工業(yè)與民用建筑測量

2024/10/301工程測量學第九章工業(yè)(gōngyè)與民用建筑測量共八十頁2024/10/302主要內(nèi)容和重點9.1概述(ɡàishù)9.2大型工業(yè)廠區(qū)測量9.3高層建筑物測量9.4高聳建筑物測量9.5異型異構建筑物測量共八十頁2024/10/303

9.2.2大型廠區(qū)施工(shīgōng)測量

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(fānɡɡé)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GNSSRTK和電子全站儀進行施工測量和放樣。共八十頁2024/10/304

如圖所示，振動臺的基礎中，有七個主要預埋部件：1?！?＃位于基礎坑底，與垂直方向的加震器固連，控制上下振動；5?！?＃位于基坑內(nèi)的側面，與水平(shuǐpíng)方向上的3個加震器固連，用來控制側向振動。

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。共八十頁2024/10/305-圖

振動臺基礎(jīchǔ)和預埋件共八十頁2024/10/306

安裝控制網(wǎng)的建立和預埋件定位工作(gōngzuò)需分兩期進行。（1）第一期安裝控制網(wǎng)布設及1＃～4＃預埋件安裝測量為放樣1?！?＃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)。共八十頁2024/10/307圖

第一期內(nèi)部(nèibù)控制網(wǎng)共八十頁2024/10/308（2）第二期安裝控制(kòngzhì)網(wǎng)布設及5?！?＃預埋件安裝測量圖

第二期內(nèi)部(nèibù)控制網(wǎng)共八十頁

非設站型安裝控制網(wǎng)系指在網(wǎng)點(wǎnɡdiǎn)上不設測站觀測，僅用于照準，測站位置可以自由設置，不需在地面上標定，采用自由設站法建立和放樣網(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1～2層螺母套筒，安裝上精密棱鏡，在廠房內(nèi)合適位置架設測量機器人，對棱鏡進行邊、角觀測，構成相對位置非常精確的非設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。2024/10/3092.非設站型安裝(ānzhuāng)控制網(wǎng)共八十頁2024/10/3010圖

非設站型內(nèi)部(nèibù)控制網(wǎng)示意圖共八十頁9.3高層(ɡāocénɡ)建筑物測量建筑物劃分：4層以下為一般建筑；5～9層為多層建筑；10～16層為小高層；17～40層為高層建筑；40層以上為超高層建筑。工程測量中稱層數(shù)為17層以上的建筑為高層建筑。高層建筑施工重點是控制豎向偏差，要將基礎控制網(wǎng)逐層向上傳遞，《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3－2002）對高層豎向軸線傳遞和高程傳遞的允許偏差規(guī)定如表。包括樓層細部放樣和垂直度計算、深基坑變形(biànxíng)監(jiān)測等問題。2024/10/3011共八十頁2024/10/3012

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共八十頁

9.3.1內(nèi)部控制(kòngzhì)網(wǎng)的建立和傳遞內(nèi)控制網(wǎng)：在建筑物的

00高程面上建立基礎控制網(wǎng)，各層樓板在基礎控制網(wǎng)點豎向相應位置預留傳遞孔（尺寸約為30cm

30cm），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(zìxínɡ)的基礎控制網(wǎng)，作為建筑物垂直度控制和施工放樣的依據(jù)；2024/10/3013共八十頁（2）隨施工進度，將儀器鉛垂儀或激光投點儀或全站儀架設在

00面的基礎控制網(wǎng)點上，將控制點傳遞至相應樓層；（3）投測時應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，可使光學(guāngxué)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。2024/10/3014共八十頁9.3.2垂直(chuízhí)度計算

，

式中，2024/10/3015為計算層高處的樓層垂直度，應位于(wèiyú)縱、橫向軸線上的特征點,測量特征點的實際坐標，計算與設計坐標之差，樓層垂直度用下式計算共八十頁9.3.3高程(gāochéng)傳遞

高程傳遞通常(tōngcháng)采用鋼尺垂直量距法和全站儀天頂測距法。

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面，將水準儀架設在底層，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)設計標高放樣該樓層的1m線。2024/10/3016共八十頁

全站儀天頂測距法

如圖（B）所示，將全站儀架設于底層軸線控制點上

，首先在水平(shuǐpíng)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。2024/10/3017共八十頁

圖

高層建筑高程(gāochéng)傳遞示意圖2024/10/3018共八十頁2024/10/3019深基坑的變形監(jiān)測內(nèi)容:監(jiān)測基坑周圍土體沉降、坑底隆起、支護結構水平位移、基坑周邊收斂、坑壁傾斜和外鼓、深層土體差異沉降和水平位移等。變形監(jiān)測方法：直觀而有效的監(jiān)測方法是測量幾何量法。主要(zhǔyào)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(biànxíng)監(jiān)測共八十頁2024/10/3020

全站儀建立非設站型變形監(jiān)測網(wǎng)及其監(jiān)測技術（又稱非接觸測量技術。

基坑開挖(kāiwā)前，在基坑外圍穩(wěn)固的構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所示的非設站型變形監(jiān)測網(wǎng)。共八十頁2024/10/3021非設站型變形監(jiān)測技術主要有三方面應用：（1）采用自由設站法測量三維監(jiān)測網(wǎng)點的三維坐標。如圖B所示，在需要(xūyào)監(jiān)測變形的位置粘貼聚酯反射片，選擇合適位置架設好全站儀，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，其最終結果的尺度總是和建網(wǎng)時的尺度一致。共八十頁2024/10/3022

圖

三維監(jiān)測網(wǎng)及三維非設站型變形(biànxíng)監(jiān)測共八十頁2024/10/3023（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(biànxíng)，原理如圖所示。圖

監(jiān)測基坑(jīkēnɡ)坑壁變形共八十頁2024/10/3024

監(jiān)測方法

將全站儀安裝在基坑周邊的測量平臺上，觀測4～6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(zhóuxiàn)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。共八十頁2024/10/3025（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(zhíjiē)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，但受設備安置等因素影響，重復測量精度只能達到0.3～0.5㎜。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。共八十頁2024/10/3026圖9－12收斂計測量(cèliáng)原理

共八十頁2024/10/3027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是基礎底面積小，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(gāngjīn)混凝土結構，一般采用爬模、滑模或翻板模施工。9.4高聳(ɡāosǒnɡ)建筑物測量網(wǎng)共八十頁

在高聳建筑物施工中，應從兩個方面考慮：

保證(bǎozhèng)建筑物豎向軸線的鉛直性；

保證相鄰層面的共軸性。

下面詳細介紹一種分層投點技術。2024/10/30289.4.1高聳建筑物豎向軸線(zhóuxiàn)控制—分層投點法共八十頁2024/10/30291.分層投點原理(yuánlǐ)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。2.分層投點方法采用垂準儀，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(chánɡyònɡ)垂準儀的型號和性能。共八十頁2024/10/3030設分層投點距離(jùlí)為d，則單次投點的精度為:3.單次投點精度(jīnɡdù)共八十頁4.最上層投點精度(jīnɡdù)

設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(zhóuxiàn)相對鉛垂線的最大偏角為:則最上層測量平臺處的投點精度為:共八十頁2024/10/30325.從最上層測量(cèliáng)平臺向施工平臺投點的精度圖

利用測量(cèliáng)平臺投點控制建筑物豎向軸線共八十頁

假定最上層測量平臺(píngtái)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:共八十頁2024/10/3034煙囪和水塔是工業(yè)場地上的一種特殊建筑物，特點(tèdiǎn)是主體高、柔度大、基礎面積小、地基負荷大。施工難點是節(jié)段之間的共軸性控制。主體結構為圓筒形，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H

100m時，筒身中心線的垂直偏差不得大于0.0015H；當H

100m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，主要是控制筒身中心和節(jié)段的共軸性，確保主體的垂直度。9.4.2

煙囪(yāncōng)的施工測量共八十頁2024/10/3035（1）基礎定位和施工。施工前，先放樣出煙囪中心點O，過中心點O，選擇(xuǎnzé)兩條相互垂直的定位軸線AB和CD?？刂茦吨罯的最近距離，視煙囪的高度而定，一般至少為煙囪高度的1.5倍，見圖。共八十頁（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，瞄準基礎面上的軸線點，將軸線向上投測到筒身施工面的邊緣(biānyuán)并做標記，按標記拉兩根弦線，弦線交點即為煙囪中心點。2024/10/3036共八十頁

9.4.3電視塔的施工(shīgōng)測量2024/10/3037共八十頁(1)地面外控制網(wǎng)布設如圖所示的“米”字形地面外控制網(wǎng)，網(wǎng)的三條軸線交于塔心，軸線5-11與正北方向夾角為96°36′15″，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2～3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(shīgōng)地下室時，需在基坑周邊加密控制點，以控制地下室施工(shīgōng)。2024/10/3038共八十頁圖

東方明珠電視塔地面(dìmiàn)外控制網(wǎng)2024/10/3039共八十頁（2）塔體內(nèi)控制(kòngzhì)網(wǎng)塔體基礎完工后，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計位置。圖東方明珠電視塔地面(dìmiàn)內(nèi)控制網(wǎng)2024/10/3040共八十頁（3）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)，主要用于塔體施工控制，測設塔筒周邊線、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(zhōngxīn)和三個直筒體中心(zhōngxīn)投測至-1.450m和+0.550m平臺，記為O和T1、T2、T3，以這四點為基礎，建立地面內(nèi)部控制網(wǎng)。2024/10/3041共八十頁2024/10/3042圖

東方明珠電視塔地面(dìmiàn)內(nèi)控制網(wǎng)共八十頁（4）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(duìyú)較低的施工節(jié)段，四點可分別投測。施工節(jié)段較高時，為克服施工震動等因素的影響，四點宜同步投點，參見圖2024/10/3043共八十頁2024/10/3044圖

方明珠(míngzhū)電視塔0～98m段垂直投點示意圖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(jiājiǎo)。二是利用遠處定向點測量三個直筒投點與設計方位的偏差，滿足要求后即可固定投點位置。共八十頁（5）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(bìnɡyònɡ)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結構。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筒體偏扭。施工時，在+285m至+310m段不設施工平臺，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。2024/10/3045共八十頁2024/10/3046圖

臨時(línshí)測量平臺共八十頁2024/10/3047（6）上、下球體和太空艙安裝測量上、下球體工程鋼構件安裝之前，以塔心和遠處定向(dìnɡxiànɡ)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(dìnɡxiànɡ)點為基準，在此不再贅述。（7）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斜筒體的中心軸線。共八十頁2024/10/3048圖9-22大斜筒軸線(zhóuxiàn)設置圖

大斜筒軸線(zhóuxiàn)設置共八十頁2024/10/3049圖

小斜筒軸線(zhóuxiàn)設置共八十頁2024/10/3050圖

迪拜樓9.4.4摩天大樓的施工(shīgōng)測量共八十頁

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(kòngzhì)網(wǎng)的垂直傳遞。20層以上，采用GNSS技術、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。共八十頁2024/10/3052圖9-22大斜筒軸線(zhóuxiàn)設置圖

迪拜樓施工(shīgōng)控制測量示意圖共八十頁2024/10/30539.5.1國家(guójiā)體育場—“鳥巢”的測量9.5異型異構建筑物測量(cèliáng)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，主體結構設計使用年限100年，采用鋼結構（外殼）和混凝土結構（看臺、基座）兩大部分組成。主體建筑為南北長333米、東西寬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”型鋼結構的安裝測量。共八十頁2024/10/3054（1）“鳥巢”的結構“鳥巢”的主體建筑平面布局呈橢圓形，“鳥巢”鋼結構由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、頂面次結構、立面次結構、樓梯和馬道等部分(bùfen)（參見圖）。共八十頁2024/10/3055圖9-22大斜筒軸線(zhóuxiàn)設置圖9“鳥巢(niǎocháo)”外殼鋼結構共八十頁2024/10/3056（2）“鳥巢”的測量難點“鳥巢”鋼構件的定位點均為三維坐標，主結構構件均為巨型構件，且形狀(xíngzhuàn)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構，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。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。拼裝的關鍵是桁架柱柱腳的精密定位和菱形柱的垂直度控制。共八十頁2024/10/3057（3）整體控制網(wǎng)布設(bù 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，埋設永久性控制樁。圖

“鳥巢”測量(cèliáng)控制網(wǎng)共八十頁2024/10/3058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）鋼構件拼裝(pīnzhuānɡ)測量“鳥巢”的鋼結構施工采用的方法為：在工廠加工成較小的鋼構件，在施工現(xiàn)場拼裝單元構件，然后再進行吊裝。分為桁架柱、桁架梁、次結構和樓梯的拼裝測量等。共八十頁2024/10/3059a單元(dānyuán)桿件拼裝測量c短桁架(héngjià)柱整體拼裝b長桁架柱分段及拼裝d四榀主桁架梁交叉節(jié)段整體拼裝共八十頁2024/10/3060圖9-31柱腳定位(dìngwèi)軸線示意圖共八十頁2024/10/3061圖

桁架(héngjià)柱（上節(jié)）吊裝情況共八十頁2024/10/3062圖

主桁架(héngjià)梁交叉節(jié)段安裝情況共八十頁2024/10/3063圖

國家大劇院主體(zhǔtǐ)建筑外形9.5.2

國家大劇院的測量(cèliáng)共八十頁2024/10/30641.施工測量特點國家大劇院施工測量的主要特點是：

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(chuándì)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)。

工期緊，要求測量迅捷、高效、準確，不能因測量影響工程進度。共八十頁2024/10/30652.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(bù shè)加密網(wǎng)。平面控制網(wǎng)按兩級布設建筑方格網(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)與平面控制網(wǎng)共點。共八十頁2024/10/3066圖

國家大劇院首級(shǒují)平面控制網(wǎng)共八十頁2024/10/3067圖

國家大劇院工程次級(cìjí)平面控制網(wǎng)共八十頁2024/10/30683.曲線放樣計算該工程最顯著的特點是建筑設計(shèjì)曲線眾多，曲線放樣時，放樣點密度應根據(jù)設計(shèjì)要求確定，曲線墻段以直代曲，即把曲線分成若干個直線段，各段矢高不大于3mm，根據(jù)各曲線的曲率大小和弧長計算曲線放樣點。曲線和曲面點三維坐標的準確計算，是空間放樣的關鍵。曲線計算采用平行軸線取值代入法、弧度平分法和微積分法三種方法。共八十頁2024/10/3069(1)平行(píngxíng)軸線取值代入法用于2.2次方超級橢圓曲線，該方法是采用沿x或y方向平分弧段的辦法計算放樣數(shù)據(jù)，如圖。

圖

平行軸線取值代入法共八十頁2024/10/3070

已知超級橢圓曲線(qūxiàn)方程為