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1、第1章 高层建筑施工测量,1.1 建筑物的定位放线 1.1.1 根据原有建(构)筑物定位 1.1.2 根据规划红线、道路中心线或场地平面控制网定位 1.2 高层建筑标高测量 1.3 高层建筑竖向控制 1.4 变 形 观 测 1.5 高层建筑施工常用测量仪器概述,1.1 建筑物的定位放线 建筑物的定位放线，根据设计给定的定位依据和定位条件进行。当定位依据是原有建(构)筑物时，要会同建设单位和设计单位到现场，对定位依据的建(构)筑物的边、角、中线、标高等具体位置，进行明确的指定和确认，必要时进行拍照，以便查证和存档.当定位依据是规划红线、道路中心线或测量控制点时，在同建设单位和设计单位在现场当面交
2、桩后，要根据各点的坐标值、标高值校算其间距、夹角和高差，并实地校测各桩位是否正确，若有不符，应请建设单位妥善处理。,1.1.1 根据原有建(构)筑物定位 如图1.1所示，ABCD为原有建筑物，MNQP为新建高层建筑，M N Q P 为该高层建筑的矩形控制网(在基槽外，作为开挖后在各施工层上恢复中线或轴线的依据)。根据原有建(构)筑物定位，常用的方法有三种：延长线法、平行线法、直角坐标法。而由于定位条件的不同，各种方法又可分成两类情况：一类情况是如图1.1(a)类，它是仅以一栋原有建筑物的位置和方向为准，用各(a)图中所示的y、x值确定新建高层建筑物位置；另一类情况则是以一栋原有建筑物的位置和方
3、向为主，再加另外的定位条件，如各(b)图中G为现场中的一个固定点，G至新建高层建筑物的距离y、x是定位的另一个条件。,(a),(b),(b),(a),(a),(b),图1.1 根据原有建筑物定位,1.延长线法,如图1.1(1)所示，是先根据AB边，定出其平行线A B；安置经纬仪在B，后视A，用正倒镜法延长A B 直线至M；若为图(a)情况，则再延长至N，移经纬仪在M 和N 上，定出P 和Q，最后校测各对边长和对角线长；若为图(b)情况，则应先测出G点至BD边的垂距yG，才可以确定M 和N 位置。一般可将经纬仪安置在BD边的延长点B，以A 为后视，测出A B G，用钢尺量出B G的距离，则yG=
4、B Gsin(A B G90)。,2.平行线法 如图1.1(2)，是先根据CD边，定出其平行线C D。若为图(a)情况，新建高层建筑物的定位条件是其西侧与原有建筑物西侧同在一直线上，两建筑物南北净间距为x。则由C D可直接测出M N Q P 矩形控制网；若为图(b)情况，则应先由C D 测出G点至CD边的垂距和G点至AC延长线的垂距，才可以确定M 和N 位置，具体测法基本同前.,3.直角坐标法 如图1.1(3)，是先根据CD边，定出其平行线C D。若为图(a)情况，则可按图示定位条件，由C D 直接测出M N Q P 矩形控制网；若为图(b)情况，则应先测出G点至BD延长线和CD延长线的垂距和
5、，然后即可确定M 和N 位置。,1.1.2 根据规划红线、道路中心线或场地平面控制网定位,常用的定位方法有以下四种,1 直角坐标法2 极坐标法3 交会法4 综合法,1.直角坐标法 如图1.2为某饭店定位情况。它是由城市规划部门给定的广场中心正点起，沿道路中心线向西量y=123.300 m定S点，然后由S点逆时针转90定出建筑群的纵向主轴线X轴，由S点起向北沿X轴量x=84.200 m，定出建筑群的纵轴(X)与横轴(Y)的交点O。,图1.2 某饭店直角坐标法定位图(单位：m),2.极坐标法 如图1.3为五幢25层运动员公寓，14号楼的西南角正布置在半径R=186.000 m的圆弧形地下车库的外缘
6、。定位时可将经纬仪安置在圆心O点上，用00000后视A点后，按15号点的设计极坐标数据(极角、极距)，由A点起依次定出各幢塔楼的西南角点1、2、3、4、5，并实量各点间距作为校核。,图1.3 建筑物极坐标法定位图,3.交会法 如图1.4为某重要路口北侧折线形高层建筑MNQP，其两侧均为平行道路中心线，间距为d。定位时，先在规划部门给出的道路中心线上定出1、2、3、4点，并根据d值定出各垂线上的1、2、3、4 点，然后由1 2 与4 3 两方向线交会定出S 点，最后由S 点和建筑物四廓尺寸定出矩形控制网M S N Q R P。,图1.4 建筑物交会法定位图,4.综合法 以图1.5某小区高层MNQ
7、P为例，其定位条件是：M点正落在AB规划红线上，MN平行BC规划红线，且距G为8.000 m。为了定位，首先要确定MN相对于BC边的位置。因此，先在B点上安置经纬仪，测出ABC和GBC，并量出BG间距；算出MN至BC的垂直距离MM1=8.000 mBGsin GBC和M1B=MMlcot(1800000ABC)。当求出MMl和M1B后，以BC边为准，用直角坐标法、极坐标法或交会法等测定矩形控制网M N Q P，并用所给定位条件进行检测。,图1.5 建筑物综合法定位图(单位：m),基础验线时的允许偏差如下:长度L30 m，允许偏差5 mm。30 mL60 m，允许偏差10 mm。60 mL90
8、m，允许偏差15 mm。90 mL，允许偏差20 mm。轴线的对角线尺寸的允许偏差应为边长偏差的倍；外扩轴线夹角的允许偏差应为1。,工程测量规范(GB 500261993)之7.3.5条专门对于建筑物施工放线作出了精度要求(表1-1)；施工测量应符合表1-1关于中误差的限值，并可方便地应用高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 32002，J 1862002)关于测量允许偏差检查、验收测量成果。工程测量规范(GB 500261993)条文说明指出：“目前，我国高层建筑施工放样的精度要求尚无统一规定”，这可以理解为该状况为GB 500261193的7.3.5条出现之前的状况。,表1-1 建筑物施工放
9、样的主要技术要求,注：1.对于具有两种以上特征的建筑物，应取要求高的中误差值；2.特殊要求的工程项目，应根据设计对限差的要求，确定其放样精度。,1.2 高层建筑标高测量,高层建筑标高测量的允许误差 层间标高测量偏差不应超过3 mm，建筑全高(H)测量偏差不应大于：(1)H30 m，5 mm；(2)30 mH60 m，10 mm；(3)60 mH90 m，15 mm；(4)90 mH120 m，20 mm；(5)120 mH150 m，25 mm；(6)150 mH，30 mm。通常，测量允许误差等于2倍测量中误差。建筑物标高误差由测量误差、施工误差组成，而建筑物标高误差的允许值，可查相关结构施
10、工规范。,2.0.000以下标高测法,为控制基础和0.000以下各层的标高，在基础开挖过程中，应在基坑四周的护坡钢板桩或混凝土桩(选其侧面竖直且规正者)上各涂一条宽10 cm的竖向白漆带。用水准仪根据附近栋号的水准点或0.000水平线，测出各白漆带上顶的标高；然后用钢尺在白漆带上量出0.000以下，各负()整米数的水平线；最后，将水准仪安置在基坑内，校测四周护坡桩上各白漆带底部同一标高的水平线，当误差在5 mm以内时，则认为合格。在施测基础标高时，应后视两条白漆带上的水平线以作校核。,3.0.000以上标高测法,引测步骤:,(1)先用水准仪根据二个栋号水准点或0.000水平线，在各向上引测处准
11、确地测出相同的起始标高线(一般多测+1.000 m标高线).,(2)用钢尺沿铅直方向，向上量至施工层，并画出正米数的水平线各层的标高线均应由各处的起始标高线向上直接量取。,(3)将水准仪安置到施工层，校测由下面传递上来的各水平线，误差应在6 mm以内。在各层抄平时，应后视两条水平线以作校核。,为了提高竖向传递标高的精度，近些年来使用全站仪加弯管目镜，直接测得较长竖向高差，取得良好的效果。如图1.6所示.,图1.6 全站仪传递标高的原理图,4.标高施测要点,(1)观测时尽量做到前后视线等长。,(2)由0.000水平线向下或向上量高差时，所用钢尺应经过检定，量高差时尺身应铅直并用标准拉力，同时要进
12、行尺长和温度改正(钢结构不加温度改正)。,4.标高施测要点,(3)采用预制构件的高层结构施工时，要注意每层的高差不要超限，同时更要注意控制各层的标高，防止偏差积累使建筑物总高度偏差超限。,(4)为保证竣工时0.000和各层标高的正确性，应请建设单位和设计单位明确：在测定0.000水平线和基础施工时，如何对待地基开挖后的回弹与整个建筑在施工期间的下沉影响；在钢结构工程中，钢柱负荷后对层高的影响。不少高层建筑在基础施工中将总下沉量在基础垫层的设计标高中预留出来，取得了较好的效果。,1.3 高层建筑竖向控制,当高层建筑施工到0.000后，随着结构的升高，要将首层轴线逐层向上投测，用以作为各层放线和结
13、构竖向控制的依据。其中，以建筑物外廓轴线和控制电梯井轴线的投测更为重要。,以下轴向应向上投测:,建筑物外廓轴线；伸缩缝、沉降缝两侧轴线；电梯间、楼梯间两侧轴线；单元、施工流水段分界轴线。,高层建筑轴线的竖向投测，常采用下列两类方法：(1)外控法(2)内控法；另外还可用内外控综合法。,高层建筑竖向投测允许偏差(正倒镜投点间距；引自高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 32002，J 1862002)层间竖向测量偏差不应超过3 mm，建筑全高(H)竖向测量偏差不应大于：H30 m，5 mm；(2)30 mH60 m，10 mm；(3)60 mH90 m，15 mm；(4)90 mH120 m，20
14、mm；(5)120 mH150 m，25 mm；(6)150 mH，30 mm。,2.外控法当施工场地比较宽阔时，多使用此法。施测时主要是将经纬仪安置在高层建筑附近进行竖向投测，故此法也叫经纬仪竖向投测法。由于场地情况的不同，安置经纬仪的位置不同，又分为三种投测方法：(1)延长轴线法、(2)侧向借线法、(3)正倒镜挑直法。,1)延长轴线法,此法适用于场地四周宽阔，能将高层建筑轮廓轴线延长到建筑物的总高度以外，或附近的多层或高层建筑物顶面上，并可在轴线的延长线上安置经纬仪，以首层轴线为准，向上逐层投测。如图1.7所示的甲仪器安置在轴线的控制桩上，后视首层轴线后，抬起望远镜将轴线投测到施工层上.,
15、图1.7 延长轴线法,2)侧向借线法,此法适用于场地四周较小，高层建筑四廓轴线无法延长，但可将轴线向建筑物外侧平行移出，俗称借线。移出的尺寸应视外脚手架的情况而定，尽量不超过2m。如图1.7所示的乙仪器和乙 仪器是先后安置在借线上，以首层的借线点为后视，向上投测并指挥施工层上的人员，垂直视线横向移动水平尺，以视线为准向内量出借线尺寸，即可在施工层上定出轴线位置。,3)正倒镜挑直法,此法适用于四廓轴线虽可延长，但不能在延长线上安置经纬仪的情况。如图1.7所示的丙仪器安置在施工层8A上点，向下后视地面上的轴线点8S后，纵转望远镜定出8H上点；然后将仪器移到8H上点上，后视8A上点后，纵转望远镜，若
16、前视正照准地面上的轴线点8N，则两次安置仪器的位置就都正在8S8N轴线上。,3.内控法当施工场地窄小，无法在建筑物之外的轴线上安置仪器施测时，多使用此法。施测时在建筑物的首层测设室内控制网，用垂准线原理进行竖向投测，故此法也叫垂准线投测法。由于使用仪器的不同，又分为以下三种投测方法。,1)吊线坠法,2)天顶准直法,3)天底准直法,1)吊线坠法,吊线坠法是使用较重的特制线坠悬吊，以首层靠近建筑物轮廓的轴线交点为准，直接向各施工层悬吊引测轴线。,使用吊线坠法向上引测轴线中，要特别注意以下几点:,线坠的几何形体要规正，质量要适当(13 kg)。吊线要用编织线或没有扭曲的细钢丝。(2)悬吊时要上端固定
17、牢固，线中间没有障碍，尤其是没有侧向抗线。(3)线下端(或线坠尖)的投测人，视线要垂直结构面，当线左、线右投测小于34 mm时，取其平均位置，两次平均位置之差小于23 mm时，再取平均位置，作为投测结果。,(4)投测中要防风吹和振动，尤其是侧向风吹。(5)在逐层引测中，要用更大的线坠(如5 kg)每隔35层，由下面直接向上放一次通线，以作校测。(6)若用铅直塑料管套住吊线，下端用专门的观测仪器，其精度还可提高。,2)天顶准直法,天顶方向是指测站点正上方、铅直指向天空的方向。天顶准直法就是使用能测设天顶方向的仪器，进行竖向投测，故也叫仰视法。,测设天顶方向的仪器有以下五种：,配有90弯管目镜的经
18、纬仪激光经纬仪激光铅直仪自动天顶准直仪自动天顶天底准直仪,3)天底准直法,天底方向是指过测站点、铅直向下所指的方向。天底准直法就是使用能测设天底方向的仪器，进行竖向投测，故也叫俯视法,测设天底方向的仪器，除自动天顶天底准直仪外，常用的有以下两种:,(1)垂准经纬仪(2)自动天底准直仪。,4.内外控综合法,由于受场地的限制，在高层建筑施工中，尤其是超高层建筑施工中，多使用内控法进行竖向控制，但因内控制法所用内控网的边长均较短，一般多在2050 m之间，每次向施工画上投测后，虽可对内控网各边长及各夹角的自身尺寸进行校测与调整，但检查不了内控网在施工面上的整体位移与转动。为此近年来，在一些超高层建(
19、构)筑物的施工中，多使用内外控互相结合的测法，以互相校核,1.4 变 形 观 测,高层建筑施工从施工准备到竣工后的一段时间，应进行沉降、位移和倾斜等变形观测，包括两部分：,高层建筑施工对邻近建筑物和护坡桩的影响、日照对在建建筑物的影响；二.在建建筑物各部位的变形。,1.沉降观测,1)施工对邻近建(构)筑物影响的观测,2)施工塔吊基座的沉降观测,3)地基回弹观测,4)建筑物的沉降观测,0.15,0.30,表1-2 沉降观测的等级、精度要求和观测方法表,注：n测站数。,沉降观测应提供的成果如下:,建筑物平面图。如图1.8所示，图上应标有观测点位置及编号，必要时应另绘竣工时及沉降稳定时的等沉线图。,
20、图1.8 正倒镜挑直法,(2)下沉量统计表。这是根据沉降观测原始记录整理而成的各个观测点的每次下沉量和累积下沉量的统计值。,(3)观测点的下沉量曲线。如图1.9所示，图中横坐标表示时间。图形分上下两部分，上部分为建筑荷载曲线，下部分为各观测点的下沉曲线。,图1.9 某观测点的下沉量曲线,2.建筑物的位移观测,当建筑物在平面位置上发生位移时，应根据位移的可能情况，在其纵向和横向上分别设置观测点和控制线，用经纬仪视准线法或小角度法进行观测。和沉降观测一样，水平位移观测也分为四个等级，各等级的适用范围同表1-2，各等级的变形点的点位中误差分别为：一等为1.5 mm，二等为3.0 mm，三等为6.0
21、mm，四等为12.0 mm。,3.建(构)筑物竖向倾斜观测,一般要在进行倾斜监测的建(构)筑物上设置上、下二点或上、中、下多点观测标志，各标志应在同一竖直面内。用经纬仪正倒镜法，由上而向下投测各观测点的位置，然后根据高差计算倾斜量；或以某一固定方向为后视，用测回法观测各点的水平角及高差，再进行倾斜量的计算。,1.5 高层建筑施工常用测量仪器概述,测量仪器在近百年中，大体上走过了四代。20世纪初的前2030年为第一代；第二次世界大战前后为第二代，水准仪为微倾式，水准管上方装有符合折光棱镜而提高了定平精度经纬仪为光学度盘与对中；20世纪6070年代为第三代，水准仪上的水准管与经纬仪竖盘指标水准管均
22、被自动补偿机构代替，从此测量仪器走上自动定平的地步；20世纪80年代以后水准仪与经纬仪的读数为电子数字化显示，测量仪器进入了自动化、电子化和数字化的时代。下面简要介绍当前高层建筑施工测量常用的仪器。,工程水准仪(S3、S2),望远镜放大倍数2428倍，微倾气泡水准仪已被自动补偿水准仪所代替，精度为每公里往返测高差平均值的中误差m为32mm，这是施工现场使用最多的水准仪。图1.10是北京光学仪器厂生产的ALl26A型(S2级)自动补偿水准仪。,图1.10 S2级自动补偿水准仪,2.精密水准仪(N3),其望远镜清澈明丽，放大超过40倍，内置平行板测微器可直读至0.1 mm，估读至0.01 mm，升
23、降螺旋有刻度，可测度小竖直角和坡度变化。专供大地一等水准测量、地震变形、沉降观测等应用，如图1.11所示。,图1.11 N3精密水准仪,3.工程经纬仪(J6、J2),J6、J2(如图1.12所示)是目前施工现场使用最多的经纬仪，但逐渐将被数字化显示的电子经纬仪(如图1.13所示)所代替。电子经纬仪测角后视时可直接置00000，前视时则直接显示角度数值，而不用测微估读，因之实测中，无论精度速度均比同精度的光学经纬仪效果好，并可自动记录、贮存数据。,图1.12 J6、J2光学经纬仪,图1.13 电子经纬仪,4.光电测距仪,在测线的一端安置光电测距仪，另一端安置反射棱镜，仪器照准棱镜后开机，通过棱镜
24、反射回的电磁波信号即可精确测量测线两端点间的斜距离(D)，然后经过竖直角的改正而得到两端点间的水平距离(H)与高差(y)。建筑施工中多使用测程为1.42.0 km的测距仪，工程定位时，可用级精度的测距仪。,将光电测距仪安装在光学经纬仪或电子经纬仪上，就组成组合式的半站仪(如图1.14所示)，但近些年来逐渐为整体式的全站仪(如图1.15所示)所代替。,图1.14 半站仪,图1.15 全站仪,7.垂准经纬仪,如图1.17所示，垂准经纬仪配有90弯管目镜。该仪器既能使望远镜仰视向上指向天顶，又能使望远镜俯视向下，使视线通过直径20 mm的空心竖轴指向天底。施测前应将仪器水平转动一周，若视线向上或向下
25、一直指在一点上，说明视线方向正处于铅直。此仪器一测回(即正倒镜各观测一次取平均位置)垂准观测中误差不大于6，即100 m高差处平面误差为3 mm(约1/30 000)。此仪器可专门用作施测垂准方向，也可作一般经纬仪使用。,图1.16 配有90弯管目镜的经纬仪,图1.17 DJ6-C6垂准经纬仪,8.激光经纬仪,如图1.18所示，激光经纬仪在望远镜筒上装半导体激光器。为了测量时观测目标的方便，激光束进入发射系统前设有遮光转换开关，遮去发射的光束，即可在目镜(或通过弯管目镜)处观测目标，而不必关闭电源。和前述配有90弯管目镜的经纬仪一样施测前将物镜指向天顶方向时，水平转动仪器一周，激光点(或视线)
26、一直指在一点上，说明激光束(或视线)方向正处于铅直。此仪器也可用作一般经纬仪使用。,图1.18 DJJ型激光经纬仪,9.激光铅直仪,此种专用仪器有水准气泡定平和自动定平两种。如图1.19所示为北京市建筑工程研究院研制的自动激光铅直仪。,图1.19 自动激光铅直仪,10.自动天顶准直仪,图1.20(a)为瑞士徕卡厂生产的ZL型自动天顶准直仪。安置后只要定平圆水准器，仪器就可自动给出天顶方向，精度为1(1/200 000)，但望远镜为20倍。若配上激光目镜，则可给出同样精度的铅直激光束。,图1.20 自动天顶天底准直仪,11.自动天底准直仪,图1.20(b)为瑞士徕卡厂生产的NL型自动天底准直仪，它与ZL自动天顶准直仪外形和精度基本一样。安置仪器定平圆水准器后，通过目镜即可自动给出天底方向。此类ZL型与NL型仪器精度高，价格昂贵，适用于超高层建筑或钢结构工程施工测量,12.自动天顶天底准直仪,图1.21为瑞士徕卡厂生产的ZNL型自动天顶天底准直仪。仪器上部可由基座上取出，上下调转，如图1.21(a)、图1.21(b)所示。当物镜向上安置时，目镜就可观测天顶方向；当物镜向下安置时目镜就可观测天底方向，精度均为6(1/30 000)。,图1.21 自动天顶天底准直仪,
