“水滴形”建筑弧形剪力墻快速放線方法研究

白龍龍

（山西一建集團有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

隨著建筑設計水平的不斷提高，建筑結構形式越來越多元化。在建筑工程施工中，經常會遇到一些平面、立面設計較為復雜的建筑物，例如蘑菇形、橢圓形、弧形等，尤其是會議中心、展覽中心、體育中心等大型公共建筑上常采用橢圓形和弧形設計?；⌒卧O計的建筑中有一種被稱為“水滴形”的建筑，其弧形剪力墻需要采用一種新的放線方法，加快其測量放線，并保證其尺寸準確。本文將論述一種弧形剪力墻快速放線方法，實現弧線快速精準測放。

1 弧形剪力墻快速放線方法研究背景

寓意巍巍太行黃河湯湯的瀟河新城項目設計取自“山河”相依理念，以盤山脊勾畫屋脊，以黃河翻騰起的浪花為連綿屋頂，融合當地民居形意，將“表里山河”的山西地域特色與現代化設計兼容并蓄。山西·瀟河新城1號酒店建筑外形為“水滴形”，位于山西省太原市小店區，總建筑面積82537m2，地下1層，主樓為地上16層、裙樓為地上2層，建筑外形為“水滴形”結構，為框架－剪力墻結構。該工程地下1層至地上16層主樓的核心筒剪力墻、裙樓局部框梁均為弧形結構，核心筒弧形剪力墻由大直徑、多曲率（圓心）控制的多段弧形墻構成，經統計有34個控制圓心，曲線線段多，梁周長長，主樓單層需放線弧形剪力墻長度為63.42m，弧形梁217.36m，裙樓單層需放線弧形梁長度355.05m。測量放線定位放樣難度大，且工期緊、任務重，所以測量放線的效率和精準度直接影響著工期。弧形剪力墻平面布置見圖1。

圖1 弧形剪力墻平面布置圖

2 工程中常規的放線方法

（1）采用垂準儀和經緯儀放控制線。非矩形結構，經緯儀只適用于矩形結構，無法放出弧形控制線。此方法無法滿足工程需求。

（2）采用全站儀對關鍵點逐個放樣，然后用墨線對各個點進行連接。放線時由于全站儀操作過程繁瑣，需要反復測量、調整，測量每一個坐標點需要的時間較長，需要放樣的坐標點較多。此方法無法滿足工程需求。

（3）采用RTK測量儀對關鍵點進行放樣，然后多點連接成一條弧形控制線。與全站儀放樣相比，效率提高不少，但受天氣、溫度等環境因素影響大，放線精度受限，易影響工程質量。此方法無法滿足工程需求。

結合以上背景，亟需一種新的方法或工具，實現弧形結構建筑工程施工現場測量放線快速定位[1]。

3 弧形剪力墻快速放線方法的設想與設計

3.1 弧形剪力墻快速放線方法的設想

大直徑、多曲率（圓心）控制的多段弧形剪力墻測量放線工作中需要解決的問題主要為：需要測放點的數量較多，影響施工工期；墻體弧線準確度難以控制，影響工程結構質量。首先對兩個問題進行分析研究，向國內同類型建筑測量放線方法進行查新借鑒。針對需要測放坐標的數量較多問題，設想將剪力墻弧線進行分段，找出設計的規律，分成適當的段落，并將不同圓心的軸線轉化成常規縱橫向軸線，用以控制弧線段位置及尺寸。針對墻體弧線準確度難以控制的問題，同樣設想將弧段制定出定型模具，將模具除弧段的其它邊設計為規則尺寸，通過控制定型模具，從而控制弧段位置及弧度。結合以上兩個問題的設想思路，借鑒一些弧狀結構的放線方法，首先采用BIM技術對弧形剪力墻進行建模，建立平面坐標系，設定縱橫坐標系，以剪力墻外邊為基線，將弧線劃分在多個首尾相接的類似三角板塊上，采用弧形線段模具化，從而設想出“弧形剪力墻快速放線方法”[2]。

3.2 弧形剪力墻快速放線方法的設計

3.2.1 工藝流程設計

弧形剪力墻快速放線方法的流程是：BIM技術深化→模具加工→測量準備→現場測設控制點→依次排布模具→畫出弧線→復核定位。

3.2.2 BIM技術深化

（1）根據施工圖對弧形墻體采用BIM技術進行建模（見圖2），分析得出各段弧墻走向規律，生成弧墻的200mm控制線，保證模具成型最小寬度為100mm，長度統一為2000mm。

圖2 BIM放線模型圖

（2）以兩側最小寬度模具外側為基準，偏移、相交得出平行于縱橫向4條控制線，以規則矩形線控制放線模具位置，控制線相交得出四角控制點。依據控制線與軸線的關系，計算出控制點的相對平面坐標，以便放出控制點、控制線。

（3）按順序對模具依次進行編號，并形成放線模具下料圖，標出每一塊模具的尺寸。

（4）依據控制線與模具的縱橫向位置關系，對每一塊模具與縱橫向控制線尺寸進行標注，用于對模具進行定位（見圖3）。

圖3 模具縱橫向定位圖

3.3 模具加工

（1）模具在工廠加工，數控下料采用厚度為3mm的鋁塑板加工，既操作方便又可以保證模具不易變形，從而確保模具位置的準確性，最終保證弧形剪力墻放線的精度。

（2）根據加工表分段制作，模具長度統一為2000mm。

（3）模具成型后及時按下料表編號，確保每一塊板編號準確。

（4）在每塊模具板上預留直徑50mm圓孔，方便塔吊成套吊裝，減少人工搬運對模具板造成的變形、損壞。

（5）每次使用結束后，對模具清理干凈，由專人保管，及時存入庫房，避免丟失與損壞。

3.4 測量準備

（1）對所有進場的儀器設備及人員進行初步調配，并對所有進場的儀器設備重新進行檢定，項目技術負責人對測量人員進行技術交底。

（2）勘察現場實際情況，了解現場四周建筑物位置，有無障礙物，對布設控制點有無影響，對影響布設控制點的障礙物一定要排除。

（3）向建設單位和監理收集進行測量工作所必需的原始測量資料、施工設計圖紙[3]。

3.5 現場測設控制點

（1）根據該工程定位放線坐標，由測量人員使用全站儀放樣，依據總平面圖、首層平面圖及地下室結構基礎平面圖，用全站儀的放樣功能放出弧形剪力墻四角控制點坐標，采用直線法放出縱橫向4條控制線，由2人進行復合、驗證，合格后請監理項目部進行驗線。測驗合格后，測量人員方能進行弧形剪力墻放線。

（2）弧形剪力墻四角控制點經校核無誤后用墨斗彈出十字交叉點，用紅油漆作醒目標志，用于上部樓層測量放線基準點。對控制點進行保護，貼溫馨提示標識，避免丟失和損壞。

3.6 依次排布模具

（1）對成型模具進行現場放大樣預拼裝，核對模具的準確性。

（2）根據每一層的控制點及其與控制線的關系，采用兩點可確定一條直線的原理，放出縱橫向4條控制線，并對4條控制線相對位置關系進行復核，復核無誤后可對放線模具進行定位。

（3）根據控制線與放線模具的位置關系，依據縱橫向控制線確定出1號板位位置，每塊模具位置要依據縱橫向2條控制線確定，每個方向至少對模具兩端進行定位，并反復調整，確定第一塊放線模具的位置。依次確定其他模具的位置，相鄰兩塊放線模具首尾相接，并對每塊模具至少從三個不同點量測與控制線的關系，保證模具位置準確，從而保證弧形剪力墻邊線的準確[4]。

（4）樓層間控制點傳遞采用極光垂準儀傳遞。

3.7 畫出弧線

（1）每定位一塊采用配重塊臨時固定，在接縫處用膠帶相連，使模具有整體連續性。

（2）模具內側形成的弧線就是弧形墻的200mm的控制線，用黑色記號筆畫出弧線。

3.8 復核定位

（1）在基礎測設時也可以以其他控制點對基礎內各點位進行復核。

（2）在標準層可利用平面控制方格網中各內控制點相互交叉復核。

4 弧形剪力墻快速放線方法在工程中應用

山西·瀟河新城1號酒店項目，塔樓核心筒剪力墻分布在6個不同半徑弧形段上且相互疊加交錯，最大弧形半徑值59.6m?；⌒渭袅Χㄎ恍璐罅孔鴺它c，測量工作量大、坐標點輸入繁瑣。為提高放線效率，項目部在塔樓核心筒剪力墻施工過程中采用“弧形剪力墻快速放線方法”，該測量放線方法采用常規的測量儀器即可完成放線工作，采用全站儀進行坐標點放樣及直線測放，采用鋼尺進行模具定位，采用激光垂準儀進行不同樓層控制點投放，將第一塊模具定位后，其它模具可依次擺放定位，操作簡便，弧形墻放線準確[5]，見圖4。

圖4 現場應用圖

若采用常規的坐標放樣方法，每層弧線需要測放148個坐標，采用“Topcon超聲波馬達GT-1001測量機器人”，5名技術人員理論約需要連續10h完成，由于坐標點之間弧度不一致，放出的弧線位置準確度差，無法滿足測量放線標準要求。采用此弧形剪力墻快速放線方法，每層放線由3名技術人員實施，約1.5h完成，且放線精度能夠滿足測量放線標準要求。此方法很大程度上節約了工期，減少了技術人員的投入，滿足了工程施工總進度計劃的要求，創造了較大的效益。

5 結束語

常規放線方法對“水滴形”建筑弧形剪力墻來說存在放線速度慢，尺寸不準確問題。本文提出弧形剪力墻快速放線方法：采用BIM軟件深化出定型模具，將不同圓心的弧段轉化成縱橫向控制線，通過縱橫向控制定型模具邊，從而控制弧線段，可實現弧線快速精準測放，同時保證異形結構設計理念。山西·瀟河新城1號酒店建筑的實踐證明：弧形剪力墻快速放線方法應用簡便，思路清晰，將對弧形結構放線轉化為對模具直線邊位置的控制，解決了施工過程中遇到的問題。此方法適用于橢圓形、弧形以及其他異形墻體施工放線工作，思路和方法值得在同行業推廣、應用。