论述不规则建筑物的测量控制与形体控制

论述不规则建筑物的测量控制与形体控制
林顺海
摘 要：本文结合实际，通过一椭圆体育场不规则柱、梁、弧形墙、形状不一的钢管桁架、拱管等的平面、空间形体控制，充分认识到不规则建筑物的测量与形体控制的难度，需要很高的技术措施做保证。
关键词：不规则 测量控制 形体控制
一、工程概况：
本工程即为一建筑面积15457M2 ，总高为22.78M，建成后可
容纳13554名观众，可举办省级运动会或单项比赛的体育场。按建筑平面功能布局和变形缝分为A、B、C、D四个区块，其中A、C区块为南北方向，主体为一层钢筋砼结构，部分为看台；B、D区块为东西方向，主体为三层型钢骨砼结构，上部为钢结构张拉膜雨棚体系，各区内部房间1～3层为体育场所必须的各功能用房（体育室、音控室、体育器材库房、消防控制室、屏幕控制室、灯光控制室等），以确保场錧的正常运行。各区不同层数的柱、梁、墙平面位置和安全意位置均不规则 ，这样就对该工程的测量控制和整幢建筑的形体控制提出了很高的要求，下面本方就以一榀主梁、一根钢骨柱、一根环梁、一跨钢结构桁架为例，就此进行浅显的阐述。总平面见附图1
二、 测量控制
由于体育建筑的梁、柱等的不规则性，普通建筑采用的平面直角配合经纬仪放样已经不适用本工程，这就要求我们必须采用全站仪针对各部位构件独立放样。
在施工单位进场前，建设单位提供了（A～H 0）由测绘院测设的九个基准点，（见附图1）及相邻建筑物上一个高程点，其座标为：
附图1
O：81516.680， 85711.296 D：81516.680， 85735.796
A：81478.889， 85711.296 E：81554.471, 85711.296
B：81482.566， 85711.296 F：81550.794, 85711.296
C：81516.680， 85796.296 G：81516.680, 85626.296
H: 81515.650, 85686.796
施工单位进场后，为达到设计的精度要求，及防止在桩基施工阶段破坏靠近道路的基准点，要求施工重新埋设基准点，对（O）点进行严格保护，精度要求如下：
1、 基准点位相对误差： ≤1.5MM
2、 Ⅰ轴与Ⅱ轴间方向方差：≤1.5”
3、 轴线放样误差： ≤2.0MM
4、 垂直度放样误差： ≤1.5MM
5、 标高放样误差： ≤1.5MM
6、 预埋件中心放样误差： ≤1.5MM
7、 场地测量基准桩误差：0.5MM～2.0MM
桩基工程结束后，为保持体育场上部结构整体形状，减少各基准点放样误差，且A～H点位于道路及该建筑物周边，难免会被影响甚至被破坏，另建筑物周边的基准点由于上部结构高差也影响视线，因此，在中心点（O）点做临时放样平台（见附图3）。采用全站仪极坐标法，事先按图纸进行理论室内计算作业，然后按计算结果在放样平台上测量放样投点采用高精度徕卡ZL天顶仪以确保精度要求，做到以点定线，以线定面，同时用点到点的直线距离检验误差。A、B、C、D分区放样，计算残值在分区结合处消化，同时用几何水准进行高程放样。
 

附图2
一） 平面控制测量
1、平面控制精度要求：
等级 测角中误差 测距中误差 方位角闭合差及相对闭合差
一级 5” 15MM 10√N 1/1500
2、仪器选择：采用徕卡TCR101高精度智能型全站仪
仪器精度为：
角精度：1.5”，测距中误差1.5MM，点位误差：2MM满足控制精度要求。
3、测量实例：
附图3

图示：A点坐标：X=81505.107 Y=85782.769
B点坐标：X=81504.455 Y=85791.585
C点坐标：X=81482.213 Y=85779.363
D点坐标：X=81480.723 Y=85785.979
以O点为控制点，经计算可得：
LA=72627 ∠аA=99°10′48″；LB=81585 ∠аB=98°38′24″
LC=76514 ∠аC=116°49′12″；LA=83252 ∠аA=115°39′0″
现场通过放样平台找出A、B点及其延长线即为○17轴线，找出C、D点及其延长线即为○14轴线，同理可得○C、○D、○E轴线。
二）高程测量：利用基准点引测，在体育场四周永久建（构）物上面布置最方便利用的水准点。
1、高程测量精度要求：
等级 偶然中误差/KM 环线闭合差 测段、路线往返测高差不符值
四等 ≤±10MM ≤±20√LMM
≤±20√LMM
2、高程测量仪器选择：
采用徕卡NA2+GDM3高精度水准仪。同时用配套的钢瓦标尺，公里权中误差≤0.4MM
水准观测选择在标尺分划线成像法晰稳定时进行，其误差按下表执行:
仪器类型 视距 前后视距差 视距累计差 视线高度 基辅分划读数差 基辅分划高差之差 环线闭
合差
NA2+GPM3 ≤30M ≤0.7M ≤1M ≥0.3M ≤0.3MM ≤0.5MM
≤0.3√N
3、测量实例：
附图4

在测量时，首先在各层引出基准线，然后按图计算出A～N点的坐标，在支模板时以基准线为标准控制标高，（钢骨柱及钢骨梁）各点标高即得到控制。
（三）钢结构吊装、测量控制
由于不同跨间的主、次桁架空间位置不一致（不同平面、不同高度、不同方向）且同跨间拱管的矢高，平面位置也不一致，因此，各钢构件吊装后如空间位置不正确，将导致后续构件不能拼接，并直接影响膜结构的施工，且各构件控制点间会产生位移误差，但又不能形成累计误差，这就对钢构件的测量提出了更高的要求。
以桁架的标高、方位控制方法为例：
 

附图5
1、桁架的轴线控制：桁架的轴线控制以桁架的两根下弦中心线为控制线，每榀桁架建立自已独立控制测量网。以B区为例，现在砼台阶上弹出桁架两下弦杆的中心线，吊装平稳后用线锺吊线测量，偏移量不得大于5MM。
2、桁架前后距离控制：由技术部计算得出桁架后支撑钢柱的中心到桁架最外端的距离，在吊装前在桁架后支撑节点作出环形标记，同时后支撑直立钢柱焊接在后支座上，在连接处沿桁架轴线和垂直于轴线两个方向作出标记，吊装桁架后，标记重合后，桁架的前后距离即控制完毕。
3、标高控制：桁架吊装稳定后，通过测量1点标高与垂直投影在砼台阶上的标高之差的数据进行测量控制桁架的标高。
4、桁架之间距离控制：通过3点的垂直投影点，然后测量两点之间的距离。

三、 形体控制：
钢筋砼结构体育场不同于普通的房屋建筑，房屋建筑多为三维结构，且不规则形态多处于该建筑的一个部位，一个平面相对容易控制，而体育场各榀梁柱相对为多维结构，每根梁、柱的空间位置（如方向，高度）均需独立控制，其它部位仅作为参照物。
为此，施工方配备了一个专职翻样工，对每根梁柱进行拆分翻样，按拆分后的模板在一块空旷的场地上事先拆装，同时标识出每块模板序号，与空间位置一一对应，而看台环梁为非规则曲线（即发散曲线），更加难以控制，因此，在分跨施工的基础上再进行建模，首先在图纸上对看台的第一步踏步进行理论计算，算出各跨节点处的矢高，为保证精度，再每隔2米算出矢高的近似值。其次在空旷区域拼接模板，同时编号，最后按踏步的宽度、高度依次向上支梁、板模板，直至弧形栏板位置结束。通过每一个施工段独立计算，建模施工，就完成了体育场錧的基本形体控制。
四、结束语：不规则建筑物的测量工作是整个施工过程中的重点与难点，而形体控制是施工成败的关键。通过参建各方的精心施工和管理，目前本体育场的主体工作已经完成，且符合设计和验收规范的要求。这表明施工过程中的测量控制是卓有成效的，而形体控制能真正实现设计的意图。