椭圆形建筑物测量放线施工工法

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1、椭圆形建筑物测量放线施工工法1 .前言随着现代化建筑物的不断发展， 其外在造型也越来越丰富、新颖和多样化。因此, 在建筑工程施工中，我们经常会遇到一些平面、立面设计较为复杂的建筑物，例如扇 形、椭圆形、正多边形等，其中椭圆形建筑物外形较美观、富有动感，较多地用于体 育馆、展览厅、饭店等大型公共建筑上。由于椭圆形建筑物施工放线，远比一般的矩形、圆形等简单几何图形要复杂得多， 对测量工作者而言，也常常感到较为棘手，而且存在放线方法不一，有的方法很繁琐、 放线的精准度也难以得到保证。椭圆形建筑物测量放线施工工法具有一定的推广应用 价值。2 .工法特点传统椭圆形放线主要依据解析几何法先进行内业计算后，

2、再用经纬仪与钢卷尺联 合放线，但是存在计算工作繁琐，施工操作麻烦，如果场地平整情况不好或平面形状 多变，极易出错。因此，本工法与常规测量相比较，具体以下特点：(1) 测量精度高、速度快、内业计算量小根据椭圆形平面位置，建立极坐标系，借助计算机 Auto CAD虽大的运算功能，快 速标出椭圆形任意两条线间的夹角和所测设椭圆轨迹上控制点的距离，再采用全站仪(或经纬仪和钢卷尺)快速完成轴线点定位，从而降低了椭圆形放线的难度，提高了 放线工作的速度和精准度。(2)受外界施工条件影响少，便于检测和纠正由于能即时得出点位坐标和偏差信息，既降低测量施工的难度和强度，还可以结 合放样点坐标进行反验算，随时纠正

3、偏差量。3 .适应范围适用于一般椭圆形、弧形建筑平面测量定位的各类建筑物的测量。4 .工艺原理4.1 椭圆形极坐标法计算式(1)椭圆形平面曲线的数学方程式椭圆数学方程式：在一个直角坐标系中，将经过焦点D1、D2为X轴，D1D2线段的垂直平分线为 Y轴，其椭圆方程式为：x 2/a2 +y2/b2=1 (a为长半轴，b为短半轴)。(2)如右图3-1所示，以椭圆平面的圆心O为原 点，建立直角坐标系，以长轴(a)和短轴(b)为直 径，分别作圆。设P点为椭圆曲线任意一点，连接OR 由P点向长轴AB作垂线PE,并向上延长交长轴圆于 G点，连接OG交短轴圆于F点。连接PF,并向短轴 CD延长交于H点，PH亦

4、为短轴CD的垂直线。设OP与短轴CD的夹角为B ,设 OE为x方向的 增量Ax, PE为Ay方向的变量Ay, OP为射线，长 度设为S。在直角三角形OPE,OP2=S2=OE2+PE2=x2+Ay2,OP=S=OE2 PE2 = J* 0/2设 CGE=,贝U HOG= OGE=TgB 二OE ex a?sinPE cy b?cos在直角三角形 OGE, OE=A x=aX sin , 在直角三角形 OFHfr, OH=PE =y=bxcos 当B角为已知时，则：移项可得：tg = ?tg 0 aS = OP =Q2 Qy2b. . =arctg ( -?tg p ) a上式说明： 角与B角为

5、函数关系，若每次测点时，设定一个B值，则有相应的角值，随之可求出 Ax、Ay, O限度也可求出。(3)由此可看出，采用数学式计算椭圆形曲线上点的坐标较为麻烦，而且精度不 高，如果极坐标点不在椭圆圆心，计算工作量将会较大，也容易出错。4.2 .工艺原理(1)用CADt件快速完成椭圆平面定位点极坐标标注，从而取代繁琐的数学计算 法。(2)用全站仪(或经纬仪和钢卷尺)对坐标点精准定位，并通过点位间弦长值进 行校核。5 .操作要点5.1 用CADS序绘图，并进行椭圆极坐标尺寸标出假设一个椭圆平面建筑(见下图5-1所示)，其长轴为80m( 2a),短轴为40m( 2b), 要测定椭圆轨迹上36个等分点位

6、的极坐标，以椭圆的圆心为坐标原点，每次测点向 顺时针转动的角度为10 ,则该椭圆轨迹上136点各点与中心点O的距离S值，采 用CACa件程序的极坐标定位功能，则可在图上直接对各点进行定位，并一一标注出 各点的极坐标值，列出表格后，以供现场测量人员测设使用Si = K.wcS7 =Sb -24Wgj -也 18aEE =脸之里：S1C H4UHN5-1 融也议册福酊，5.2 现场施工放线程序(1)按照设计平面图和测绘院所提供的定位坐标控制点，先测定椭圆中心点的坐 标位置，并测出长轴和短轴四个端点的位置(即1、10、19、28点)，如上图5-1所示。(2)将全站仪(或经纬仪)安于中心点 O点，对中

7、调平，并使上下度盘的 O点对 齐。(3)先将视线对准D点，后转动180。对准C点作校核，无误后，使视线向右移 动10 (即B 1 = 10 ),在视线方向读取(或用钢卷尺精确量取) S2= 20.230m,得 2点；再向右继续转动10 (即B 2=20 ),在视线方向同样读取(量取)S3= 20.940m, 得3点，其余各点依此类推。(4)椭圆在第二象限内的各点位置值与第一象限内的各点相对称，如S11= S9,S12= S8, S13 =S7 等。(5)顺滑连接1、2、37各点，即可得到椭圆平面在第一象限内曲线的中心位 置。(6)椭圆在第三、四象限内的各点位置值，可分别依据第一、二象限内对应点

8、的 180倒镜值，如第三象限内的27点，可在第一象限内的第9点确定后，倒镜180 , 在视线方向精确读取(量取)S14= 38.305m,即可得点27。其余各点的求取方法相同。(7)检查校核在放线测设工作完成后，或每一点位置测定后，尚须用相邻两点之间的水平距离 (弦长)进行检查校核，其方法是用余弦定理计算出各点间的水平距离。例如：12点间的距离：已知 S1=20m S2= 20.230m, 0 1=10 ,则点2= V202 20.232-2 20 20.23 cos100 = 3.514m 同理得到点 2-3=20.232 20.942 - 2 20.23 20.94 cos100 =3.6

9、57m点 7-8 = J30.2372 34.4152-2 30.237 34.415 cos100 = 7.005m6 .测量仪器进行椭圆形建筑物测量放线，主要涉及到以下仪器，见下表:测量仪器一览表仪器名称规格及型号数量(台)用途全站仪GTS332W1定位及轴线投测电子经纬仪DT202C1定位及轴线投测自动水平准仪DZS3-12高程测量激光铅垂仪D2J31竖向控制线投测钢卷尺50m2平间尺寸测量水准塔尺5m2高程测量7 .质量控制7.1 各平面轴线放样及细部放样根据主控制轴线进行引测，用全站仪（经纬仪）采用极坐标点法定位后，将各轴 线投测出来，并校核无误后，再依次放出细部线，采用五线制（轴线

10、、柱身线、模板 安装控制线、外墙柱-20cm线、门窗洞口的边角线）。墙体模板拆完后，要及时抄测 50标高线。轴线的竖向投测的允许误差详下表：轴线竖向投测的允许误差表表7-1项目允许误差（mm每层3总高（H）HK 30m57.2 竖向控制轴线的投测：竖向用激光铅垂仪投点，在主控制点上架设铅垂仪，将垂点引测至上一楼层后， 用一测回法转角测设南北控制线，并与南北轴线上的投测点校核，如误差在限差之内, 平均后投点、弹线。轴线投测传递的允许误差表表7-2项目允许误差mm企业标准每层士 3mm2mm总H30m士 8mm士 5mm高H30mH60m士 15mm士 10mm7.3 每次放线结束后，在网格点上分

11、别进行边角测量，角度和边长各测量3回，观测值用平差法进行平差，并在实地修正至设计位置。测所使用的仪器为全站仪（1”,1+1ppm）,测距相对中误差小于1/30000,测角中误差小于2. 5”，精度符合规范要 求。8 .定位桩点保护措施8.1 基坑上面的主控桩采用井字型控制（桩点用10cm*10cm钢板制作，并浇筑混凝土深800mm。应加强每个定位桩点的保护，护坡及土方开挖转运及材料堆码过程中， 务必让开所有测量控制桩点。并设置明显的标记和防护栏。8.2 根据建筑物的平面、立面结构情况，在建筑物零米结构施工完成后，上部结 构施工采取激光铅垂仪竖向垂直控制，并结合建筑物外围控制网点进行检测。8.3

12、 各层现浇板支模，纵横系统均应躲开通视孔位置，保证上下畅通。待激光垂 准仪将控制点传递到结构楼层后，再进行严格校核。8.4 控制桩点复测控制桩点的复测应定期进行，每1 2月间检查一次，如有变动应及时恢复，作好 检查记录，记录填写应真实，签字应齐全，具有可追溯性。9 .效益分析椭圆形建筑物施工放线较复杂，内业计算工作量较大，按照常规测量方法，各楼 层放线时间较长，将会直接影响到施工进度，而且放线的精准度也难以得到保证。该工艺不仅能保证放线成果的精确度，而且施工过程简单有效，可缩短工期，减 少放线配合人员，最终降低了工程成本，提高了工程质量。10 .运用实例北京泰山饭店是一栋五星级饭店， 位于海淀区西三旗环岛西南侧，总建筑面积 74403平方米，地下2层，地上18层，结构形式为框架剪力墙结构，主楼平面为椭圆 形，长轴长度为76.8m,短轴长度25.8m。利用计算机AutoCAD软件极坐标辅助法， 快速完成椭圆平面定位点极坐标标注，用全站仪（或经纬仪）对所有投测点进行精准 定位，并通过点位间弦长值进行复查校核。 施工方法科学合理，测量放线工作速度快、 投测数据准确，椭圆形平面各轴线尺寸和细部尺寸全部满足设计图纸和规范要求。