工业与民用建筑测量

1、2022-3-211第第 九章九章 工业与民用建筑测量2022-3-2129.1 概述概述9.2 大型工业厂区测量大型工业厂区测量9.3 高层建筑物测量高层建筑物测量9.4 高耸建筑物测量高耸建筑物测量9.5 异型异构建筑物测量异型异构建筑物测量2022-3-213 大型厂区测量项目繁多，精度要求各异。若首级采用建筑方格网，则可使用钢尺、经纬仪、水准仪、激光扫平仪、激光投点仪和电子全站仪等仪器进行各种施工测量；对于首级采用GNSS网或地面三角形网，则主要采GNSS RTK和电子全站仪进行施工测量和放样。2022-3-214 如图所示，振动台的基础中，有七个主要预埋部件：14位于基础坑底，与垂直

2、方向的加震器固连，控制上下振动；57位于基坑内的侧面，与水平方向上的3个加震器固连，用来控制侧向振动。 要求面板轴线及面板中心在X、Y、Z三个轴向上的误差小于1mm，设备将固定在上述预埋件上。由于预埋件是由底板、面板和螺杆组成，在空间有六个自由度，因此，还必须控制预埋件在空间的三个旋转自由度。2022-3-215-图 振动台基础和预埋件2022-3-216 安装控制网的建立和预埋件定位工作需分两期进行。（1）第一期安装控制网布设及14预埋件安装测量为放样14预埋件，要以厂房轴线为准，建立如图所示的第一期安装控制网。2022-3-217图 第一期内部控制网2022-3-218（2）第二期安装控制

3、网布设及57预埋件安装测量图 第二期内部控制网 非设站型安装控制网系指在网点上不设测站观测，仅用于照准，测站位置可以自由设置，不需在地面上标定，采用自由设站法自由设站法建立和放样网。 如图所示，在工业厂房内稳固的立柱、墙面或专用观测墩上，埋设12层螺母套筒，安装上精密棱镜，在厂房内合适位置架设测量机器人，对棱镜进行边、角观测，构成相对位置非常精确的非设站型三维安装控制网。采用严密平差，可得棱镜点的精确坐标和高程。2022-3-2192022-3-2110图 非设站型内部控制网示意图建筑物划分：l 4层以下为一般建筑；l 59层为多层建筑；l 1016层为小高层；l 1740层为高层建筑；l 4

4、0层以上为超高层建筑。工程测量中称层数为17层以上的建筑为高层建筑。高层建筑施工重点施工重点是控制竖向偏差，要将基础控制网逐层向上传递，高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ32002）对高层竖向轴线传递和高程传递的允许偏差规定如表。包括楼层细部放样楼层细部放样和垂直度计垂直度计算算、深基坑变形监测深基坑变形监测等问题。2022-3-21112022-3-2112竖向轴线传递和高程传递允许偏差竖向轴线传递和高程传递允许偏差高度H每层H 30m30m H 60m60m H 90m90m H 120m120m H 150mH 150m允许偏差3mm5mm10mm15mm20mm25mm30mm内控制网

5、：在建筑物的 00高程面上建立基础控制网，各层楼板在基础控制网点竖向相应位置预留传递孔（尺寸约为30cm30cm），使用测量仪器将 00面的控制点，通过传递孔层层向上传递的网。内控制网建网步骤：（1）基础部分完工后，在建筑物的 00 高程面上建立基本形状为“矩形”或“”字形的基础控制网，作为建筑物垂直度控制和施工放样的依据；2022-3-2113（2）随施工进度，将仪器铅垂仪或激光投点仪或全站仪架设在00面的基础控制网点上，将控制点传递至相应楼层； （3）投测时应采用四个对称位置分别向上投点，取投点的平均位置为最后的投测点。 投点时，接收靶采用刻有“”字线的透明有机玻璃板。在接收位置，可以直接

6、看到激光铅垂仪投射的激光点，可使光学铅垂仪或全站仪的操作人员方便地观测接收靶上的“”字线。（4）利用传递至该层的内部控制网进行施工放样。2022-3-2114niixnx11， 式中，2022-3-2115 为计算层高处的楼层垂直度，应位于纵、横向轴线上的特征点,测量特征点的实际坐标，计算与设计坐标之差，楼层垂直度用下式计算ix 高程传递通常采用钢尺垂直量距法和全站仪天顶全站仪天顶测距法测距法。l 钢尺垂直量距法 如图（A）所示，将钢尺零端朝下悬挂于建筑物侧面，将水准仪架设在底层，后视底层1m线上的水准尺读数，前视钢尺并读数；然后将水准仪搬至上一楼层，后视钢尺读数，前视水准尺，根据设计标高放样

7、该楼层的1m线。2022-3-2116l 全站仪天顶测距法全站仪天顶测距法 如图（B）所示，将全站仪架设于底层轴线控制点上 ，首先在水平盘位(竖直角为0)，利用水准尺配合，测量底层1m线的高度. 然后在垂直度盘竖直角为90的盘位，通过各楼层的轴线传递孔向上测距，并利用水准仪测量施工层的1m线。2022-3-2117图 高层建筑高程传递示意图2022-3-21182022-3-2119深基坑的变形监测内容:监测基坑周围土体沉降周围土体沉降、坑底隆起坑底隆起、支护结构水平位移支护结构水平位移、基坑周边收敛基坑周边收敛、坑壁倾斜和外坑壁倾斜和外鼓、深层土体差异沉降深层土体差异沉降和水平位移水平位移等

8、。变形监测方法：直观而有效的监测方法是测量几何量法几何量法。主要采用几何水准法、全站仪测距三角高程法、交会法、视准线法和全站仪三维极坐标法等监测。9.3.4 深基坑变形监测2022-3-2120 全站仪建立非设站型变形监测网及其监测技术（又称非接触测量技术。 基坑开挖前，在基坑外围稳固的构筑物上粘贴聚酯反射片(距离较远时可用微型棱镜代替)，全站仪在几个适当位置自由设站对反射片进行三维观测，并作三维严密平差，建立如图A所示的非设站型变形监测网。2022-3-2121非设站型变形监测技术主要有三方面应用非设站型变形监测技术主要有三方面应用：（1）采用自由设站法测量三维监测网点的三维坐标。如图B所示

9、，在需要监测变形的位置粘贴聚酯反射片，选择合适位置架设好全站仪，测量一部分或全部三维监测网点，并同步测量监测点，则可求得网点和监测点在全站仪坐标系中的三维坐标。该方法的优点是可以自由设站，不存在仪器对中、量高误差，用测量机器人可进行全自动测量；无需顾及气温、气压等因素的影响，因为测量结果总是转化到固定的三维网，无论变形监测期间的尺度因子如何变化，其最终结果的尺度总是和建网时的尺度一致。2022-3-2122 图 三维监测网及三维非设站型变形监测2022-3-2123（2）监测基坑周边和坑壁水平位移。对于基坑坑壁等受施工干扰严重，不便直接观测的位置，可利用全站仪、铅直仪和小钢尺配合，监测其变形，

10、原理如图所示。图 监测基坑坑壁变形2022-3-2124l 监测方法监测方法 将全站仪安装在基坑周边的测量平台上，观测46个三维监测网点，利用边、角后方交会原理，或三维坐标转换法，求得全站仪三轴交点的坐标； 全站仪基座位置保持不动，卸下全站仪，并在全站仪基座上安置光学铅直仪(大部分仪器的基座是通用的)，则铅直仪轴线通过全站仪的三轴交点。在需要监测变形的位置平放小钢尺，光学铅直仪调焦后，即可直接在小钢尺上读数，依此可间接求得待测点的水平位移。2022-3-2125（3）进行坑壁收敛监测如图，当基坑宽度不大时，可以利用收敛计(一种特制的精密线尺)直接测量基坑两边同一高度处A、D两点的相对收敛情况。

11、尽管收敛计本身的读数精度很高，但受设备安置等因素影响，重复测量精度只能达到 0.30.5。当基坑较宽时，收敛计无法测量。全站仪无接触测量可以弥补这一缺陷。2022-3-2126图912 收敛计测量原理2022-3-2127高耸建筑物高耸建筑物系指建筑高度与其底面尺寸相差很大的建筑物，如摩天大楼、高烟囱、电视塔、高桥墩等。这类建筑的显著特点显著特点是基础底面积小，重心高，柔度大，其竖向轴线的精度要求很高。高耸建筑多为圆柱或椭圆柱形的钢筋混凝土结构，一般采用爬模、滑模或翻板模施工。9.4 高耸建筑物测量网 在高耸建筑物施工中，应从两个方面考虑：l 保证建筑物竖向轴线的铅直性；l 保证相邻层面的共轴

12、性。 下面详细介绍一种分层投点技术下面详细介绍一种分层投点技术。2022-3-21289.4.1高耸建筑物竖向轴线控制分层投点法2022-3-2129施工过程中，从最靠近施工层面的测量平台向施工层面投点，这种方法叫分层投点法分层投点法。采用垂准仪垂准仪，置平范围大的自动安平垂准仪配置激光目镜后即为激光垂准仪。表列出了常用垂准仪的型号和性能。2022-3-2130设分层投点距离为 d，则单次投点的精度单次投点的精度为: 设最上层测量平台距地面的高度为H，高耸建筑摆幅A，地面到最上层测量平台的投点次数为n=H/d，建筑物竖向轴线相对铅垂线的最大偏角为:HAarcsinarcsinAH则最上层测量平

13、台处的投点精度最上层测量平台处的投点精度为:22211sin()niimdn mn 2022-3-2132图 利用测量平台投点控制建筑物竖向轴线 假定最上层测量平台上的控制点因高耸建筑物摆动而偏离竖向轴线的最大距离为L，最上层测量平台到施工平台的高度为h，则向上投点精度为:2223()()syLmhmh mH2022-3-2134烟囱和水塔是工业场地上的一种特殊建筑物，特点是主体高、柔度大、基础面积小、地基负荷大。施工难点是节段之间的共轴性控制。主体结构为圆筒形，多采用滑模施工，烟囱工程施工及验收规范要求，当烟囱高H100m时，筒身中心线的垂直偏差不得大于0.0015H；当H100m时，中心线

14、的垂直偏差不得大于0.001H。烟囱施工测量包括以下方面，主要是控制筒身中心和节段的共轴性，确保主体的垂直度。 2022-3-2135（1）基础定位和施工。施工前，先放样出烟囱中心点O，过中心点O，选择两条相互垂直的定位轴线AB和CD。控制桩至O的最近距离，视烟囱的高度而定，一般至少为烟囱高度的1.5倍，见图。（2）筒身施工测量可采用轴线外控法或轴线内控法。轴线外控法是用全站仪，分别安置在轴线桩A、B、C、D点上，瞄准基础面上的轴线点，将轴线向上投测到筒身施工面的边缘并做标记，按标记拉两根弦线，弦线交点即为烟囱中心点。2022-3-21362022-3-2137(1)(1)地面外控制网地面外控

15、制网布设如图所示的“米”字形地面外控制网，网的三条轴线交于塔心，轴线5-11与正北方向夹角为963615，以点5及轴线5-11为起算数据，以挂靠方式纳入上海市统一坐标系中。建网时，选取23个与塔心可通视的远方目标作定向点，测出定向点与轴线5-11的平面夹角。施工地下室时，需在基坑周边加密控制点，以控制地下室施工。2022-3-2138图 东方明珠电视塔地面外控制网2022-3-2139（2）塔体内控制网塔体基础完工后，在其顶面-6.05m平台上建立如图所示的塔体内控制网，控制点为塔心、直筒心及斜筒心的设计位置。图 东方明珠电视塔地面内控制网2022-3-2140（3）地面内控制网地面内控制网在

16、三个直筒体出土后，要按以下过程建立，如图9所示的地面内控制网，主要用于塔体施工控制，测设塔筒周边线、裙房7.5轴线，以及监测筒体的偏扭。将塔体内控制网的塔体中心和三个直筒体中心投测至-1.450m和+0.550m平台，记为O和T1、T2、T3，以这四点为基础，建立地面内部控制网。2022-3-21412022-3-2142图 东方明珠电视塔地面内控制网（4）内控制网点分层投点）内控制网点分层投点塔体中心和直筒体中心点分别向上投点，其中，塔体中心分4层投点，测量平台的高度分别为+98m、+118m、+263m、+285m。直筒体中心分3层投点，测量平台的高度分别为+98m、+161m、+285m

17、。采用Leica天顶仪。对于较低的施工节段，四点可分别投测。施工节段较高时，为克服施工震动等因素的影响，四点宜同步投点，参见图2022-3-21432022-3-2144图 方明珠电视塔098m段垂直投点示意图投点采用两种方法检核投点采用两种方法检核：一是在塔心投点安置全站仪，测量其它三点的距离和三点间的夹角。二是利用远处定向点测量三个直筒投点与设计方位的偏差，满足要求后即可固定投点位置。（5 5）单筒体测量）单筒体测量三筒主塔施工至+286m后，原来的钢平台将停留在+285.081m处，并用混凝土与筒体浇在一起，不再提升。电视塔自+286m至+350米为变为单筒塔体结构。投测至+285米的塔

18、体中心点，即为单筒体竖向轴线控制的唯一投点。单筒体测量的重点是控制筒体竖向轴线和防止筒体偏扭。施工时，在+285m至+310m段不设施工平台，需搭建临时测量平台(见图)。自+310m以上，可以利用施工平台投点。2022-3-21452022-3-2146图 临时测量平台2022-3-2147（6）上、下球体和太空舱安装测量）上、下球体和太空舱安装测量上、下球体工程钢构件安装之前，以塔心和远处定向点为基准，建立含三个直筒中心投点的球体内部控制网。太空舱安装也是以塔心投点和远处定向点为基准，在此不再赘述。（7）斜筒体测量）斜筒体测量斜筒采用劲性骨架形式，测量重点是控制骨架中心即测设斜筒体的中心轴线

19、。2022-3-2148图9-22 大斜筒轴线设置图 大斜筒轴线设置2022-3-2149图 小斜筒轴线设置2022-3-2150图 迪拜楼l 迪拜楼的测量方案： 周边场地开阔，通视良好，在20层以下，采用外控法进行平面控制网的垂直传递。20层以上，采用GNSS技术、高精度倾斜仪配合测量机器人组成实时自动测量系统，进行爬升模板的三维精密定位。系统由空间定位、倾斜测量和施工测量三个子系统组成，其原理如图所示。2022-3-2152图9-22 大斜筒轴线设置图 迪拜楼施工控制测量示意图2022-3-2153国家体育场“鸟巢”是北京2008年奥运会的主体育场，为特级体育建筑，主体结构设计使用年限 1

20、00 年，采用钢结构（外壳）和混凝土结构（看台、基座）两大部分组成。主体建筑为南北长333米、东西宽296米的椭圆型，高69米，建筑顶面呈马鞍型，外观清晰、纯粹、完整。屋盖中间开洞长度185米，宽度128米，建筑面积25.8万平方米，可容纳观众9万余人。由于“鸟巢”的外壳由多种空间箱体组成，施工和安装测量非常复杂。下面主要介绍“鸟巢”型钢结构的安装测量。2022-3-2154（1）“鸟巢鸟巢”的结构的结构“鸟巢”的主体建筑平面布局呈椭圆形，“鸟巢”钢结构由24榀门式桁架围绕体育场内部碗状看台旋转而成，包括：主桁架、桁架柱、顶面次结构、立面次结构、楼梯和马道等部分（参见图）。2022-3-215

21、5图9-22 大斜筒轴线设置图9 “鸟巢”外壳钢结构2022-3-2156（2）“鸟巢鸟巢”的测量难点的测量难点“鸟巢”钢构件的定位点均为三维坐标，主结构构件均为巨型构件，且形状怪异，节点密集，曲线、曲面造型多，定位精度要求高，测量难度大。对于如此庞大的异型结构，按常规方法测量和拼装，其难度和工作量无法想象。施工中，主要采用模块化拼装模块化拼装。主要测量工作是模块制造时的精密测量，以及模块拼装时的定位测量。拼装的关键是桁架柱柱脚的精密定位和菱形柱的垂直度控制。2022-3-2157（3 3）整体控制网布设）整体控制网布设如图所示，平面控制网和高程控制网为两级，第一级由场馆的主轴线控制点KO、K

22、N、KS、KW和KE组成，平面和高程共点，埋设永久性控制桩。图 “鸟巢”测量控制网2022-3-2158第二级控制网第二级控制网分别加密于场馆的内部和四周，按三维网布置。场馆外围布设为规则的建筑方格网，内部控制点为80个临时支撑柱的中心。（4）钢构件拼装测量）钢构件拼装测量“鸟巢”的钢结构施工采用的方法为：在工厂加工成较小的钢构件，在施工现场拼装单元构件，然后再进行吊装。分为桁架柱、桁架梁、次结构和楼梯的拼装测量等。2022-3-2159a 单元杆件拼装测量单元杆件拼装测量 c c 短桁架柱整体拼装短桁架柱整体拼装b b 长桁架柱分段及拼长桁架柱分段及拼装装d 四榀主桁架梁交叉节段整体拼装四榀

23、主桁架梁交叉节段整体拼装2022-3-2160图9-31 柱脚定位轴线示意图2022-3-2161图 桁架柱（上节）吊装情况2022-3-2162图 主桁架梁交叉节段安装情况2022-3-2163图 国家大剧院主体建筑外形 2022-3-21641.施工测量特点施工测量特点国家大剧院施工测量的主要特点是：l 精度要求高，放样难度大，对测量管理工作要求严。如轴线放线的平面精度为3mm，高程传递的允许误差5mm/层；各种曲线、曲面约占70%，内业计算和现场放样工作量都特别大。工程的复杂程度也为施工测量工作带来了新的挑战。l 工期紧，要求测量迅捷、高效、准确，不能因测量影响工程进度。2022-3-21652.控制测量控制测量采用整体控制分期布网原则，先建立首级控制网，在不同施工阶段根据工程进度、施工需要和精度要求分期布设加密网。平面控制网平面控制网按两级布设建筑方格网，首级网布置成“田”字形，共六条轴线(见图)，主轴线AB穿越戏剧院、音乐厅的椭圆中心及歌剧院椭圆的一个焦点。高程控制网高程控制网与平面控制网共点。2022-3-2166图 国家大剧院首级平面控制网2022-3-2167图 国家大剧院工程次级平面控制网2022-3-21683.曲线放样计算曲线放样计算该工程最显著的特点是建筑设计曲线众多，曲线放样时，放样点密度应根据设计要求