工業(yè)與民用建筑測量

1、2022-5-81第第 九章九章 工業(yè)與民用建筑測量2022-5-829.1 概述概述9.2 大型工業(yè)廠區(qū)測量大型工業(yè)廠區(qū)測量9.3 高層建筑物測量高層建筑物測量9.4 高聳建筑物測量高聳建筑物測量9.5 異型異構(gòu)建筑物測量異型異構(gòu)建筑物測量2022-5-83 大型廠區(qū)測量項目繁多，精度要求各異。若首級采用建筑方格網(wǎng)，則可使用鋼尺、經(jīng)緯儀、水準儀、激光掃平儀、激光投點儀和電子全站儀等儀器進行各種施工測量；對于首級采用GNSS網(wǎng)或地面三角形網(wǎng)，則主要采GNSS RTK和電子全站儀進行施工測量和放樣。2022-5-84 如圖所示，振動臺的基礎(chǔ)中，有七個主要預埋部件：14位于基礎(chǔ)坑底，與垂直方向的加

2、震器固連，控制上下振動；57位于基坑內(nèi)的側(cè)面，與水平方向上的3個加震器固連，用來控制側(cè)向振動。 要求面板軸線及面板中心在X、Y、Z三個軸向上的誤差小于1mm，設(shè)備將固定在上述預埋件上。由于預埋件是由底板、面板和螺桿組成，在空間有六個自由度，因此，還必須控制預埋件在空間的三個旋轉(zhuǎn)自由度。2022-5-85-圖 振動臺基礎(chǔ)和預埋件2022-5-86 安裝控制網(wǎng)的建立和預埋件定位工作需分兩期進行。（1）第一期安裝控制網(wǎng)布設(shè)及14預埋件安裝測量為放樣14預埋件，要以廠房軸線為準，建立如圖所示的第一期安裝控制網(wǎng)。2022-5-87圖 第一期內(nèi)部控制網(wǎng)2022-5-88（2）第二期安裝控制網(wǎng)布設(shè)及57預埋

3、件安裝測量圖 第二期內(nèi)部控制網(wǎng) 非設(shè)站型安裝控制網(wǎng)系指在網(wǎng)點上不設(shè)測站觀測，僅用于照準，測站位置可以自由設(shè)置，不需在地面上標定，采用自由設(shè)站法自由設(shè)站法建立和放樣網(wǎng)。 如圖所示，在工業(yè)廠房內(nèi)穩(wěn)固的立柱、墻面或?qū)Ｓ糜^測墩上，埋設(shè)12層螺母套筒，安裝上精密棱鏡，在廠房內(nèi)合適位置架設(shè)測量機器人，對棱鏡進行邊、角觀測，構(gòu)成相對位置非常精確的非設(shè)站型三維安裝控制網(wǎng)。采用嚴密平差，可得棱鏡點的精確坐標和高程。2022-5-892022-5-810圖 非設(shè)站型內(nèi)部控制網(wǎng)示意圖建筑物劃分：l 4層以下為一般建筑；l 59層為多層建筑；l 1016層為小高層；l 1740層為高層建筑；l 40層以上為超高層建筑

4、。工程測量中稱層數(shù)為17層以上的建筑為高層建筑。高層建筑施工重點施工重點是控制豎向偏差，要將基礎(chǔ)控制網(wǎng)逐層向上傳遞，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ32002）對高層豎向軸線傳遞和高程傳遞的允許偏差規(guī)定如表。包括樓層細部放樣樓層細部放樣和垂直度計垂直度計算算、深基坑變形監(jiān)測深基坑變形監(jiān)測等問題。2022-5-8112022-5-812豎向軸線傳遞和高程傳遞允許偏差豎向軸線傳遞和高程傳遞允許偏差高度H每層H 30m30m H 60m60m H 90m90m H 120m120m H 150mH 150m允許偏差3mm5mm10mm15mm20mm25mm30mm內(nèi)控制網(wǎng)：在建筑物的 00高程面

5、上建立基礎(chǔ)控制網(wǎng)，各層樓板在基礎(chǔ)控制網(wǎng)點豎向相應(yīng)位置預留傳遞孔（尺寸約為30cm30cm），使用測量儀器將 00面的控制點，通過傳遞孔層層向上傳遞的網(wǎng)。內(nèi)控制網(wǎng)建網(wǎng)步驟：（1）基礎(chǔ)部分完工后，在建筑物的 00 高程面上建立基本形狀為“矩形”或“”字形的基礎(chǔ)控制網(wǎng)，作為建筑物垂直度控制和施工放樣的依據(jù)；2022-5-813（2）隨施工進度，將儀器鉛垂儀或激光投點儀或全站儀架設(shè)在00面的基礎(chǔ)控制網(wǎng)點上，將控制點傳遞至相應(yīng)樓層； （3）投測時應(yīng)采用四個對稱位置分別向上投點，取投點的平均位置為最后的投測點。 投點時，接收靶采用刻有“”字線的透明有機玻璃板。在接收位置，可以直接看到激光鉛垂儀投射的激光點

6、，可使光學鉛垂儀或全站儀的操作人員方便地觀測接收靶上的“”字線。（4）利用傳遞至該層的內(nèi)部控制網(wǎng)進行施工放樣。2022-5-814niixnx11， 式中，2022-5-815 為計算層高處的樓層垂直度，應(yīng)位于縱、橫向軸線上的特征點,測量特征點的實際坐標，計算與設(shè)計坐標之差，樓層垂直度用下式計算ix 高程傳遞通常采用鋼尺垂直量距法和全站儀天頂全站儀天頂測距法測距法。l 鋼尺垂直量距法 如圖（A）所示，將鋼尺零端朝下懸掛于建筑物側(cè)面，將水準儀架設(shè)在底層，后視底層1m線上的水準尺讀數(shù)，前視鋼尺并讀數(shù)；然后將水準儀搬至上一樓層，后視鋼尺讀數(shù)，前視水準尺，根據(jù)設(shè)計標高放樣該樓層的1m線。2022-5-

7、816l 全站儀天頂測距法全站儀天頂測距法 如圖（B）所示，將全站儀架設(shè)于底層軸線控制點上 ，首先在水平盤位(豎直角為0)，利用水準尺配合，測量底層1m線的高度. 然后在垂直度盤豎直角為90的盤位，通過各樓層的軸線傳遞孔向上測距，并利用水準儀測量施工層的1m線。2022-5-817圖 高層建筑高程傳遞示意圖2022-5-8182022-5-819深基坑的變形監(jiān)測內(nèi)容:監(jiān)測基坑周圍土體沉降周圍土體沉降、坑底隆起坑底隆起、支護結(jié)構(gòu)水平位移支護結(jié)構(gòu)水平位移、基坑周邊收斂基坑周邊收斂、坑壁傾斜和外坑壁傾斜和外鼓、深層土體差異沉降深層土體差異沉降和水平位移水平位移等。變形監(jiān)測方法：直觀而有效的監(jiān)測方法是

8、測量幾何量法幾何量法。主要采用幾何水準法、全站儀測距三角高程法、交會法、視準線法和全站儀三維極坐標法等監(jiān)測。9.3.4 深基坑變形監(jiān)測2022-5-820 全站儀建立非設(shè)站型變形監(jiān)測網(wǎng)及其監(jiān)測技術(shù)（又稱非接觸測量技術(shù)。 基坑開挖前，在基坑外圍穩(wěn)固的構(gòu)筑物上粘貼聚酯反射片(距離較遠時可用微型棱鏡代替)，全站儀在幾個適當位置自由設(shè)站對反射片進行三維觀測，并作三維嚴密平差，建立如圖A所示的非設(shè)站型變形監(jiān)測網(wǎng)。2022-5-821非設(shè)站型變形監(jiān)測技術(shù)主要有三方面應(yīng)用非設(shè)站型變形監(jiān)測技術(shù)主要有三方面應(yīng)用：（1）采用自由設(shè)站法測量三維監(jiān)測網(wǎng)點的三維坐標。如圖B所示，在需要監(jiān)測變形的位置粘貼聚酯反射片，選擇

9、合適位置架設(shè)好全站儀，測量一部分或全部三維監(jiān)測網(wǎng)點，并同步測量監(jiān)測點，則可求得網(wǎng)點和監(jiān)測點在全站儀坐標系中的三維坐標。該方法的優(yōu)點是可以自由設(shè)站，不存在儀器對中、量高誤差，用測量機器人可進行全自動測量；無需顧及氣溫、氣壓等因素的影響，因為測量結(jié)果總是轉(zhuǎn)化到固定的三維網(wǎng)，無論變形監(jiān)測期間的尺度因子如何變化，其最終結(jié)果的尺度總是和建網(wǎng)時的尺度一致。2022-5-822 圖 三維監(jiān)測網(wǎng)及三維非設(shè)站型變形監(jiān)測2022-5-823（2）監(jiān)測基坑周邊和坑壁水平位移。對于基坑坑壁等受施工干擾嚴重，不便直接觀測的位置，可利用全站儀、鉛直儀和小鋼尺配合，監(jiān)測其變形，原理如圖所示。圖 監(jiān)測基坑坑壁變形2022-5

10、-824l 監(jiān)測方法監(jiān)測方法 將全站儀安裝在基坑周邊的測量平臺上，觀測46個三維監(jiān)測網(wǎng)點，利用邊、角后方交會原理，或三維坐標轉(zhuǎn)換法，求得全站儀三軸交點的坐標； 全站儀基座位置保持不動，卸下全站儀，并在全站儀基座上安置光學鉛直儀(大部分儀器的基座是通用的)，則鉛直儀軸線通過全站儀的三軸交點。在需要監(jiān)測變形的位置平放小鋼尺，光學鉛直儀調(diào)焦后，即可直接在小鋼尺上讀數(shù)，依此可間接求得待測點的水平位移。2022-5-825（3）進行坑壁收斂監(jiān)測如圖，當基坑寬度不大時，可以利用收斂計(一種特制的精密線尺)直接測量基坑兩邊同一高度處A、D兩點的相對收斂情況。盡管收斂計本身的讀數(shù)精度很高，但受設(shè)備安置等因素影

11、響，重復測量精度只能達到 0.30.5。當基坑較寬時，收斂計無法測量。全站儀無接觸測量可以彌補這一缺陷。2022-5-826圖912 收斂計測量原理2022-5-827高聳建筑物高聳建筑物系指建筑高度與其底面尺寸相差很大的建筑物，如摩天大樓、高煙囪、電視塔、高橋墩等。這類建筑的顯著特點顯著特點是基礎(chǔ)底面積小，重心高，柔度大，其豎向軸線的精度要求很高。高聳建筑多為圓柱或橢圓柱形的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，一般采用爬模、滑模或翻板模施工。9.4 高聳建筑物測量網(wǎng) 在高聳建筑物施工中，應(yīng)從兩個方面考慮：l 保證建筑物豎向軸線的鉛直性；l 保證相鄰層面的共軸性。 下面詳細介紹一種分層投點技術(shù)下面詳細介紹一種分層

12、投點技術(shù)。2022-5-8289.4.1高聳建筑物豎向軸線控制分層投點法2022-5-829施工過程中，從最靠近施工層面的測量平臺向施工層面投點，這種方法叫分層投點法分層投點法。采用垂準儀垂準儀，置平范圍大的自動安平垂準儀配置激光目鏡后即為激光垂準儀。表列出了常用垂準儀的型號和性能。2022-5-830設(shè)分層投點距離為 d，則單次投點的精度單次投點的精度為: 設(shè)最上層測量平臺距地面的高度為H，高聳建筑擺幅A，地面到最上層測量平臺的投點次數(shù)為n=H/d，建筑物豎向軸線相對鉛垂線的最大偏角為:HAarcsinarcsinAH則最上層測量平臺處的投點精度最上層測量平臺處的投點精度為:22211sin

13、()niimdn mn 2022-5-832圖 利用測量平臺投點控制建筑物豎向軸線 假定最上層測量平臺上的控制點因高聳建筑物擺動而偏離豎向軸線的最大距離為L，最上層測量平臺到施工平臺的高度為h，則向上投點精度為:2223()()syLmhmh mH2022-5-834煙囪和水塔是工業(yè)場地上的一種特殊建筑物，特點是主體高、柔度大、基礎(chǔ)面積小、地基負荷大。施工難點是節(jié)段之間的共軸性控制。主體結(jié)構(gòu)為圓筒形，多采用滑模施工，煙囪工程施工及驗收規(guī)范要求，當煙囪高H100m時，筒身中心線的垂直偏差不得大于0.0015H；當H100m時，中心線的垂直偏差不得大于0.001H。煙囪施工測量包括以下方面，主要是

14、控制筒身中心和節(jié)段的共軸性，確保主體的垂直度。 2022-5-835（1）基礎(chǔ)定位和施工。施工前，先放樣出煙囪中心點O，過中心點O，選擇兩條相互垂直的定位軸線AB和CD。控制樁至O的最近距離，視煙囪的高度而定，一般至少為煙囪高度的1.5倍，見圖。（2）筒身施工測量可采用軸線外控法或軸線內(nèi)控法。軸線外控法是用全站儀，分別安置在軸線樁A、B、C、D點上，瞄準基礎(chǔ)面上的軸線點，將軸線向上投測到筒身施工面的邊緣并做標記，按標記拉兩根弦線，弦線交點即為煙囪中心點。2022-5-8362022-5-837(1)(1)地面外控制網(wǎng)地面外控制網(wǎng)布設(shè)如圖所示的“米”字形地面外控制網(wǎng)，網(wǎng)的三條軸線交于塔心，軸線5

15、-11與正北方向夾角為963615，以點5及軸線5-11為起算數(shù)據(jù)，以掛靠方式納入上海市統(tǒng)一坐標系中。建網(wǎng)時，選取23個與塔心可通視的遠方目標作定向點，測出定向點與軸線5-11的平面夾角。施工地下室時，需在基坑周邊加密控制點，以控制地下室施工。2022-5-838圖 東方明珠電視塔地面外控制網(wǎng)2022-5-839（2）塔體內(nèi)控制網(wǎng)塔體基礎(chǔ)完工后，在其頂面-6.05m平臺上建立如圖所示的塔體內(nèi)控制網(wǎng)，控制點為塔心、直筒心及斜筒心的設(shè)計位置。圖 東方明珠電視塔地面內(nèi)控制網(wǎng)2022-5-840（3）地面內(nèi)控制網(wǎng)地面內(nèi)控制網(wǎng)在三個直筒體出土后，要按以下過程建立，如圖9所示的地面內(nèi)控制網(wǎng)，主要用于塔體施

16、工控制，測設(shè)塔筒周邊線、裙房7.5軸線，以及監(jiān)測筒體的偏扭。將塔體內(nèi)控制網(wǎng)的塔體中心和三個直筒體中心投測至-1.450m和+0.550m平臺，記為O和T1、T2、T3，以這四點為基礎(chǔ)，建立地面內(nèi)部控制網(wǎng)。2022-5-8412022-5-842圖 東方明珠電視塔地面內(nèi)控制網(wǎng)（4）內(nèi)控制網(wǎng)點分層投點）內(nèi)控制網(wǎng)點分層投點塔體中心和直筒體中心點分別向上投點，其中，塔體中心分4層投點，測量平臺的高度分別為+98m、+118m、+263m、+285m。直筒體中心分3層投點，測量平臺的高度分別為+98m、+161m、+285m。采用Leica天頂儀。對于較低的施工節(jié)段，四點可分別投測。施工節(jié)段較高時，為克

17、服施工震動等因素的影響，四點宜同步投點，參見圖2022-5-8432022-5-844圖 方明珠電視塔098m段垂直投點示意圖投點采用兩種方法檢核投點采用兩種方法檢核：一是在塔心投點安置全站儀，測量其它三點的距離和三點間的夾角。二是利用遠處定向點測量三個直筒投點與設(shè)計方位的偏差，滿足要求后即可固定投點位置。（5 5）單筒體測量）單筒體測量三筒主塔施工至+286m后，原來的鋼平臺將停留在+285.081m處，并用混凝土與筒體澆在一起，不再提升。電視塔自+286m至+350米為變?yōu)閱瓮菜w結(jié)構(gòu)。投測至+285米的塔體中心點，即為單筒體豎向軸線控制的唯一投點。單筒體測量的重點是控制筒體豎向軸線和防止

18、筒體偏扭。施工時，在+285m至+310m段不設(shè)施工平臺，需搭建臨時測量平臺(見圖)。自+310m以上，可以利用施工平臺投點。2022-5-8452022-5-846圖 臨時測量平臺2022-5-847（6）上、下球體和太空艙安裝測量）上、下球體和太空艙安裝測量上、下球體工程鋼構(gòu)件安裝之前，以塔心和遠處定向點為基準，建立含三個直筒中心投點的球體內(nèi)部控制網(wǎng)。太空艙安裝也是以塔心投點和遠處定向點為基準，在此不再贅述。（7）斜筒體測量）斜筒體測量斜筒采用勁性骨架形式，測量重點是控制骨架中心即測設(shè)斜筒體的中心軸線。2022-5-848圖9-22 大斜筒軸線設(shè)置圖 大斜筒軸線設(shè)置2022-5-849圖

19、小斜筒軸線設(shè)置2022-5-850圖 迪拜樓l 迪拜樓的測量方案： 周邊場地開闊，通視良好，在20層以下，采用外控法進行平面控制網(wǎng)的垂直傳遞。20層以上，采用GNSS技術(shù)、高精度傾斜儀配合測量機器人組成實時自動測量系統(tǒng)，進行爬升模板的三維精密定位。系統(tǒng)由空間定位、傾斜測量和施工測量三個子系統(tǒng)組成，其原理如圖所示。2022-5-852圖9-22 大斜筒軸線設(shè)置圖 迪拜樓施工控制測量示意圖2022-5-853國家體育場“鳥巢”是北京2008年奧運會的主體育場，為特級體育建筑，主體結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限 100 年，采用鋼結(jié)構(gòu)（外殼）和混凝土結(jié)構(gòu)（看臺、基座）兩大部分組成。主體建筑為南北長333米、東西寬

20、296米的橢圓型，高69米，建筑頂面呈馬鞍型，外觀清晰、純粹、完整。屋蓋中間開洞長度185米，寬度128米，建筑面積25.8萬平方米，可容納觀眾9萬余人。由于“鳥巢”的外殼由多種空間箱體組成，施工和安裝測量非常復雜。下面主要介紹“鳥巢”型鋼結(jié)構(gòu)的安裝測量。2022-5-854（1）“鳥巢鳥巢”的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)“鳥巢”的主體建筑平面布局呈橢圓形，“鳥巢”鋼結(jié)構(gòu)由24榀門式桁架圍繞體育場內(nèi)部碗狀看臺旋轉(zhuǎn)而成，包括：主桁架、桁架柱、頂面次結(jié)構(gòu)、立面次結(jié)構(gòu)、樓梯和馬道等部分（參見圖）。2022-5-855圖9-22 大斜筒軸線設(shè)置圖9 “鳥巢”外殼鋼結(jié)構(gòu)2022-5-856（2）“鳥巢鳥巢”的測量難點的測

21、量難點“鳥巢”鋼構(gòu)件的定位點均為三維坐標，主結(jié)構(gòu)構(gòu)件均為巨型構(gòu)件，且形狀怪異，節(jié)點密集，曲線、曲面造型多，定位精度要求高，測量難度大。對于如此龐大的異型結(jié)構(gòu)，按常規(guī)方法測量和拼裝，其難度和工作量無法想象。施工中，主要采用模塊化拼裝模塊化拼裝。主要測量工作是模塊制造時的精密測量，以及模塊拼裝時的定位測量。拼裝的關(guān)鍵是桁架柱柱腳的精密定位和菱形柱的垂直度控制。2022-5-857（3 3）整體控制網(wǎng)布設(shè)）整體控制網(wǎng)布設(shè)如圖所示，平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)為兩級，第一級由場館的主軸線控制點KO、KN、KS、KW和KE組成，平面和高程共點，埋設(shè)永久性控制樁。圖 “鳥巢”測量控制網(wǎng)2022-5-858第二級

22、控制網(wǎng)第二級控制網(wǎng)分別加密于場館的內(nèi)部和四周，按三維網(wǎng)布置。場館外圍布設(shè)為規(guī)則的建筑方格網(wǎng)，內(nèi)部控制點為80個臨時支撐柱的中心。（4）鋼構(gòu)件拼裝測量）鋼構(gòu)件拼裝測量“鳥巢”的鋼結(jié)構(gòu)施工采用的方法為：在工廠加工成較小的鋼構(gòu)件，在施工現(xiàn)場拼裝單元構(gòu)件，然后再進行吊裝。分為桁架柱、桁架梁、次結(jié)構(gòu)和樓梯的拼裝測量等。2022-5-859a 單元桿件拼裝測量單元桿件拼裝測量 c c 短桁架柱整體拼裝短桁架柱整體拼裝b b 長桁架柱分段及拼長桁架柱分段及拼裝裝d 四榀主桁架梁交叉節(jié)段整體拼裝四榀主桁架梁交叉節(jié)段整體拼裝2022-5-860圖9-31 柱腳定位軸線示意圖2022-5-861圖 桁架柱（上節(jié)）

23、吊裝情況2022-5-862圖 主桁架梁交叉節(jié)段安裝情況2022-5-863圖 國家大劇院主體建筑外形 2022-5-8641.施工測量特點施工測量特點國家大劇院施工測量的主要特點是：l 精度要求高，放樣難度大，對測量管理工作要求嚴。如軸線放線的平面精度為3mm，高程傳遞的允許誤差5mm/層；各種曲線、曲面約占70%，內(nèi)業(yè)計算和現(xiàn)場放樣工作量都特別大。工程的復雜程度也為施工測量工作帶來了新的挑戰(zhàn)。l 工期緊，要求測量迅捷、高效、準確，不能因測量影響工程進度。2022-5-8652.控制測量控制測量采用整體控制分期布網(wǎng)原則，先建立首級控制網(wǎng)，在不同施工階段根據(jù)工程進度、施工需要和精度要求分期布設(shè)加密網(wǎng)。平面控制網(wǎng)平面控制網(wǎng)按兩級布設(shè)建筑方格網(wǎng)，首級網(wǎng)布置成“田”字形，共六條軸線(見圖)，主軸線AB穿越戲劇院、音樂廳的橢圓中心及歌劇院橢圓的一個焦點。高程控制網(wǎng)高程控制網(wǎng)與平面控制網(wǎng)共點。2022-5-866圖 國家大劇院首級平面控制網(wǎng)2022-5-867圖 國家大劇院工程次級平面控制網(wǎng)2022-5-8683.曲線放樣計算曲線放樣計算該工程最顯著的特點是建筑設(shè)計曲線眾多，曲線放樣時，放樣點密度應(yīng)根據(jù)