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  • 2021-05-14 发布

工学土木工程测量建筑施工测量

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1. 了解建筑施工测量概述; 2. 熟悉施工测设的基本工作 ( 重点 ) ; 3. 掌握建筑场地施工控制测量的方法 ( 重点 ) ; 4. 掌握工业与民用建筑施工放样的方法 ( 难点 ) ; 5. 熟悉高层建筑垂直测量控制的方法; 6. 掌握建筑物变形观测的方法。 学习要点 第十章 建筑施工测量 §10-1 建筑施工测量概述 Ñ 主要指工程建设阶段的 施工测量 ( 施工放样、测设 ) 。 Ñ 基本任务: 建筑物轴线、标高的现场 放样定位 ; Ñ 要求: 设置轴线、标高的现场标志,满足所设计的 位置和精度要求。 一 . 建筑工程测量的基本任务和要求 二 . 施工测量的主要特点 Ñ 精度要求高 Ñ 责任重 ( 多复核 ) Ñ 配合施工,现场计算多 Ñ 施工控制网布置难度大 ( 通视,使用方便,点位保存 ) §10-2 施工测设的基本工作 一 . 设计长度的测设 二 . 设计角度的测设 三 . 设计平面点位的测设 四 . 设计高程的测设 五 . 设计坡度的测设 六 . 铅垂线的测设 施工测量的基本工作: Ñ 测设三个基本量: 水平距离 D 水平夹角 b 高 差 h 通过测设 D 、 b 来放样点的 平面位置 X 、 Y ; 通过测设 h 来放样点的高程 H 。 1. 钢尺法测设: 经纬仪定线; 钢尺测设 D AB ; 用大木桩标定 B 。 已有 :起点 A 、和 AB 方向 已知 :水平距离 D AB ( 设计已知 ) 定:终点 B 注: 测设精度要求较高时,考虑距离的 改正数,实际测设的距离为 (P173 例 ) : D ¢ =D- D D k - D D t - D D h (10-2) 一 . 设计长度的测设 D AB D AB A B 2. 测距仪法测设 : 测距仪 反光棱镜 ◆ 在 A 安置测距仪 ( 或全站仪 ) ; 在 B 附近安置反光棱镜; ◆ 观测 AB 距离、调整棱镜位 置,直至与设计距离相等, 定 B 标志。 ● 测距仪观测斜距时,应读 竖直角,改正成平距; ● 全站仪直接读取平距。 已有 : 测站 A 、后视方向 B 已知 : 水平角数据 b ( 设计已知 ) 定: C 方向 C C C CC b 测站 A 后视 B 待定点 C 1. 一般方法放样 b 角 ( 经 纬仪正倒镜分中法 ) 。 C C C CC 二 . 设计角度的测设 —— 放样已知数据的水平角 2. 精确方法放样 b 角 ( 多测回修正法 ) ¥ 用 “ 正倒镜分中法 ” 测设 b 角 ( 实际得 b 1 、 C 1 ) ; ¥ 多测回观测 Ð BAC ,取平均得 b 1 ; ¥ 计算改正值 C 1 C ,修正得精确位置 C 。 例: 已知 AC 1 =85.00 米,设计值 b =36 , 设测得 b 1 =35 59 ¢ 42 N ,计算 修正值 C 1 C 。 解: Db = b - b 1 =18 N C 1 C=85tan0 0 ¢ 18 N =0.0074m ≈7mm 得: 点位修正值为 7mm( 向外 ) 待定点 C 1 测站 A 后视 B b1 Db b C ° ° Ñ 现场至少有一条基线 ( 两个相互通视的已知点 ) 测设方法 测设数据 直角坐标法 角度 b ( 直角 ) 、 距离 D 极坐标法 角度 b 、距离 D 距离交会法 距离 D 1 、距离 D 2 角度交会法 角度 b 1 、角度 b 2 三 . 设计平面点位的测设 —— 将设计的平面点位测设到实地上。 72.000m( 检核 ) ( 一 ). 直角坐标法 ( 多用于建筑物轴线的放样 ) A B X M =600.000m Y M =700.000m X M =600.000m Y M =900.000m 建筑基线 Ñ 现场有控制基线,且待测设的轴线与基线平行。 待建房屋 ① ② A B X M =698.000m Y M =832.000m X M =650.000m Y M =760.000m 60.000m 68.000m 50.000m 48.000m 50.000m 48.000m ( 二 ). 极坐标法 1. 计算放样数据 A B (X A ,Y A ) (X B ,Y B ) P (X P ,Y P ) 设计 2. 用经纬仪测设 b ,用钢尺测设 D ,得 P 点设计位置。 a AB =tg -1 Y B - Y A X B - X A a AP =tg -1 Y P - Y A X P - X A b = a AP - a AB D= Ö ( X P - X A ) ª +( Y P - Y A ) ª a AB a AP b D 例: 右图中 J 、 K 为已知导线点, P 为 某设计点位。按图中数据计算 在 J 点用极坐标法测设 P 点的放样 数据 b 、 D 。 K J P X K =746.202m Y K =456.588m X J =502.110m Y J =496.225m X P =450.000m Y P =560.000m b D 解: D X JP =X P -X J =-52.110 D Y JP =Y P -Y J =+63.775 D X JK =X K -X J =+244.092 D Y JK =Y K -Y J =- 39.637 ① D= 82.357m ② a JK =tg -1 =360 ° - 9 ° 13 ′ 25 ″ =350 ° 46 ′ 35 ″ -39.637 +244.092 b = a JP - a JK = 129°15′07″ - 350°46′35″ = 138 ° 28 ′ 32 ″ a JP =tg -1 =180 ° -50 ° 44 ′ 53 ″ =129 ° 15 ′ 07 ″ +63.775 -52.110 ( 三 ). 角度交会法 A B P (X A ,Y A ) (X B ,Y B ) (X P ,Y P ) 设计 1. 计算 a AB 、 a AP 、 a BP , 则: b 1 = a AP - a AB b 2 = a BP - a AB b 1 b 2 2. 在测站 A 测设 b 1 ,得 AP 方向; 在测站 B 测设 b 2 ,得 BP 方向, 相交得 P 点,定 P 点标志。 Ñ 测设时,通常先沿 AP 、 BP 的方向线打 “ 骑马桩 ” , 然后交会出 P 点位置。 Ñ 注意交会角 30 ° < g < 150 ° g ( 四 ). 距离交会法 A B P (X A ,Y A ) (X B ,Y B ) (X P ,Y P ) 设计 1. 计算 D AP 、 D BP D AP D BP 2. 在测站 A 用钢尺测设 D 1 ; 在测站 B 用钢尺测设 D 2 , 相交得 P 点,定 P 点标志 Ñ 通常待定点 P 离已知点 A 、 B 不超过一尺段,地 面平坦,便于钢尺作业。 1. 测设设计高程 已有 水准点 A 已知 B 点设计标高 H B 定 H B 标志 例: 已知水准点 A 的高程 H A =24.376m ,要测 设某设计地坪标高 H B =25.000m 。测设 过程如下: 在 A 、 B 间安置水准仪,在 A 竖水准尺,在 B 处设木桩; 对水准尺 A 读数,设为 a=1.534m ,则: 水平视线高 H i =H A +a=24.376+1.534=25.910m B 点应读数 b=H i -H B =25.910-25.000=0.910m H A =24.376 H B =25.000 大地水准面 A B (P306 图 11-10) a H i b 调整 B 尺高度,至 b=0.910 时,沿尺底做标记即设计标高 H B 。 四 . 设计高程的测设 2. 高程的传递放样 待测设高差大,用钢尺代替水准尺。 A B 钢尺 H A H B h AB b 1 a 1 b 2 a 2 ① ② ∵ h AB =H B -H A =(a 1 -b 1 )+(a 2 - b 2 ) b 2 =(a 1 -b 1 )+a 2 -h AB Ñ 同样方法也可向高处传递高程。 五 . 设计坡度的测设 道路、管道等施工中,须测设斜坡线,可用经 纬仪或水准仪进行测设。 i i 设计斜坡线 A B 当水准尺读数为 i 时,尺底位于设计斜坡线上。 i i i 六 . 铅垂线的测设 Ñ 挂垂球得铅垂线 精度差,稳定性差 ( 易受风力影响 ) ,操作费力。 Ñ 用专用仪器 —— 铅垂仪 投测铅垂线 能向上、下瞄出精确的铅垂视线 能向上、下投射出精确的铅垂激光束 ~ 1/30000 1/200000 生产厂 型号 铅垂线精度 日本 SOKKIA 公司 PD3 1/40000 瑞士 leica 公司 WILD NZL WILD NL WILD ZL 部分铅垂仪及型号: Ñ 特点 精度要求高; 采用建筑坐标系 ( 坐标轴方向与建筑群主轴线平行 或垂直 ) ; 各边相互平行或垂直,且为整数; 点位便于保存 ( 布置于设计的通道位置 ) ; 测设控制点,然后调整。 Ñ 优点 计算简单 —— 用加、减法计算直角坐标法放样数据 使用方便 —— 布置在待测设建筑物的就近位置 放样迅速 —— 用直角坐标法放样 一 . 施工平面控制 Ñ 为施工场地建立施工专用控制网 平面控制 建筑基线、建筑方格网 ( 平坦地区 ) 导线网、三角网 ( 山区或条件复杂地区 ) 高程控制 布设水准点 §10-3 建筑场地施工控制测量 ( 一 ) . 建筑基线 —— 建筑场地较小、简单时用。 1. 基本形式 至少三点,可作检核 2. 测设方法 (1). 根据建筑红线测设建筑基线 —— 平行推移法 1 2 3 建筑红线,由拨 地单位标定于现场 A B C d 1 d 1 d 2 d 2 根据 1 、 2 、 3 点平行推移得 A 、 B 、 C 。 调整 A 、 B 、 C 使 B 为直角, AB 、 BC 为整数。 一般精度要求: Ð ABC=90 ° ± 10 ″ AB 、 BC 相对误差 £ 1/10000 b D 根据 1 、 2 点坐标与 A 、 B 、 C 的设 计坐标反算放样数据 b i 、 D i 。 在测站 2 ,用极坐标法测 设 A 、 B 、 C 。 调整 A 、 B 、 C ,满足直角 和距离关系。 (2). 根据测量控制点测设建筑基线 1 2 A B C Ñ 根据导线点 1 、 2 ,测设建筑基线点 A 、 B 、 C 。 ( 二 ) . 建筑方格网 —— 大、中型建筑场地用。 1. 建筑方格网的布置 Ñ 主要特点 分级布置; 采用建筑坐标系; 考虑建筑群布局,边长取整数; 测设精度高,先测设,再归化; 点位须长期保存。 a Ñ 归化公式 ( 三 ) . 建筑坐标与施工坐标的换算 建筑坐标系: X C O C Y C 测量坐标系: XOY 建筑坐标系原点 的测量坐标: X O Y O X C 轴在测量坐标系 中的坐标方位角 a . Y C X C O C a Y O X O X P C Y P C X P Y P Y X O P 1. 建筑坐标换算成测量坐标 X P =X 0 +X P C cos a -Y P C sin a Y P =Y 0 +X P C sin a +Y P C cos a a a Y X O O C a Y O X O X P Y P Y C X C X P C Y P C P 例: 某建筑坐标系如下图, P 点在建筑坐标系中的坐 标为 P(40.000 , 80.000) ,将其换算成测量坐标。 X P =X 0 +X P C cos a -Y P C sin a Y P =Y 0 +X P C sin a +Y P C cos a A O B P a 40.000 80.000 20 ° 30 ′ X 0 =1218.570 Y 0 =3054.600 解 : 由坐标转换公式: P 点的测量坐标: X P =1218.570+80cos20 ° 30 ′ -40sin20 ° 30 ′ =1279.495 Y P =3054.600+80sin20 ° 30 ′ +40cos20 ° 30 ′ =3120.083 2. 测量坐标换算成建筑坐标 2. 测量坐标换算成建筑坐标 X P C = (X P -X 0 )cos a +(Y P -Y 0 )sin a Y P C =-(X P -X 0 )sin a +(Y P -Y 0 )cos a Y X O O C a Y O X O X P Y P Y C X C X P C Y P C a a P Ñ 预埋水准点,一个工地至少设 2~3 个点,定期校测; Ñ 点位稳固,便于保存,便于使用; Ñ 布设水准路线,引测新设水准点的高程。精度满足 施工要求。 二 . 高程施工控制网 §10-4 工业与民用建筑施工放样 一 . 民用建筑施工测量 建筑物定位 建筑物详细测设 轴线控制 基础施工测量 二 . 工业建筑施工测量 厂房控制网和柱列轴线测设 基础施工 建筑构件安装 一 . 民用建筑施工测量 1. 建筑物定位 2. 建筑物详细测设 3. 轴线控制 4. 基础施工测量 1. 建筑物的定位 测设建筑物外墙中心线交点,钉角桩。 A F 1 6 B C D E 2 3 4 5 P N Q M 根据规划道路红线进行建筑物定位 当设计建筑物靠近规划道路时,可根据规 划道路红线进行建筑物定位 已有 新建 (b) 直角 坐标法 根据与原有建筑物的关系测设 已有 新建 (a) 延长直线法 ◆ 考虑墙厚度 新建 (c) 平行线法 —— 根据建筑物主轴线测设各内墙 ( 承重墙 ) 轴线,钉中心桩。 A F 1 6 M N Q P B C D E 2 3 4 5 中心桩 2. 建筑物详细测设 —— 钉轴线控制桩或设置龙门板,保存轴线位置, 便于施工时恢复轴线。 图 11-25 龙门桩和龙门板 3. 建筑物轴线控制 —— 开挖基槽或开挖基坑,槽底或基坑底标高控制。 ◆ 确定开挖边线; ◆ 控制开挖深度; ◆ 基础结构施工的轴线控制。 水平桩 -1.000m -1.500m 4. 基础施工测量 二 . 工业建筑施工测量 1. 厂房控制网和柱列轴线测设 2. 基础施工 3. 建筑构件安装 根据建筑方格网测设厂房矩形控制网; ◆ 要求:直角误差 £± 10 ² ;距离误差 £ 1/10000 ◆ 大、中型厂房的矩形控制网可分二级布置。 1. 厂房矩形控制网和柱列轴线测设 沿厂房控制网钉柱列轴线桩; ◆ 大、中型厂房可沿矩形控制网钉 “ 距离指标桩 ” , 然后根据距离指标桩钉柱列轴线桩。 杯型基础施工: 1. 基坑放样 —— 钉定位小木桩,画基坑开挖线; 2. 基坑抄平 —— 基坑的高程测设; 3. 基础模板定位。 定位小木桩 图 11-27 柱基础施工控制桩 图 11-28 杯型基础 2. 柱基础施工 厂房主要构件 : 柱子、吊车梁、屋架、天窗架、屋面板,等。 构件按设计尺寸预制,安装时应达到一定精度。 图 11-29 预制厂房柱子的弹线 柱子安装测量 三个要求: a). 牛腿面标高等于其设计标高; b). 柱脚中心线与柱列中心线一致; c). 柱身垂直。 3. 建筑构件安装 注意事项: 图 11-30 柱子的竖直校正 ◆ 经纬仪检验校正,消除横轴误差; ◆ 经纬仪严格整平,竖轴铅垂; ◆ 柱子受较大温差会产生变形,应避免。 2. 吊车梁安装测量 (1). 牛腿面标高抄平 要求:标高误差 £± 5mm ( 修平或加垫块 ) (2). 吊车梁中心线投测 吊车轨道安装测量 (1). 将轨道轴线投测到吊 车梁顶面上; (2). 轨顶标高测量,调整 填块; (3). 轨距控制;轨距误差 £± 10mm 。 吊车梁安装测量 1. 高层建筑施工特点 2. 轴线控制点的垂直投影 3. 高程传递 §10-5 高层建筑垂直测量控制 桩基础,深基坑,现浇钢筋混凝土结构 ( 或 钢结构 ) ,垂直度控制。 ( 一 ). 基础施工测量 1. 轴线测设,设置轴线控制桩; 2. 桩位测设; 3. 基坑围护结构设计位置测设; 4. 基坑抄平,底板垫层放样; 5. 地下建筑轴线放样; 6. 至 ± 0 ,基础施工结束。 1. 高层建筑施工特点 ( 二 ). 轴线控制与轴线投测 建筑物矩形控制网布置在 ± 0 层面上,标志牢固、精 确。选择点位时,应参考设计图纸,考虑以下因素: ① 控制网各边应与建筑轴线平行; ② 相邻控制点应通视; ③ 控制点的铅垂线方向应避开横梁和主钢筋。 建筑物矩形控制网布置 ① 沿控制点铅垂线设预留孔 (20cm * 20cm ~ 30cm * 30cm) ; ② 用垂准仪向上投测控制点。 2. 平面控制点的垂直投测 1. 利用水准仪、钢尺传递高程。考虑尺长改正、温度改正。 2. 全站仪天顶测距法。 3. 高程传递 4. 建筑竣工总平面图编绘 由于施工误差和设计变更,使建筑及有关设施的施工位置与设计位置产生差异。竣工图全面、准确反映各建筑设施最后的实际位置,以利日后建 筑物的使用、管理和维修等。 建筑总平面图应边施工、边编绘,特别注意隐蔽工程的施工位置。 §10-6 建筑工程变形观测 建筑物的 变形 包括三个方面: 沉降、水平位移 和 倾斜 。由于建筑物的重量,使地基受荷载而扰动, 引起建筑物 沉降 ;由于横向力作用于建筑物地基, 使建筑物产生 水平位移 ;建筑物在平面上不均匀沉 降,使建筑物产生 倾斜 。此外,由于沉降与水平位 移的共同作用达到一定程度,使建筑物产生裂缝, 直至倒塌。 变形观测 就是用测量的手段,观测建筑物沉降、 水平位移和倾斜的变化量,并通过一定时间段的变 化量,确定建筑物的变形趋势,以利采取相应措施。 1. 高程基准点和沉降观测点的设置 ◆ 点位稳固,在沉降变形区以外; ◆ 不宜过远,通常一站能引测到观测点; ◆ 每个工地设置 2 ~ 3 个,以便检核; ◆ 一般需要与国家水准点联测,获得绝对高程; ◆ 冻土地区应埋深至冻土线以下 0.5 米处。 一 . 沉降观测 2. 沉降观测点的布置 ◆ 沉降点埋设图: ◆ 沉降点分布示意图: 2. 沉降观测点的布置 ● 一定密度、均匀分布在待观 测建筑物外围,能反映建筑 物整体沉降情形的位置。 ◆ 观测时间按工程进展具体确定。 ◆ 观测精度须使用 DS 1 级精密水准仪及铟钢 带精密水准尺,沉降数据报至 1mm ~ 0.1mm 。 ◆ 控制视线长度,一般不超过 100m 。 ◆ 测站位置相对固定,以尽量减少仪器 i 角的影响。 3. 沉降观测的时间、方法和精度要求 沉降观测成果内容 ◆ 基准点与沉降点的点位分布图; ◆ 沉降观测日报表 ( 当次观测结果 ) ; ◆ 沉降观测汇总表; ◆ 沉降曲线图; ◆ 沉降观测总结报告 ( 一个阶段观测全部结束 ) 。 沉降观测成果整理 ◆每次观测成果精度应符合要求。 ◆每次观测成果须及时上报 ( 上报 “ 本次沉降 ” 与 “ 累 计沉降 ” 数据 ) ,当沉降变化异常时,工程施工及时 采取措施。 4. 沉降观测的成果整理 沉降观测记录表 沉降图 ( 一 ). 基础倾斜观测 L B 1 B 2 D h i 倾斜度 i= —— D h L (10-7) 二 . 倾斜观测 ( 二 ). 上部倾斜观测 ● 通常采用直接观测法: ◆ 挂垂球法 ◆ 经纬仪 ( 全站仪 ) 垂直投影法。 ◆ 由于高度角较大,投影读数以盘左、盘右取平均; ◆ 观测位置过近时,可加装 直角目镜 ,以利观测高处。 ◆ 加测水平距离,可根据垂直角计算出观测高度 H 。 D H 倾斜度 i= — D H D a H H=Dtan a ( 一 ). 基准点上观测法 测定观测点的 角度变化 Db ,计 算位移量 D : D =D — Db r ″ ◆ 瞄准测点的视线方向必须与测点的位移方向基本  垂直。 ◆ 精度要求较高时,可在 A 点建立观测墩,以消除对  中误差。 三 . 位移观测 b¢ b D D A B Db 位移前 位移后 ( 二 ). 位移点上观测法 以位移点 M 为 测站,观测对基准点 A 、 B 的水平角 变化 Db = b¢ - b ,从而计算位移量 D : D b¢ b M M ¢ A B D 1 D 2 ◆ 位移点 M 与基准点 A 、 B 位于基本一直线上,且 M 点 位移方向垂直于 A 、 B 直线。