高层建(构)筑物垂直度数控技术方法

摘要

本发明提供一种高层建(构)筑物垂直度数控技术方法,其步骤包括,编制空中、地面控制方案、分层及布点观测、外业数据采集,利用电脑对外业数据进行计算,将计算结果编制表格并绘制“离散图”,最后编写“技术说明”或“技术报告”。该技术方法解决了尚在探讨的建筑物控制(施工)点随高度变化而产生的漂移问题,可根据坐标偏移值和方向绘成的纠偏图进行现场纠偏。可用于高层建(构)筑物施工期垂直度的监控。

说明书

本发明涉及一种高层(构)筑物垂直度的监控方法，特别是涉及一种高层建(构)筑物垂直度数控技术方法。

对于高层建(构)筑物来讲，凡一级或一级以上安全工程均需进行施工垂直度监控，《建筑施工》1995年第2期中，题为“超高构筑物的工程测量及形体控制”，介绍了上海广播电视塔施工垂直测量方法，使用wildZL天顶垂准仪，在塔筒中心建立垂直基准线，同时设定一定数目的测量平台，随着施工的进展，中心从一个测量平台投测至另一个测量平台上，再从测量平台投测至提升好的施工钢平台面上，最后从标定在施工平台面上的四个垂直轴中心，测设施工轴线，按设计半径控制和调整模板的圆心和圆弧，从而保证塔身轴线的垂直。具体操作方法是，1)在预设的施工控制点上用wildZL天顶垂准仪向上投测到欲测点位，用专用工具将四个方向投点规纳至几何中心固定。2)用wildT2万用经纬仪在基础位置的同一施工控制点上，在直角棱镜中检查wildZL天顶垂准仪所投点位是否在设计要求误差范围内，若超限，需重复投测和检测，直到满足精度要求为止。3)随施工平台跟进投测，无固定分段，无数控数据，不受周围控制点牵拉。该控制方法无法解决漂移问题，施工完成后多次不同时间段投影观测，其结果均不一致，但只要在误差范围内，即与认可；另外，投测受施工平台提升影响，无法按预定高度投测，施工关模误差无法消除，从而投测精度无法受控；再者，无法分段纠偏；350米高度外筒垂直度偏差为22mm，小于±50mm，满足设计限差要求，但它不是筒体中心坐标重叠差，是不完整的，因为它的全过程未受外控制牵拉。

本发明的目的在于提供一种可解决建筑物控制(施工)点随高度变化而产生的漂移问题，并根据绘制的纠偏图，进行现埸纠偏的高层建(构)筑物垂直度数控技术方法。

本发明高层建(构)筑物垂直度数控技术方法的步骤是：

1)编制空中、地面控制网方案，绘制空中、地面控制网示意图，并于现埸实施。其中点位埋设半永久标志，观测按四等三角形测角，边长观测按不同时间段对向各二测回取中数，较差VS＜1/10万。

2)分层及布点观测，绘制主体、电梯井控制网图，主体监控层环分割示意图，塔柱截面分割图。其中分层原则是，层间高差依施工放样采用仪器、手段不同，控制在20～30米间。布点原则是，观测层要求施工放样控制点标出正交“+”线，编号点J1、J2……，点号前冠层号如6层、12层，其合成号为6J1、12J1……，现埸点位附近需标注这些点号，，以便资料与实地对比。观测层控制柱位置要求能反映主体受控，各柱面点编号为该柱心编号，编号前加层号，编号后为方向号，例如一层1号柱东柱面点，标为11E，以此类推。电梯井墙面观测点设在对应井内一个面位置，并观测该点坐标。电梯井墙面点均用“标志标定，在其附近涂写编号。

3)外业数据采集，使用全站型电子经伟仪，按四等三角形测量采集所有控制网、点资料，同时利用该仪器极坐标法采集应观测点数据，并有多余观测。标称测角、测距精度不低于2秒和3mm+2PPm×S，按GB50026-93第九章四等三角形测量采集所有控制网、点资料。其中，测角误差Ma＜±2.5秒，边长对向观测之差按公式(式中V″_a为角较差，S为边长)，否则边长需重测。利用边长推算之三角形角度与实测(电子经纬仪所测三角形角度)值比较之差＜±3″，即可利用边长推算角度值，并进行平差计算。在利用上述仪器极坐标法采集应观测点数据，并有多余观测以检核或参与平差。

4)采用电脑对外业数据进行处理，其中：

a)控制测量首先按公式； $>>cos>A>=>>>>b>2>>+>>c>2>>->>a>2>>>>2>bc>\; >$> $>>cos>B>=>>>>a>2>>+>>c>2>>->>b>2>>>>2>ac>\; >$> $>>cos>C>=>>>>a>2>>+>>b>2>>->>c>2>>>>2>ab>\; >$>

推算各三角形三内角值，并与实测值比较，而后进行平差计算，得到各点坐标。

b)按Sina×S和cosa×S推算监测层各点坐标，将多余观测点坐标与之比较。

5)将计算结果编制表，并绘制施工控制网坐标离散图、控制柱坐标离散图、电梯井各四角坐标离散图、建筑物实心离散图。其中，离散图(施工控制网纠偏图)为该监控层的坐标与首层会标数据之比，一般按独立坐标系处置，方位为准北。

6)编写“技术报告”、“技术说明”，内容包括监测概况、控制测量、施工控制网监控、主楼控制柱心监控、主楼垂直度监控、电梯井监控、综述并附入“坐标离散图”。其中控制测量包括GB50026-93《工程测量规范》JG3-91《钢筋混凝土高层建筑设计与施工规程》、GB-300-80《建筑安装工程质量检验评定标准》等规范，控制点点名、点号及所在位置，观测方法，使用仪器型号、编号及技术指标，观测限差，平差计算及名点成果表等；施工控制网监控包括施工控制点编号、分层观测、计算、多余观测成果比较，列出施工控制网成果及纠偏值表，并附上施工控制网坐标离散图；主楼控制柱心监控和“主楼控制网监控”包括布点方法、编号，编号前为层号，后为方向号，布点必须按该层柱截面布设在A、B轴线上，并用专用模具喷印“+”观测标志，每柱至少取相互垂直两方向各一点，以便观测柱心值取中数。平差计算完成后列主楼控制柱心成果及纠偏值，并绘制监控层控制柱坐标离散图，由于该层各柱为已浇注砼，无法纠偏，列表值和离散图是供后续放样纠正用；电梯井监控包括各电梯事先进行编号，每井四角均进行不重复的编号，各监控层测算这些各点坐标，求得同一点不同层的坐标，与±0层比较，其坐标差值按不同层有不同差限，一般不大于5～7Cm，供后续施工放样纠偏，并列电梯井成果表及绘制电梯井各四角坐标离散图。

本发明高层建(构)筑物垂直度数控技术方法的优点在于解决了目前正在探讨的建筑物控制(施工)点随高度变化而产生的漂移问题，由于高度增加，日照、风力、施工震动、降水不均及建筑物本身不同点的差异沉降均会对施工控制点施加影响，从而导致点位漂移；各控制点受外界直接控制，因而各监控层的各观测点视为等精度，以各监测层各同一位置观测坐标重叠后得出坐标漂移值和方向，绘成纠编图后进行现埸纠编；监控后形心误差小于±规范规定3H/万。本方法核心优点在于，分层控制，分层纠偏，最终形心误差小于规范规定。

下面详细说明本发明实施例。

实施例1：以某H工程(双塔)为例，其垂直度数控技术方法的步骤如下：

1)编制空中、地面控制网方案，绘制空中、地面控制网示意图(图1)，并于现埸实施。图中IV11、IV30、IV12、IV33为楼房外控制点，IV34、IV35为楼层内控制点，它们构成四等三角形网。

2)分层及布点观测，绘制主体、电梯井控制网图(图2为六楼布点)，图中1、2、3、4为四个外控制柱，J1、J2、J3、J4为施工控制网，D1、D2、D3、D4为电梯井观测点，通过D1、D2、D3、D4的坐标推算出电梯井的四角坐标。绘制主体监控层环分割示意图(图3)，图中主体高119.8米，按6层、13层、20层、2层米和36层分层监控。绘制塔柱截面分割图(图4)，图中表示各层塔柱截面，如0～6层为2400×2400mm，28层以上为2000～2000mm。

3)外业数据采集，使用全站型电子经伟仪，按四等三角形测量采集所有控制网、点资料，即测得图1和图2上所有各点的外业资料(包括边长和角度)，同时利用该仪器极坐标法采集应观测点数据，即采集各控制柱1、2、3、4的柱面坐标，并有多余观测。

4)采用计算机对外业数据进行数据处理，推算图1中各三角形三内角值，推算出图2中各柱面点1、2、3、4，施工控制网点J1、J2、J3、J4及电梯观测点D1、D2、D3、D4坐标值，并与仪器实测值比较，进行平差计算，得各点坐标。并推算监测层各点坐标，将多余观测点坐标与之比较。

5)将计算结果编制表，并绘制施工控制网坐标离散图(图5)，如图中1J1的离散点为6J1、12J1等；绘制监控层控制柱坐标离散图(图6)，如图中13点的离散点为123、263和63；绘制电梯井各四角坐标离散图、(图7)，如图中1号电梯井11点的离散点为121和61，12点的离散点为122和62，13点的离散点为123和63，14点的离散点为124和64等；绘制建筑物形心离散图(图8)，图中标出了一层形心点，6层、20层、28层、36层形心离散点。

6)编写“技术报告”或“技术说明”，内容包括监测概况，如表1所示；控制测量，如表2、表3所示；施工控制网监控，如表5所示；主楼控制柱心监控，如表6所示；主楼垂直度监控，如表7所示；电梯井监控，如表4所示。综述并附入“坐标离散图”。

从以上各表看出，进行监控后，其结果在规范范围内，经过监控分层纠偏，分段投测，最后结果与JGJ3-91限差3H/万比较，仅在1/2附近，施工监控达到预期目标。

上列步骤结果参看下列示例表：

表1：工程监测结果

   工程名称 层数 监控(测)次 控制网精度    (mm) 监测值精度    (mm)形心坐标误差    (mm)  H工程(双塔)各38    5  ＜±3  ＜±7     20

表2：控制网边长观测成果表(示例)(参看图1)

    边    往测    (m)    返测    (m)    中数     (m)   较差   (mm)    相对误差    IV₁₉-IV₁₁   235.734   235.734    235.734    0       ∞    IV₃₀-IV₃₃   456.283   456.278    456.280    ±2    1/22.8万

表3：控制网成果表(示例)(参看图1)

  点号         坐    标  至点    方位角     °＇"  距  离    (m)    注     X    (m)    Y    (m)  IV₁₁  1000.000  1000.000  IV₁₉    96 35 38.0  235.734  独立系起算点  IV₂₀  1370.846  1432.382  IV₂₁   248 04 02.3  466.865  IV₁₉   206 28 42.5  444.548

表4：电梯井成果表(示例)(参看图1)

表5：施工控制网成果及纠偏值示例(参看图2、图5)

  层号-点号         点位坐标   与一层较差  与一层比较纠偏值   X(m)   Y(m)△X(mm)△Y(mm)V_x(mm)  V_x(mm)    1J1  951.745  1231.766   0   0   0    0    6J1  951.750  1231.768  +5  +2 向南5  向东2    14J1  951.745  1231.779   0  +13 向南0  向西13

表6：主楼控制柱心成果及纠偏值(示例)(参看图2、图6)

 层号-点号         点位坐标      与一层较差  与一层比较纠偏值    注   X(m)    Y(m) △X(mm) △Y(mm)  V_x(mm)  V_x(mm)    11  949.274  1222.623     0    0    0     0    61  949.286  1222.619    +12   -4  向南12   向东2   沿轴线    141  949.283  1222.608    +9   -15  向南9   向东15   沿轴线    221  949.268  1222.616    -6    -7  向北6   向东7   沿轴线

表7：形心误差成果表(示例)(参看图8)