橢圓形建筑物測量放線施工工法(泰山飯店).doc

橢圓形建筑物測量放線施工工法中建保華建筑有限責任公司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)常會遇到一些平面、立面設計較為復雜的建筑物，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，遠比一般的矩形、圓形等簡單幾何圖形要復雜得多，對測量工作者而言，也常常感到較為辣手，而且存在放線方法不一，有的方法很繁瑣、放線的精準度也難以得到保證。為此，下面敘述一種采用全站儀（或經(jīng)緯儀）和計算機AutoCAD軟件極坐標輔助法，從而快速準確地完成橢圓形平面定位放線，并通過一個在施工程實例加以說明。該工法具有一定的推廣應用價值。2. 工法特點傳統(tǒng)橢圓形放線主要依據(jù)解析幾何法先進行內業(yè)計算后，再用經(jīng)緯儀與鋼卷尺聯(lián)合放線，但是存在計算工作繁瑣，施工操作麻煩，如果場地平整情況不好或平面形狀多變，極易出錯。因此，本工法與常規(guī)測量相比較，具體以下特點：（1）.測量精度高、速度快、內業(yè)計算量小根據(jù)橢圓形平面位置，建立極坐標系，借助計算機Auto CAD強大的運算功能，快速標出橢圓形任意兩條線間的夾角和所測設橢圓軌跡上控制點的距離，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度。（2）. 受外界施工條件影響少，便于檢測和糾正由于能即時得出點位坐標和偏差信息，既降低測量施工的難度和強度，還可以結合放樣點坐標進行反驗算，隨時糾正偏差量。（3）.與其他幾種方法比較，具有如下優(yōu)缺點序號方法優(yōu)點缺點局限性1直接拉線法操作簡便精度不高用于長半軸10m以下2幾何作圖法施工麻煩，樁點多精度不高受場地的局限3直角坐標法施工操作方便內業(yè)計算量大，易出錯樁點較多4極坐標法施工操作方便內業(yè)計算量大，易出錯樁點較多5極坐標和計算機輔助法施工簡便，精度較高內業(yè)計算工作量很小不受施工場地限制，樁點較少（4）、適應范圍適用于一般橢圓形、弧形建筑平面測量定位的各類建筑物的測量。3. 工藝原理 3.1橢圓形平面曲線的數(shù)學方程式（1）橢圓的定義：在一個平面內，到兩定點D1、D2的距離之和等于常數(shù)的點的軌跡，就叫做橢圓。兩定點叫橢圓的焦點，焦點之間的距離為焦距。（2）橢圓數(shù)學方程式：在一個直角坐標系中，將經(jīng)過焦點D1、D2為X軸，D1D2線段的垂直平分線為Y軸，其橢圓方程式為：x2/a2 + y2/b2=1（a為長半軸，b為短半軸）。3.2橢圓形極坐標法計算式如右圖3-1所示，以橢圓平面的圓心O為原點，建立直角坐標系，以長軸（a）和短軸（b）為直徑，分別作圓。設P點為橢圓曲線任意一點，連接OP。由P點向長軸AB作垂線PE，并向上延長交長軸圓于G點，連接OG，交短軸圓于F點。連接PF，并向短軸CD延長交于H點，PH亦為短軸CD的垂直線。設OP與短軸CD的夾角為，設OE為x方向的增量x，PE為y方向的變量y，OP為射線，長度設為S。在直角三角形OPE中，OP2=S2=OE2+PE2=x2+y2OP=S= =設CGE=，則HOG=OGE=在直角三角形OGE中，OE=x=asin在直角三角形OFH中，OH=PE=y=bcos當角為已知時，則：Tg=移項可得：=arctg（） S = OP = 上式說明：角與角為函數(shù)關系，若每次測點時，設定一個值，則有相應的角值，隨之可求出x、y值，OP長度也可求出。3.3 用CAD軟件完成橢圓形極坐標點標注 在AutoCAD軟件界面中，根據(jù)圖紙所給點的橢圓尺寸建立所測設的橢圓極坐標系，以長軸方向為X軸，短軸方向為y軸，橢圓中心點或焦距點為極坐標原點，采用極坐標追蹤技術，可以很方便地完成橢圓軌跡上定位點極坐標值的標注。4. 測量儀器及內業(yè)要求4.1 測量儀器進行橢圓形建筑物測量放線，主要涉及到以下儀器，見下表： 測量儀器一覽表 表4-1儀器名稱規(guī)格及型號數(shù)量（臺）用途全站儀GTS332W1定位及軸線投測電子經(jīng)緯儀DT202C1定位及軸線投測自動水平準儀DZS3-12高程測量激光鉛垂儀D2J31豎向控制線投測鋼卷尺50m2平面尺寸測量水準塔尺5m2高程測量4.2 內業(yè)計算橢圓曲線上點位的數(shù)據(jù)計算：采用極坐標法，輔以計算機軟件CAD程序進行角度和尺寸標注，可以較少繁瑣的數(shù)學計算，其結果也很準確，避免了人為計算錯誤。在平面放線過程中，應對計算機軟件標注的數(shù)據(jù)進行檢驗復核，確保投測的結果與設計圖紙尺寸一致。4.3 資料填寫工程測量資料應隨施工進度填寫齊全，并報送監(jiān)理工程師簽字歸檔。主要填寫的測量資料有：工程定位測量記錄；基槽驗線記錄；樓層平面放線記錄；樓層標高抄測記錄；建筑物垂直度、標高觀測記錄等。5. 操作工藝要點5.1用CAD程序繪圖，并進行橢圓極坐標尺寸標出假設一個橢圓平面建筑（見下圖5-1所示），其長軸為80m（2a），短軸為40m（2b），要測定橢圓軌跡上36個等分點位的極坐標，以橢圓的圓心為坐標原點，每次測點以對平面的夾角為10，則該橢圓軌跡上136點各點與中心點O的距離S值，采用CAD軟件程序的極坐標定位功能，則可在圖上直接對各點進行定位，并一一標注出各點的極坐標值，列出表格后，以供現(xiàn)場測量人員測設使用。5.2 現(xiàn)場施工放線程序（1）按照設計平面圖和測量規(guī)劃部門所提供的定位坐標控制點，先測定橢圓中心點的坐標位置，并測出長軸和短軸四個端點的位置（即1、10、19、28點），如上圖5-1所示。（2）將全站儀（或經(jīng)緯儀）安于中心點O點，對中調平，并使上下度盤的O點對齊。（3）先將視線對準D點，后轉動180對準C點作校核，無誤后，使視線向右移動10（即110），在視線方向讀?。ɑ蛴娩摼沓呔_量?。㏒220.230m，得2點；再向右繼續(xù)轉動10（即220），在視線方向同樣量取S320.940m，得3點，其余各點依此類推。（4）橢圓在第二象限內的各點位置值與第一象限內的各點相對稱，如S11S9, S12S8, S13S7等。（5）順滑連接1、2、37各點，即可得到橢圓平面在第一象限內曲線的中心位置。（6）橢圓在第三、四象限內的各點位置值，可分別依據(jù)第一、二象限內對應點的180倒鏡值，如第三象限內的27點，可在第一象限內的第9點確定后，倒鏡180，在視線方向精確量取S1438.305m，即可得點27。其余各點的求取方法相同。（7）檢查校核 在放線測設工作完成后，或每一點位置測定后，尚須用相鄰兩點之間的水平距離進行檢查校核，其方法是用余弦定理計算出各點間的水平距離。例如：12點間的距離：已知S120m，S220.230m，110，則點123.514m同理得到點2-33.657m點7-87.005m6. 泰山飯店工程橢圓形放線運用實例6.1 工程概況 北京泰山飯店是一棟正在興建的五星級飯店，總建筑面積74403平方米，地下2層，地上18層。主樓平面為橢圓形，見圖6-1所示，長軸長度為76.8m，短軸長度25.8m。6.2 放線測量方案 （1）根據(jù)測繪院提供的紅線樁坐標點，以橢圓形中心點和縱橫中心線為基準線，建立基準控制線，地下和地上均以此為依據(jù)。（2）要求設計單位提供本建筑平面定位電子圖。（3）采用極坐標，利用AutoCAD輔助線，以橢圓形中心點及兩個焦點為圓心，建立極坐標系，在圖上可方便地標注出橢圓曲線上各軸線控制點的極坐標值。（4）以橢圓形圓心或焦點作為極坐標原點，用全站儀（或經(jīng)緯儀和鋼尺）進行各軸線控制點的測定。6.3 橢圓平面控制網(wǎng)的測設1）根據(jù)測繪院所提供的建筑物坐標點，按照測量方案，完成橢圓形平面的定位控制樁點和軸線控制線的布設，遵循“先整體、后局部”，“先地下，后地上”的原則，縱橫方向采用井字形平面控制網(wǎng)，橢圓形采用極坐標方法進行定位，建筑物的主控制點、主軸線，需經(jīng)反復校核檢查，確保準確無誤。2）依據(jù)前面所述的橢圓極坐標定位原理，利用AutoCAD計算機輔助繪圖軟件，按照設計院所給定的主樓定位圖，確定橢圓上各軸線定位坐標點，分別標注出橢圓軌跡上控制點的極坐標值，再使用全站儀（或經(jīng)緯儀測角法）可以很方便地完成橢圓曲線點定位測量。地下室部分橢圓平面具體各點位的極坐標值如下： 如下圖6-2所示，將主樓平面四分之一橢圓圓弧上對應于各軸線點，共分為13段弧段，分別向橢圓中心連線，標注出各點的極坐標值（S、）。 以橢圓形中心點O為原點，橢圓形平面長軸線為x軸，短軸線為y軸，建立極坐標系。 根據(jù)設計圖紙中所給定的橢圓曲線段上各坐標點的位置，在橢圓曲線上分別按照AN點順序進行編號標注，如下圖所示。 將各控制點的極坐標值進行列表（見下表6-1），測量施工時以此表數(shù)據(jù)進行投測。 根據(jù)橢圓曲線的對稱原理，在確定第一象限四分之一橢圓的點位后，其余三個象限的橢圓曲線可依次確定。 極坐標角與極距S的對應表 表6-1點位號極距s (mm)角度( )點間距離（mm）A12860904086B134247216 48 ”2599C143196210 36 ”2041D15261558 43 ”2964E169264621 39 ”4651F200463529 23 ”4620G235392714 57 ”4571H272312040 27 ”4492I31002151 42 ”2328J329941211 1 ”2185K34879922 30 ”2134L3672869 26 ”1327M37873316 49 ”587N3836000 0 ”6.4 投測放線步驟1）地下室部分測設 根據(jù)已經(jīng)確定好的軸線控制網(wǎng)，進行橢圓平面軸線點位的布設。橢圓長軸方向控制線M1M2與縱向軸線24軸重合，短軸方向設三條控制線，分別是N3N4、N5N6、N7N8，其中N5N6與橫向軸線H軸重合，N5N6、N7N8分別距離橫向軸線M、D為2m。O點為橢圓圓心點。 基礎施工階段，采用“外控法”，即外圍軸線控制點在建筑物之外進行投測，控制網(wǎng)的控制樁點應選擇在距離基坑邊3m左右，地質堅固、便于通視、且能長期保存的地方。 先測設橢圓平面的圓心O點，然后在長軸上將O1、O2點位投測出來。 將全站儀（或經(jīng)緯儀）置于圓心O點，對中調整平后，將鏡頭先對準O1點，后轉180對準O2點做校核，無誤后，可正式開始測設工作。 根據(jù)軸線點位極坐標角與極距S的對應關系（見上表6-1），將鏡頭從OM1方向反時針轉動69 26，在視線方向精確讀量（或量?。㏒1=36.728m，得測點L，繼續(xù)反時針轉動922 30 ”， 在視線方向精確量取S1=34.879m 得測點K，依此類推，完成所有測點。 用表6-1中的點間距離進行檢查校核，確認所測點位置的正確性。2）地上部分測設 地上部分測設采用內控法。根據(jù)基礎部分的外圍控制樁點，將橢圓形平面的內控點位O、O1、O2分別投測在0.000結構樓板上（即在樓板內預埋200mm200mm4mm鋼板，鋼板面用電鉆鉆孔做永久性標志點），主體施工時，沿控制點垂直方向在各層樓板處留300mm直徑洞，每次安置激光鉛垂儀由控制點向上投測，樓層面用有機透明塑料板制作的激光接收靶接收后，來準確投測出我們所需的橢圓定位點O、O1、O2。 根據(jù)主體施工進度安排，橢圓形平面需劃分為三個流水作業(yè)段，故應按照第一流水段橢圓定位點建立極坐標系，并確定各軸線控制點的極坐標值。同樣采用計算機CAD快速準確地標注出各點的極坐標值。 以第一個流水段為例，見下圖6-4所示，通過三條控制線，測設兩個內控點O1，O2，以O1為極坐標原點，將經(jīng)緯儀架設在O1點位上，對中調平后，對準O2點位，然后轉動90對準控制線2做校核，無誤后，可正式開始測設工作。 將經(jīng)緯儀架設在O1點，采用極坐標法進行該段橢圓形上各軸線點位的投測，投測方法與地上部分相同，就不再贅述。最后，作好點距的校核工作，以確保其準確性。7. 質量標準7.1 各平面軸線放樣及細部放樣根據(jù)主控制軸線進行引測，用全站儀（經(jīng)緯儀）采用極坐標點法定位后，將各軸線投測出來，并校核無誤后，再依次放出細部線，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，要及時抄測50標高線。軸線的豎向投測的允許誤差詳下表： 軸線豎向投測的允許誤差表 表7-1項 目允許誤差（mm）每 層3總高（H）H30m57.2 豎向控制軸線的投測：豎向用激光鉛垂儀投點，在主控制點上架設鉛垂儀，將垂點引測至上一樓層后，用一測回法轉角測設南北控制線，并與南北軸線上的投測點校核，如誤差在限差之內，平均后投點、彈線。軸線投測傳遞的允許誤差表 表7-2 項 目允許誤差mm企業(yè)標準每 層3mm2mm總高HH30m8mm5mm30mH60m15mm10mm7.3 每次放線結束后，在網(wǎng)格點上分別進行邊角測量，角度和邊長各測量3回，觀測值用平差法進行平差，并在實地修正至設計位置。測所使用的儀器為全站儀(1”，1+1ppm)，測距相對中誤差小于l30000，測角中誤差小于25”，精度符合規(guī)范要求。8樁點保護措施（1）基坑上面的主控樁采用井字型控制（樁點用10cm*10cm鋼板制作，并澆筑混凝土