，并通過點(diǎn)位間弦長(zhǎng)值進(jìn) 行校核。5. 操作要點(diǎn)5.1用CAD程序繪圖，并進(jìn)行橢圓極坐標(biāo)尺寸標(biāo)出假設(shè)一個(gè)橢圓平面建筑(見下圖5-1所示)，其長(zhǎng)軸為80m( 2a)，短軸為40m( 2b)， 要測(cè)定橢圓軌跡上36個(gè)等分點(diǎn)位的極

6、坐標(biāo)，以橢圓的圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)，每次測(cè)點(diǎn)向 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為10°,則該橢圓軌跡上136點(diǎn)各點(diǎn)與中心點(diǎn)0的距離S值，采 用CAD軟件程序的極坐標(biāo)定位功能，則可在圖上直接對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行定位，并一一標(biāo)注出 各點(diǎn)的極坐標(biāo)值，列出表格后，以供現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量人員測(cè)設(shè)使用Si = K.wcj-,1：iSIC =4? ox2 711I)IK5.2現(xiàn)場(chǎng)施工放線程序(1) 按照設(shè)計(jì)平面圖和測(cè)繪院所提供的定位坐標(biāo)控制點(diǎn)，先測(cè)定橢圓中心點(diǎn)的坐 標(biāo)位置，并測(cè)出長(zhǎng)軸和短軸四個(gè)端點(diǎn)的位置(即1、10、19、28點(diǎn))，如上圖5-1所 示。(2) 將全站儀(或經(jīng)緯儀)安于中心點(diǎn) 0點(diǎn)，對(duì)中調(diào)平，并使上下度盤的 0點(diǎn)對(duì) 齊。(

7、3) 先將視線對(duì)準(zhǔn)D點(diǎn)，后轉(zhuǎn)動(dòng)180°對(duì)準(zhǔn)C點(diǎn)作校核，無誤后，使視線向右移動(dòng)10°(即B 1 = 10°),在視線方向讀取(或用鋼卷尺精確量取) S2= 20.230m,得 2點(diǎn)；再向右繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)10° (即B 2= 20°),在視線方向同樣讀取(量取)S3= 20.940m, 得3點(diǎn)，其余各點(diǎn)依此類推。(4) 橢圓在第二象限的各點(diǎn)位置值與第一象限的各點(diǎn)相對(duì)稱，如S11= S9, S12 =S8, S13 = S7 等。(5) 順滑連接1、2、37各點(diǎn)，即可得到橢圓平面在第一象限曲線的中心位置。(6) 橢圓在第三、四象限的各點(diǎn)位置值，可分別依據(jù)第

8、一、二象限對(duì)應(yīng)點(diǎn)的180° 倒鏡值，如第三象限的27點(diǎn)，可在第一象限的第9點(diǎn)確定后，倒鏡180°，在視線方 向精確讀取(量取)S14= 38.305m,即可得點(diǎn)27。其余各點(diǎn)的求取方法相同。(7) 檢查校核在放線測(cè)設(shè)工作完成后，或每一點(diǎn)位置測(cè)定后，尚須用相鄰兩點(diǎn)之間的水平距離 (弦長(zhǎng))進(jìn)行檢查校核，其方法是用余弦定理計(jì)算出各點(diǎn)間的水平距離。例如：12點(diǎn)間的距離：已知 S1= 20m S2= 20.230m,B 1= 10°，貝U點(diǎn)2= J202 20.232 - 2 20 20.23 cos10° = 3.514m同理得到點(diǎn) 2-3 = J20.232

9、20.942 - 2 20.23 20.94 cos10° = 3.657m點(diǎn) 7-8 = V30.2372 34.4152-2 30.237 34.415 cos100 = 7.005m6. 測(cè)量?jī)x器進(jìn)行橢圓形建筑物測(cè)量放線，主要涉及到以下儀器，見下表:測(cè)量?jī)x器一覽表儀器名稱規(guī)格及型號(hào)數(shù)量(臺(tái))用途全站儀GTS332W1定位及軸線投測(cè)電子經(jīng)緯儀DT202C1定位及軸線投測(cè)自動(dòng)水平準(zhǔn)儀DZS3-12高程測(cè)量激光鉛垂儀D2J31豎向控制線投測(cè)鋼卷尺50m2平面尺寸測(cè)量水準(zhǔn)塔尺5m2高程測(cè)量7. 質(zhì)量控制7.1各平面軸線放樣及細(xì)部放樣根據(jù)主控制軸線進(jìn)行引測(cè)，用全站儀（經(jīng)緯儀）采用極坐標(biāo)點(diǎn)

10、法定位后，將各軸 線投測(cè)出來，并校核無誤后，再依次放出細(xì)部線，采用五線制（軸線、柱身線、模板 安裝控制線、外墻柱-20cm線、門窗洞口的邊角線）。墻體模板拆完后，要及時(shí)抄測(cè) 50標(biāo)高線。軸線的豎向投測(cè)的允許誤差詳下表：軸線豎向投測(cè)的允許誤差表表7-1項(xiàng)目允許誤差（mm每層± 3總高（HHW 30m± 57.2豎向控制軸線的投測(cè)：豎向用激光鉛垂儀投點(diǎn)，在主控制點(diǎn)上架設(shè)鉛垂儀，將垂點(diǎn)引測(cè)至上一樓層后, 用一測(cè)回法轉(zhuǎn)角測(cè)設(shè)南北控制線，并與南北軸線上的投測(cè)點(diǎn)校核，如誤差在限差之, 平均后投點(diǎn)、彈線。軸線投測(cè)傳遞的允許誤差表表7-2項(xiàng)目允許誤差mm企業(yè)標(biāo)準(zhǔn):每層± 3mm&

11、#177; 2mm總 高HH< 30m± 8mm± 5mm30m<HW 60m± 15mm± 10mm7.3每次放線結(jié)束后，在網(wǎng)格點(diǎn)上分別進(jìn)行邊角測(cè)量，角度和邊長(zhǎng)各測(cè)量3回，觀測(cè)值用平差法進(jìn)行平差，并在實(shí)地修正至設(shè)計(jì)位置。測(cè)所使用的儀器為全站儀（1”,1+1ppm）,測(cè)距相對(duì)中誤差小于I /30000,測(cè)角中誤差小于2. 5”，精度符合規(guī)要求。8定位樁點(diǎn)保護(hù)措施8.1基坑上面的主控樁采用井字型控制（樁點(diǎn)用10cm*10cm鋼板制作，并澆筑混凝土深800mm。應(yīng)加強(qiáng)每個(gè)定位樁點(diǎn)的保護(hù)，護(hù)坡及土方開挖轉(zhuǎn)運(yùn)及材料堆碼過程中， 務(wù)必讓開所有測(cè)量控制樁

12、點(diǎn)。并設(shè)置明顯的標(biāo)記和防護(hù)欄。8.2根據(jù)建筑物的平面、立面結(jié)構(gòu)情況，在建筑物零米結(jié)構(gòu)施工完成后，上部結(jié)構(gòu)施工采取激光鉛垂儀豎向垂直控制，并結(jié)合建筑物外圍控制網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。8.3 各層現(xiàn)澆板支模，縱橫系統(tǒng)均應(yīng)躲開通視孔位置，保證上下暢通。待激光垂 準(zhǔn)儀將控制點(diǎn)傳遞到結(jié)構(gòu)樓層后，再進(jìn)行嚴(yán)格校核。8.4 控制樁點(diǎn)復(fù)測(cè)控制樁點(diǎn)的復(fù)測(cè)應(yīng)定期進(jìn)行， 每12月間檢查一次，如有變動(dòng)應(yīng)及時(shí)恢復(fù)， 作好 檢查記錄，記錄填寫應(yīng)真實(shí)，簽字應(yīng)齊全，具有可追溯性。9. 效益分析 橢圓形建筑物施工放線較復(fù)雜，業(yè)計(jì)算工作量較大，按照常規(guī)測(cè)量方法，各樓層 放線時(shí)間較長(zhǎng)，將會(huì)直接影響到施工進(jìn)度，而且放線的精準(zhǔn)度也難以得到保證。該工藝不僅能保證放線成果的精確度，而且施工過程簡(jiǎn)單有效，可縮短工期，減 少放線配合人員，最終降低了工程成本，提高了工程質(zhì)量。10. 運(yùn)用實(shí)例 泰山飯店是一棟五星級(jí)飯店，位于海淀區(qū)西三旗環(huán)島西南側(cè)，總建筑面積 74403平方米，