曲線建筑施工測(cè)量技術(shù)研究

楊 巍

河南誠(chéng)信工程監(jiān)理咨詢有限公司，河南鄭州 450000

隨著公共建筑、旅游建筑的迅速發(fā)展，建(構(gòu))筑物的平面圖形由比較簡(jiǎn)單的矩形、方形等發(fā)展到圓弧形、橢圓形等曲線形式。作為建筑施工技術(shù)人員，只能不斷更新技術(shù)，為人們提供更為精美的建筑。

1 弧形建筑物的施工測(cè)量

具有弧形平面的建筑物應(yīng)用較為廣泛，住宅、辦公樓、旅館飯店、醫(yī)院、交通建筑等都經(jīng)常采用弧形平面，而且形式也極為豐富多樣，有的是整個(gè)建筑物為圓弧形平面，有的是建筑物局部采用圓弧曲線。弧形平面建筑物的現(xiàn)場(chǎng)施工放樣方法很多，一般有直接拉線法、幾何作圖法、坐標(biāo)計(jì)算法及經(jīng)緯儀測(cè)角法等。作業(yè)中，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖上給出的定位條件及現(xiàn)場(chǎng)情況采用相應(yīng)的施工放樣方法。

1.1 直接拉線法

這種施工放樣方法比較簡(jiǎn)單，根據(jù)設(shè)計(jì)總平面圖，先定出建(構(gòu))筑物的中心位置和主軸線，再根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)(圓弧的半徑)，即可進(jìn)行施工放樣操作。這種方法適用于圓弧半徑較小的情況。

1）根據(jù)設(shè)計(jì)總平面圖，實(shí)地測(cè)設(shè)出該圓的中心位置，并設(shè)置較為穩(wěn)定的中心樁(木樁或水泥樁)，設(shè)置中心樁時(shí)應(yīng)注意：

（1）中心樁位置應(yīng)根據(jù)總平面要求，設(shè)置正確；

（2）中心樁要設(shè)置牢固；

（3）整個(gè)施工過(guò)程中，中心樁須多次使用，所以應(yīng)妥善保護(hù)。同時(shí)，為防止中心樁因發(fā)生碰撞移位或因挖土被挖出等原因，四周設(shè)置輔助樁，以便對(duì)中心樁加以復(fù)核或重新設(shè)置，確保中心樁位置正確。

2）依據(jù)設(shè)計(jì)半徑，用鋼尺套住中心樁上的圓釘或鋼筋頭，畫圓弧即可測(cè)設(shè)出圓曲線。鋼尺應(yīng)松緊一致，不允許有時(shí)松時(shí)緊現(xiàn)象，不宜用皮尺進(jìn)行畫圓操作。

1.2 坐標(biāo)計(jì)算法

坐標(biāo)計(jì)算法是當(dāng)圓弧形建筑平面的半徑尺寸很大，圓心已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出建筑物平面以外，無(wú)法采用直接拉線法或幾何作圖法時(shí)所采用的一種施工放樣方法。坐標(biāo)計(jì)算法，一般是先根據(jù)設(shè)計(jì)平面圖所給條件建立直角坐標(biāo)系，進(jìn)行一系列計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果列成表格后，根據(jù)表格再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工放樣。因此，坐標(biāo)計(jì)算法的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的施工放樣工作比較簡(jiǎn)單，且能獲得較高的施工精度。

1.3 經(jīng)緯儀測(cè)角法

當(dāng)采用坐標(biāo)汁算法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工放樣時(shí)，若曲線長(zhǎng)度太長(zhǎng)時(shí)，我們常用經(jīng)緯儀對(duì)圓弧曲線進(jìn)行施工放樣，它的原理主要是利用弦切角等于該弦所對(duì)圓心角的一半。所以用經(jīng)緯儀測(cè)角法作圓弧曲線施工放樣時(shí)，常將圓弧曲線分成若干等分，求出每段圓弧所對(duì)的圓心角和弦長(zhǎng)，然后用經(jīng)緯儀測(cè)角確定其等分點(diǎn)，最后將各點(diǎn)順滑連接起來(lái)，即可得出所求的圓弧曲線。等分點(diǎn)越多，所作的圓弧曲線越準(zhǔn)確。

2 橢圓形建筑物的施工測(cè)量

測(cè)量具有橢圓形平面的建筑較多地被使用于公共建筑中，尤其是大型體育場(chǎng)館。這是因?yàn)闄E圓形平面的建筑具有可合理地利用空間，在各個(gè)方位都能獲得良好清晰度，且能獲得均勻的深度感和高度感等優(yōu)點(diǎn)。橢圓形平面的施工放樣方法很多，常用的方法有直接拉線法、幾何作圖法和坐標(biāo)計(jì)算法等。

3 雙曲線形建筑物的施工測(cè)量

具有雙曲線平面的建筑多用于公共高層建筑中，如會(huì)議廳、辦公樓、體育館等。雙曲線平面圖形的現(xiàn)場(chǎng)施工放樣多采用坐標(biāo)計(jì)算法。某會(huì)議廳的建筑平面呈雙曲線形，平面設(shè)計(jì)尺寸如圖1中所示，雙曲線的實(shí)軸長(zhǎng)度為26m，用坐標(biāo)計(jì)算法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工放樣。

圖1 雙曲線形建筑平面圖（單位：mm）

3.1 計(jì)算測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)

1）建立坐標(biāo)系。以雙曲線的對(duì)稱中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系，橫軸設(shè)為x軸，縱軸設(shè)為y軸。設(shè)雙曲線的實(shí)半軸長(zhǎng)度為d，虛半軸長(zhǎng)度為b，則雙曲線上任一點(diǎn)應(yīng)滿足方程

將B2點(diǎn)的坐標(biāo)B2（31，22）及a=13m代入上式，可算得b=22.706m，所以雙曲線方程為

2）計(jì)算弧分點(diǎn)的坐標(biāo)。用x=0、x=±3m、x=±6m…x=±27m和x=±31m的直線去切割雙曲線，可得等弧分點(diǎn)1～10和B2。將各分弧點(diǎn)的縱坐標(biāo)代入上式，計(jì)算出各分弧點(diǎn)的橫坐標(biāo)，由于雙曲線的對(duì)稱性，這里只計(jì)算第一象限的弧分點(diǎn)坐標(biāo)。

3.2 實(shí)地放樣

1）根據(jù)設(shè)計(jì)總平面圖，測(cè)設(shè)出雙曲線平面圖形的中心位置點(diǎn)0和主軸線（x，y軸）方向；

2）在x軸方向上，以中心點(diǎn)0為對(duì)稱點(diǎn)，向上、向下分別取3m，6m，9m…27m、31m，得1、2、3…9、10各點(diǎn)；

3）將經(jīng)緯儀(或方角尺)分別架設(shè)于1、2、3…9、10各點(diǎn)，作90°垂直線，根據(jù)表中所列數(shù)值，定出相應(yīng)的各分弧點(diǎn)，最后將各點(diǎn)連接起來(lái)，即可得到符合設(shè)計(jì)要求的雙曲線平面圖形；

4）各分弧點(diǎn)確定后，在相應(yīng)位置設(shè)置龍門板（樁）。

4 三角形建筑物的施工測(cè)量

三角形建筑平面圖正三角形的平面形式在建筑設(shè)計(jì)中也有應(yīng)用，在高層建筑中尤為多見。有的建筑平面直接為正三角形，有的在正三角形的基礎(chǔ)上又有變化，從而使平面形狀豐富多彩。具有正三角形平面的建筑物的施工放樣并不太復(fù)雜，在確定中心軸線或某一邊的軸線位置后，即可放出建筑物的全部尺寸線。

為某科技中心大樓，其平面呈三角形點(diǎn)式形狀。該建筑物有三條主要軸線，三軸線交點(diǎn)距兩邊規(guī)劃紅線均為20m，其實(shí)地施工放樣步驟如下：

1）根據(jù)總設(shè)計(jì)平面圖給定的數(shù)據(jù)，從兩邊規(guī)劃紅線分別量取20m，得到此點(diǎn)式建筑的中心點(diǎn)O；

2）測(cè)定出建筑物北端墻中心軸線OA的方向，并定出墻的中點(diǎn)位置/1(OA=10m)；

3）將經(jīng)緯儀架設(shè)于O點(diǎn)，先瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，將經(jīng)緯儀以順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)120°，定出房屋東南方向的中心軸線OB，并量取OB=10m，定出B點(diǎn)。再將經(jīng)緯儀以順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)120°，定出房屋西南方向中心軸線OC，且量取OC=10m，定出C點(diǎn)；

4）因房屋的其他尺寸都是直線關(guān)系，所以有了這三條主要軸線，就可根據(jù)平面圖所給的尺寸，測(cè)設(shè)出整幢樓房的全部軸線和邊線位置，并定出軸線樁。

5 齒形建筑物的施工測(cè)量

齒形平面多用于臨街性建筑物，因建筑物所臨的道路是傾斜的，建筑物的平面往往被設(shè)計(jì)成齒形，且臨街外墻角的連線平行于道路中心線，這樣既能節(jié)約用地，又能使建筑物更具有立體感。齒形建筑物的施工測(cè)量要比矩形、方形的施工測(cè)量復(fù)雜，因齒形建筑物平面位置在總平面圖上的限定條件是齒形建筑物外墻角至道路中心線的距離，定位測(cè)量需要的是軸線控制樁，而齒形建筑物軸線與道路中心線又不平行，因此，控制樁及道路中心線的距離需進(jìn)行換算。通過(guò)換算，求出控制樁至道路中心線的距離，然后再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)設(shè)。

工程實(shí)例：某宿舍樓的平面布置呈齒形，按城市規(guī)劃要求，臨街外墻角連線平行于道路中心線，且距道路中心線20m，與原有建筑相距20m。外墻軸線距邊線370mm，且測(cè)得道路中心線的磁方位角是288°。

5.1 計(jì)算放樣數(shù)據(jù)

確定軸線控制樁至道路中心線的距離：根據(jù)建筑物的平面特點(diǎn)，平面控制網(wǎng)布置成齒形，其中一條邊為斜邊，軸線控制樁設(shè)在距軸線交點(diǎn)5.100m處，兼作縱、橫兩軸的控制樁。根據(jù)已知數(shù)據(jù)，由勾股弦定理得平距為16.800m，斜距為17.557m。

5.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際放樣

1）測(cè)設(shè)出道路中心線。控制樁距道路中心的距離為15.584m，作出道路中心線，定出M、N點(diǎn)，M、N的連線即是控制樁的連線，亦為控制網(wǎng)的斜邊；

2）用順線法作原樓的平行線，與MN直線交于點(diǎn)O；

3）將經(jīng)緯儀置于O點(diǎn)，對(duì)中，整平后，瞄準(zhǔn)M點(diǎn)，并在視線方向上，從O點(diǎn)開始丈量距離，定出n、m兩點(diǎn)；

4）將經(jīng)緯儀再架設(shè)于n點(diǎn)，對(duì)中整平后，先瞄準(zhǔn)M點(diǎn)，以順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡73°，并在此視線上丈量距離nF，定出F點(diǎn)；

5）當(dāng)MN、nF直線上的樁位測(cè)定出來(lái)后，就可根據(jù)各軸線間關(guān)系，用測(cè)直角的辦法(直角尺或經(jīng)緯儀)，測(cè)設(shè)出其他軸線。

6 結(jié)論

這些曲線形建筑的施工放樣工作，比起矩形等簡(jiǎn)單幾何圖形來(lái)要復(fù)雜得多，在放樣時(shí)必須根據(jù)建筑設(shè)計(jì)總平面圖的要求、曲線的變化規(guī)律，并利用現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量控制點(diǎn)和一定的測(cè)量方法，測(cè)設(shè)出建筑物的中心點(diǎn)和主要軸線，然后再依據(jù)主要軸線進(jìn)行細(xì)部測(cè)設(shè)。

[1]袁海蘭，陳忠.淺談高層弧形建筑測(cè)量放線[J].新疆鋼鐵，2002(2).

[2]王穗輝，潘國(guó)榮.對(duì)大型不規(guī)則建筑的測(cè)量布控及其精密定位[J].鐵路航測(cè)，1998(2).