高層建筑施工測量課件

高層建築施工測量

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1.1建築物的定位放線

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1.1.1根據(jù)原有建(構(gòu))築物定位

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1.1.2根據(jù)規(guī)劃紅線、道路中心線或場地平面控制網(wǎng)定位●

1.2高層建築標高測量●

1.3高層建築豎向控制●

1.4變形觀測●

1.5高層建築施工常用測量儀器概述●

1.1建築物的定位放線建築物的定位放線，根據(jù)設計給定的定位依據(jù)和定位條件進行。

當定位依據(jù)是原有建(構(gòu))築物時，要會同建設單位和設計單位到現(xiàn)場，對定位依據(jù)的建(構(gòu))築物的邊、角、中線、標高等具體位置，進行明確的指定和確認，必要時進行拍照，以便查證和存檔.

當定位依據(jù)是規(guī)劃紅線、道路中心線或測量控制點時，在同建設單位和設計單位在現(xiàn)場當面交樁後，要根據(jù)各點的座標值、標高值校算其間距、夾角和高差，並實地校測各樁位是否正確，若有不符，應請建設單位妥善處理。

●1.1.1根據(jù)原有建(構(gòu))築物定位

如圖1.1所示，ABCD為原有建築物，MNQP為新建高層建築，M‘N’Q‘P’為該高層建築的矩形控制網(wǎng)(在基槽外，作為開挖後在各施工層上恢復中線或軸線的依據(jù))。根據(jù)原有建(構(gòu))築物定位，常用的方法有三種：延長線法、平行線法、直角坐標法。而由於定位條件的不同，各種方法又可分成兩類情況：一類情況是如圖1.1(a)類，它是僅以一棟原有建築物的位置和方向為準，用各(a)圖中所示的y、x值確定新建高層建築物位置；另一類情況則是以一棟原有建築物的位置和方向為主，再加另外的定位條件，如各(b)圖中G為現(xiàn)場中的一個固定點，G至新建高層建築物的距離y、x是定位的另一個條件。(a)(b)(b)(a)(a)(b)圖1.1根據(jù)原有建築物定位1.延長線法

如圖1.1(1)所示，是先根據(jù)AB邊，定出其平行線A‘B’；安置經(jīng)緯儀在B‘，後視A’，用正倒鏡法延長A‘B’直線至M‘；若為圖(a)情況，則再延長至N‘，移經(jīng)緯儀在M’和N‘上，定出P’和Q‘，最後校測各對邊長和對角線長；若為圖(b)情況，則應先測出G點至BD邊的垂距yG，才可以確定M‘和N’位置。一般可將經(jīng)緯儀安置在BD邊的延長點B‘，以A’為後視，測出∠A‘B’G，用鋼尺量出B'G的距離，則yG=B'G×sin(∠A'B'G―90°)。2.平行線法

如圖1.1(2)，是先根據(jù)CD邊，定出其平行線C'D'。若為圖(a)情況，新建高層建築物的定位條件是其西側(cè)與原有建築物西側(cè)同在一直線上，兩建築物南北淨間距為x。則由C‘D’可直接測出M‘N’Q‘P’矩形控制網(wǎng)；若為圖(b)情況，則應先由C‘D’測出G點至CD邊的垂距和G點至AC延長線的垂距，才可以確定M‘和N’位置，具體測法基本同前.3.直角坐標法如圖1.1(3)，是先根據(jù)CD邊，定出其平行線C'D'。若為圖(a)情況，則可按圖示定位條件，由C'D'直接測出M'N'Q'P'矩形控制網(wǎng)；若為圖(b)情況，則應先測出G點至BD延長線和CD延長線的垂距和，然後即可確定M'和N'位置。

●1.1.2根據(jù)規(guī)劃紅線、道路中心線或場地平面控制網(wǎng)定位

常用的定位方法有以下四種

1直角坐標法2極座標法3交會法4綜合法1.直角坐標法

如圖1.2為某飯店定位情況。它是由城市規(guī)劃部門給定的廣場中心正點起，沿道路中心線向西量y=123.300m定S點，然後由S點逆時針轉(zhuǎn)90°定出建築群的縱向主軸線——X軸，由S點起向北沿X軸量x=84.200m，定出建築群的縱軸(X)與橫軸(Y)的交點O。

圖1.2某飯店直角坐標法定位圖(單位：m)2.極座標法如圖1.3為五幢25層運動員公寓，1～4號樓的西南角正佈置在半徑R=186.000m的圓弧形地下車庫的外緣。定位時可將經(jīng)緯儀安置在圓心O點上，用0°00‘00″後視A點後，按1～5號點的設計極坐標數(shù)據(jù)(極角、極距)，由A點起依次定出各幢塔樓的西南角點1、2、3、

4、5，並實量各點間距作為校核。圖1.3建築物極座標法定位圖3.交會法如圖1.4為某重要路口北側(cè)折線形高層建築MNQP，其兩側(cè)均為平行道路中心線，間距為d。定位時，先在規(guī)劃部門給出的道路中心線上定出1、2、3、4點，並根據(jù)d值定出各垂線上的1'、2'、3'、4'點，然後由1‘2’與4‘3’兩方向線交會定出S‘點，最後由S’點和建築物四廓尺寸定出矩形控制網(wǎng)M'S'N'Q'R'P'。圖1.4建築物交會法定位圖4.綜合法以圖1.5某社區(qū)高層MNQP為例，其定位條件是：M點正落在AB規(guī)劃紅線上，MN平行BC規(guī)劃紅線，且距G為8.000m。為了定位，首先要確定MN相對於BC邊的位置。因此，先在B點上安置經(jīng)緯儀，測出∠ABC和∠GBC，並量出BG間距；算出MN至BC的垂直距離MM1=8.000m＋BGsin∠GBC和M1B=MMlcot(180°00＇00″－∠ABC)。當求出MMl和M1B後，以BC邊為準，用直角坐標法、極座標法或交會法等測定矩形控制網(wǎng)M'N'Q'P'，並用所給定位條件進行檢測。圖1.5建築物綜合法定位圖(單位：m)基礎(chǔ)驗線時的允許偏差如下

:

長度L≤30m，允許偏差±5mm。

30m＜L≤60m，允許偏差±10mm。

60m＜L≤90m，允許偏差±15mm。

90m＜L，允許偏差±20mm。軸線的對角線尺寸的允許偏差應為邊長偏差的倍；外擴軸線夾角的允許偏差應為±1??！豆こ虦y量規(guī)範》(GB50026－1993)之7.3.5條專門對於建築物施工放線作出了精度要求(表1-1)；施工測量應符合表1-1關(guān)於中誤差的限值，並可方便地應用《高層建築混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3－2002，J186－2002)關(guān)於測量允許偏差檢查、驗收測量成果?！豆こ虦y量規(guī)範》(GB50026－1993)條文說明指出：“目前，我國高層建築施工放樣的精度要求尚無統(tǒng)一規(guī)定”，這可以理解為該狀況為GB50026－1193的7.3.5條出現(xiàn)之前的狀況。

表1-1建築物施工放樣的主要技術(shù)要求

建築物結(jié)構(gòu)特徵測距相對中誤差測角中誤差(″)在測站上測定高差中誤差(mm)根據(jù)起始水平面在施工水平面上測定高程中誤差(mm)豎向傳遞軸線點中誤差(mm)金屬結(jié)構(gòu)、裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、建築物高度100～120m或跨度30～36m1/20000516415層房屋、建築物高度60～100m或跨度18～30m1/10000102535～15層房屋、建築物高度15～60m或跨度6～18m1/5000202.542.55層房屋、建築物高度15m或跨度6m以下1/300030332木結(jié)構(gòu)、工業(yè)管線或公路鐵路專用線1/2000305--土工豎向整平1/10004510--注：1.對於具有兩種以上特徵的建築物，應取要求高的中誤差值；

2.特殊要求的工程專案，應根據(jù)設計對限差的要求，確定其放樣精度?！?/p>

1.2高層建築標高測量高層建築標高測量的允許誤差層間標高測量偏差不應超過±3mm，建築全高(H)測量偏差不應大於：(1)H≤30m，±5mm；(2)30m<H≤60m，±10mm；(3)60m<H≤90m，±15mm；(4)90m<H≤120m，±20mm；(5)120m<H≤150m，±25mm；(6)150m<H，±30mm。通常，測量允許誤差等於2倍測量中誤差。建築物標高誤差由測量誤差、施工誤差組成，而建築物標高誤差的允許值，可查相關(guān)結(jié)構(gòu)施工規(guī)範。2.±0.000以下標高測法

為控制基礎(chǔ)和±0.000以下各層的標高，在基礎(chǔ)開挖過程中，應在基坑四周的護坡鋼板樁或混凝土樁(選其側(cè)面豎直且規(guī)正者)上各塗一條寬10cm的豎向白漆帶。用水準儀根據(jù)附近棟號的水準點或±0.000水平線，測出各白漆帶上頂?shù)臉烁?；然後用鋼尺在白漆帶上量出?.000以下，各負(－)整米數(shù)的水平線；最後，將水準儀安置在基坑內(nèi)，校測四周護坡樁上各白漆帶底部同一標高的水平線，當誤差在±5mm以內(nèi)時，則認為合格。在施測基礎(chǔ)標高時，應後視兩條白漆帶上的水平線以作校核。3.±0.000以上標高測法引測步驟:

(1)先用水準儀根據(jù)二個棟號水準點或±0.000水平線，在各向上引測處準確地測出相同的起始標高線(一般多測+1.000m標高線)

.(2)用鋼尺沿鉛直方向，向上量至施工層，並畫出正米數(shù)的水平線各層的標高線均應由各處的起始標高線向上直接量取。

(3)將水準儀安置到施工層，校測由下麵傳遞上來的各水平線，誤差應在±6mm以內(nèi)。在各層抄平時，應後視兩條水平線以作校核。

為了提高豎向傳遞標高的精度，近些年來使用全站儀加彎管目鏡，直接測得較長豎向高差，取得良好的效果。如圖1.6所示.圖1.6全站儀傳遞標高的原理圖

4.標高施測要點(1)觀測時儘量做到前後視線等長。(2)由±0.000水平線向下或向上量高差時，所用鋼尺應經(jīng)過檢定，量高差時尺身應鉛直並用標準拉力，同時要進行尺長和溫度改正(鋼結(jié)構(gòu)不加溫度改正)。4.標高施測要點(3)採用預製構(gòu)件的高層結(jié)構(gòu)施工時，要注意每層的高差不要超限，同時更要注意控制各層的標高，防止偏差積累使建築物總高度偏差超限。(4)為保證竣工時±0.000和各層標高的正確性，應請建設單位和設計單位明確：在測定±0.000水平線和基礎(chǔ)施工時，如何對待地基開挖後的回彈與整個建築在施工期間的下沉影響；在鋼結(jié)構(gòu)工程中，鋼柱負荷後對層高的影響。不少高層建築在基礎(chǔ)施工中將總下沉量在基礎(chǔ)墊層的設計標高中預留出來，取得了較好的效果?！?.3高層建築豎向控制

當高層建築施工到±0.000後，隨著結(jié)構(gòu)的升高，要將首層軸線逐層向上投測，用以作為各層放線和結(jié)構(gòu)豎向控制的依據(jù)。其中，以建築物外廓軸線和控制電梯井軸線的投測更為重要。以下軸向應向上投測:建築物外廓軸線；伸縮縫、沉降縫兩側(cè)軸線；電梯間、樓梯間兩側(cè)軸線；單元、施工流水段分界軸線。高層建築軸線的豎向投測，常採用下列兩類方法：

(1)外控法

(2)內(nèi)控法；另外還可用內(nèi)外控綜合法。高層建築豎向投測允許偏差(正倒鏡投點間距；引自《高層建築混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3—2002，J186—2002))層間豎向測量偏差不應超過±3mm，建築全高(H)豎向測量偏差不應大於：H≤30m，±5mm；(2)30m<H≤60m，±10mm；(3)60m<H≤90m，±15mm；(4)90m<H≤120m，±20mm；(5)120m<H≤150m，±25mm；(6)150m<H，±30mm。2.外控法當施工場地比較寬闊時，多使用此法。施測時主要是將經(jīng)緯儀安置在高層建築附近進行豎向投測，故此法也叫經(jīng)緯儀豎向投測法。由於場地情況的不同，安置經(jīng)緯儀的位置不同，又分為三種投測方法：(1)延長軸線法、(2)側(cè)向借線法、(3)正倒鏡挑直法。1)延長軸線法此法適用於場地四周寬闊，能將高層建築輪廓軸線延長到建築物的總高度以外，或附近的多層或高層建築物頂面上，並可在軸線的延長線上安置經(jīng)緯儀，以首層軸線為準，向上逐層投測。如圖1.7所示的甲儀器安置在軸線的控制樁上，後視首層軸線後，抬起望遠鏡將軸線投測到施工層上.圖1.7延長軸線法2)側(cè)向借線法此法適用於場地四周較小，高層建築四廓軸線無法延長，但可將軸線向建築物外側(cè)平行移出，俗稱借線。移出的尺寸應視外腳手架的情況而定，儘量不超過2m。如圖1.7所示的乙儀器和乙‘儀器是先後安置在借線上，以首層的借線點為後視，向上投測並指揮施工層上的人員，垂直視線橫向移動水準尺，以視線為準向內(nèi)量出借線尺寸，即可在施工層上定出軸線位置。3)正倒鏡挑直法此法適用於四廓軸線雖可延長，但不能在延長線上安置經(jīng)緯儀的情況。如圖1.7所示的丙儀器安置在施工層8A上點，向下後視地面上的軸線點8S後，縱轉(zhuǎn)望遠鏡定出8H上點；然後將儀器移到8H上點上，後視8A上點後，縱轉(zhuǎn)望遠鏡，若前視正照準地面上的軸線點8N，則兩次安置儀器的位置就都正在8S8N軸線上。3.內(nèi)控法當施工場地窄小，無法在建築物之外的軸線上安置儀器施測時，多使用此法。施測時在建築物的首層測設室內(nèi)控制網(wǎng)，用垂準線原理進行豎向投測，故此法也叫垂準線投測法。由於使用儀器的不同，又分為以下三種投測方法。1)吊線墜法2)天頂準直法3)天底準直法1)吊線墜法

吊線墜法是使用較重的特製線墜懸吊，以首層靠近建築物輪廓的軸線交點為準，直接向各施工層懸吊引測軸線。使用吊線墜法向上引測軸線中，要特別注意以下幾點:線墜的幾何形體要規(guī)正，品質(zhì)要適當(1～3kg)。吊線要用編織線或沒有扭曲的細鋼絲。(2)懸吊時要上端固定牢固，線中間沒有障礙，尤其是沒有側(cè)向抗線。(3)線下端(或線墜尖)的投測人，視線要垂直結(jié)構(gòu)面，當線左、線右投測小於3～4mm時，取其平均位置，兩次平均位置之差小於2～3mm時，再取平均位置，作為投測結(jié)果。(4)投測中要防風吹和振動，尤其是側(cè)向風吹。(5)在逐層引測中，要用更大的線墜(如5kg)每隔3～5層，由下麵直接向上放一次通線，以作校測。(6)若用鉛直塑膠管套住吊線，下端用專門的觀測儀器，其精度還可提高。2)天頂準直法

天頂方向是指測站點正上方、鉛直指向天空的方向。天頂準直法就是使用能測設天頂方向的儀器，進行豎向投測，故也叫仰視法。測設天頂方向的儀器有以下五種：配有90°彎管目鏡的經(jīng)緯儀鐳射經(jīng)緯儀鐳射鉛直儀自動天頂準直儀自動天頂－天底準直儀3)天底準直法

天底方向是指過測站點、鉛直向下所指的方向。天底準直法就是使用能測設天底方向的儀器，進行豎向投測，故也叫俯視法

測設天底方向的儀器，除自動天頂—天底準直儀外，常用的有以下兩種:(1)垂準經(jīng)緯儀(2)自動天底準直儀。4.內(nèi)外控綜合法

由於受場地的限制，在高層建築施工中，尤其是超高層建築施工中，多使用內(nèi)控法進行豎向控制，但因內(nèi)控制法所用內(nèi)控網(wǎng)的邊長均較短，一般多在20～50m之間，每次向施工畫上投測後，雖可對內(nèi)控網(wǎng)各邊長及各夾角的自身尺寸進行校測與調(diào)整，但檢查不了內(nèi)控網(wǎng)在施工面上的整體位移與轉(zhuǎn)動。為此近年來，在一些超高層建(構(gòu))築物的施工中，多使用內(nèi)外控互相結(jié)合的測法，以互相校核●1.4變形觀測

高層建築施工從施工準備到竣工後的一段時間，應進行沉降、位移和傾斜等變形觀測，包括兩部分：高層建築施工對鄰近建築物和護坡樁的影響、日照對在建建築物的影響；二.在建建築物各部位的變形。1.沉降觀測

1)施工對鄰近建(構(gòu))築物影響的觀測2)施工塔吊基座的沉降觀測3)地基回彈觀測4)建築物的沉降觀測0.150.30等級標高中誤差(m)相鄰點高差中誤差(mm)適用範圍觀測方法往返較差、附合或環(huán)線閉合差(m)一等±0.3±0.1變形特別敏感的高層建築、高聳構(gòu)築物、重要古建築等參照國家一等水準測量外，尚需雙轉(zhuǎn)點，視線≤15m，前後視距差≤0.3m，視距累積差≤1.5m二等±0.5±0.3變形比較敏感的高層建築、高聳構(gòu)築物、古建築和重要建築場地的滑坡監(jiān)測等一等水準測量等級標高中誤差(m)相鄰點高差中誤差(m)適用範圍觀測方法往返較差、附合或環(huán)線閉合差(m)三等±1.0±0.5一般性的高層建築、高聳構(gòu)築物、滑坡監(jiān)測等二等水準測量四等±2.0±1.0觀測精度要求較低的建築物、構(gòu)築物和滑坡監(jiān)測等三等水準測量表1-2沉降觀測的等級、精度要求和觀測方法表

注：n——測站數(shù)。沉降觀測應提供的成果如下:建築物平面圖。如圖1.8所示，圖上應標有觀測點位置及編號，必要時應另繪竣工時及沉降穩(wěn)定時的等沉線圖。圖1.8正倒鏡挑直法(2)下沉量統(tǒng)計表。這是根據(jù)沉降觀測原始記錄整理而成的各個觀測點的每次下沉量和累積下沉量的統(tǒng)計值。(3)觀測點的下沉量曲線。如圖1.9所示，圖中橫坐標表示時間。圖形分上下兩部分，上部分為建築荷載曲線，下部分為各觀測點的下沉曲線。圖1.9某觀測點的下沉量曲線2.建築物的位移觀測

當建築物在平面位置上發(fā)生位移時，應根據(jù)位移的可能情況，在其縱向和橫向上分別設置觀測點和控制線，用經(jīng)緯儀視準線法或小角度法進行觀測。和沉降觀測一樣，水準位移觀測也分為四個等級，各等級的適用範圍同表1-2，各等級的變形點的點位中誤差分別為：一等為±1.5mm，二等為±3.0mm，三等為±6.0mm，四等為±12.0mm。3.建(構(gòu))築物豎向傾斜觀測

一般要在進行傾斜監(jiān)測的建(構(gòu))築物上設置上、下二點或上、中、下多點觀測標誌，各標誌應在同一豎直面內(nèi)。用經(jīng)緯儀正倒鏡法，由上而向下投測各觀測點的位置，然後根據(jù)高差計算傾斜量；或以某一固定方向為後視，用測回法觀測各點的水準角及高差，再進行傾斜量的計算。●1.5高層建築施工常用測量儀器概述

測量儀器在近百年中，大體上走過了四代。20世紀初的前20～30年為第一代；第二次世界大戰(zhàn)前後為第二代，水準儀為微傾式，水準管上方裝有符合折光棱鏡而提高了定平精度經(jīng)緯儀為光學度盤與對中；20世紀60～70年代為第三代，水準儀上的水準管與經(jīng)緯儀豎盤指標水準管均被自動補償機構(gòu)代替，從此測量儀器走上自動定平的地步；20世紀80年代以後水準儀與經(jīng)緯儀的讀數(shù)為電子數(shù)位化顯示，測量儀器進入了自動化、電子化和數(shù)字化的時代。下麵簡要介紹當前高層建築施工測量常用的儀器。工程水準儀(S3、S2)

望遠鏡放大倍數(shù)24～28倍，微傾氣泡水準儀已被自動補償水準儀所代替，精度為每公里往返測高差平均值的中誤差m為±3～2mm，這是施工現(xiàn)場使用最多的水準儀。圖1.10是北京光學儀器廠生產(chǎn)的ALl26A型(S2級)自動補償水準儀。圖1.10S2級自動補償水準儀2.精密水準儀(N3)

其望遠鏡清澈明麗，放大超過40倍，內(nèi)置平行板測微器可直讀至0.1mm，估讀至0.01mm，升降螺旋有刻度，可測度小豎直角和坡度變化。專供大地一等水準測量、地震變形、沉降觀測等應用，如圖1.11所示。圖1.11N3精密水準儀3.工程經(jīng)緯儀(J6、J2)

J6、J2(如圖1.12所示)是目前施工現(xiàn)場使用最多的經(jīng)緯儀，但逐漸將被數(shù)位化顯示的電子經(jīng)緯儀(如圖1.13所示)所代替。電子經(jīng)緯儀測角後視時可直接置0°00‘00″，前視時則直接顯示角度數(shù)值，而不用測微估讀，因之實測中，無論精度速度均比同精度的光學經(jīng)緯儀效果好，並可自動記錄、貯存數(shù)據(jù)。

圖1.12J6、J2光學經(jīng)緯儀

圖1.13電子經(jīng)緯儀

4.光電測距儀

在測線的一端安置光電測距儀，另一端安置反射棱鏡，儀器照準棱鏡後開機，通過棱鏡反射回的電磁波信號即可精確測量測線兩端點間的斜距離(D)，然後經(jīng)過豎直角的改正而得到兩端點間的水準距離(H)與高差(y)。建築施工中多使用測程為1.4～2.0km的測距儀，工程定位時，可用Ⅱ級精度的測距儀。

將光電測距儀安裝在光學經(jīng)緯儀或電子經(jīng)緯儀上，就組成組合式的半站儀(如圖1.14所示)，但近些年來逐漸為整體式的全站儀(如圖1.15所示)所代替。圖1.14半站儀

圖1.15全站儀

7.垂準經(jīng)緯儀

如圖1.17所示，垂準經(jīng)緯儀配有90°彎管目鏡。該儀器既能使望遠鏡仰視向上指向天頂，又能使望遠鏡俯視向下，使視線通過直徑20