工业与民用建筑测量课件

1、2019/4/20,1,工 程 测 量 学,第 九章 工业与民用建筑测量,2019/4/20,2,主 要 内 容 和 重 点,9.1 概述 9.2 大型工业厂区测量 9.3 高层建筑物测量 9.4 高耸建筑物测量 9.5 异型异构建筑物测量,2019/4/20,3,9.1 概述,工业与民用建筑包括工业厂区建筑、城市公共建筑和居民住宅建筑、高层建筑、高耸建筑和异构建筑为主要特点。测量的目的是把图纸上设计好的各种工业与民用建（构）筑物，按一定精度，测设到地面上。测量工作贯穿各个阶段。在规划设计阶段，需作测图控制和测绘大比例尺地形图；在施工建设阶段，需布设施工控制网，进行场地平整测量，建筑主轴线和细部放样，施工期间的变形监测等，建筑完工时，应作竣工测量；在运营管理期间，要进行建筑物的变形和安全监测。,2019/4/20,4,9.2.1 大型厂区施工控制测量,在大型工业厂区建筑工程中，通常采用的厂区控制网的形式有： 建筑方格网 导线网 三角形边角网 GNSS网,2019/4/20,5,坐标系统 工程设计所采用的坐标系统一致 布设方法 方格为正方形或矩形；坐标轴与生产系统主轴线、厂区主干道、主要

2、建筑物主轴线平行（或垂直）；方格网边长多为100m300m，格网坐标宜为10m的整倍数，避免小于1m的零数。 首级网有“十”字形、“口”字形或“田”字形。在首级网基础上加密次级网，相对精度较高。,1.建筑方格网,2019/4/20,6,某工业厂区建筑方格网,2019/4/20,7,1.建筑方格网,一般来说，勘测控制网坐标系与厂区设计坐标系往往不一致，须进行坐标换算。如图所示，设点i的设计坐标为(xi,yi)，勘测坐标为（Xi,Yi），则其转换关系如下:,设计坐标与勘测坐标的转换关系,2019/4/20,9,测设方法 建筑方格网通常采用中心轴线法测设，如图所示，首先利用勘测坐标放样出主轴线点A、O、B；然后在A点架设仪器，照准B点，将O点调整到A、B的连线上。,图 建筑方格网示意图,1 建筑方格网,2019/4/20,10,由于存在测量误差，A、O、B三点的实际位置A、O、B并不一定共线（见图），需要在O点架设全站仪，测出AOB（为 ），按下式计算改化值 ，将三点调整到一条直线上。,图 主轴线改化,主轴线AOB确定后，将全站仪架设于O点，拨角90，即可定出C、D两点。其它网点可根据主轴线

3、点，通过拨角和量距确定。,2019/4/20,11,随着GNSS技术和地面边角测量技术的发展和应用，建筑方格网已较少应用，几乎被GNSS网和地面三角形网所代替，钢尺量距也为电磁波测距所代替。 用GNSS技术建立施工控制网最为灵活方便，主要应考虑网点的位置、顶空障碍情况，根据精度要求，确定GNSS网的等级，按相应规范进行测量设计和施测即可。,2. GNSS网,2019/4/20,12,地面三角形网特点 采用电子全站仪边角测量技术布设的地面三角形网，宜边角全测，或全测边而部分测角； 不考虑网中三角形的图形条件； 网点不需要精确地布设在建筑物主轴线上，主要应考虑网点间的地面通视情况和位置。根据精度要求，确定网的等级，按相应规范进行测量设计和施测即可。,3.地面三角形网,2019/4/20,13,4. 高程控制网,两级布设： 首级水准网应整体建立，按三等水准施测，与国家二等水准点联测。 次级网为加密的四等水准网。四等水准点可与GNSS网点、地面三角形网点或建筑方格网点共点，并根据施工需要分区加密。,2019/4/20,14,水准零点 水准零点的高程就是厂房地坪的设计高度，即00。由于厂房内设备

4、高程和厂房建筑高程都是以00为起始基准，故应用水准零点进行高程放样十分方便。 沉降监测点 为监测结构物基础沉降，工业厂区内还应建立深埋水准点组，其点数不应少于3个，点间距为100m200m，其间的高差应以二等水准测定，并定期进行复测和稳定性检验。,4. 高程控制网,2019/4/20,15,9.2.2 大型厂区施工测量,大型厂区测量项目繁多，精度要求各异。若首级采用建筑方格网，则可使用钢尺、经纬仪、水准仪、激光扫平仪、激光投点仪和电子全站仪等仪器进行各种施工测量；对于首级采用GNSS网或地面三角形网，则主要采GNSS RTK和电子全站仪进行施工测量和放样。,2019/4/20,16,9.3 高层建筑物测量,建筑物划分： 4层以下为一般建筑； 59层为多层建筑； 1016层为小高层； 1740层为高层建筑； 40层以上为超高层建筑。 工程测量中称层数为17层以上的建筑为高层建筑。高层建筑施工重点是控制竖向偏差，要将基础控制网逐层向上传递，高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ32002）对高层竖向轴线传递和高程传递的允许偏差规定如表。包括楼层细部放样和垂直度计算、深基坑变形监测等问题。,20

5、19/4/20,17,2019/4/20,18,9.3.1 内部控制网的建立和传递,内控制网：在建筑物的 00高程面上建立基础控制网，各层楼板在基础控制网点竖向相应位置预留传递孔（尺寸约为30cm30cm），使用测量仪器将 00面的控制点，通过传递孔层层向上传递的网。 内控制网建网步骤： （1）基础部分完工后，在建筑物的 00 高程面上建立基本形状为“矩形”或“”字形的基础控制网，作为建筑物垂直度控制和施工放样的依据；,2019/4/20,19,（2）随施工进度，将仪器铅垂仪或激光投点仪或全站仪架设在00面的基础控制网点上，将控制点传递至相应楼层； （3）投测时应采用四个对称位置分别向上投点，取投点的平均位置为最后的投测点。 投点时，接收靶采用刻有“”字线的透明有机玻璃板。在接收位置，可以直接看到激光铅垂仪投射的激光点，可使光学铅垂仪或全站仪的操作人员方便地观测接收靶上的“”字线。 （4）利用传递至该层的内部控制网进行施工放样。,2019/4/20,20,9.3.2 垂直度计算,，,式中，,为计算层高处的楼层垂直度，应位于纵、横向轴线上的特征点,测量特征点的实际坐标，计算与设计坐标之差

6、，楼层垂直度用下式计算,2019/4/20,21,9.3.3 高程传递,高程传递通常采用钢尺垂直量距法和全站仪天顶测距法。 钢尺垂直量距法 如图（A）所示，将钢尺零端朝下悬挂于建筑物侧面，将水准仪架设在底层，后视底层1m线上的水准尺读数，前视钢尺并读数；然后将水准仪搬至上一楼层，后视钢尺读数，前视水准尺，根据设计标高放样该楼层的1m线。,2019/4/20,22,图 高层建筑高程传递示意图,2019/4/20,23,全站仪天顶测距法 如图（B）所示，将全站仪架设于底层轴线控制点上 ，首先在水平盘位(竖直角为0)，利用水准尺配合，测量底层1m线的高度. 然后在垂直度盘竖直角为90的盘位，通过各楼层的轴线传递孔向上测距，并利用水准仪测量施工层的1m线。,2019/4/20,24,深基坑的变形监测内容: 监测基坑周围土体沉降、坑底隆起、支护结构水平位移、基坑周边收敛、坑壁倾斜和外鼓、深层土体差异沉降和水平位移等。 变形监测方法： 直观而有效的监测方法是测量几何量法。主要采用几何水准法、全站仪测距三角高程法、交会法、视准线法和全站仪三维极坐标法等监测。,9.3.4 深基坑变形监测,2019/4

7、/20,25,基坑边坡水平位移监测方法： （1）传统方法：交会法、视准线法、极坐标法 （2）非接触测量技术： 全站仪建立非设站型变形监测网及其监测技术 基坑开挖前，在基坑外围稳固的构筑物上粘贴聚酯反射片(距离较远时可用微型棱镜代替)，全站仪在几个适当位置自由设站对反射片进行三维观测，并作三维严密平差，建立如图A所示的非设站型变形监测网。,2019/4/20,26,非设站型变形监测技术主要有三方面应用： （1）采用自由设站法测量三维监测网点的三维坐标。 如图B所示，在需要监测变形的位置粘贴聚酯反射片，选择合适位置架设好全站仪，测量一部分或全部三维监测网点，并同步测量监测点，则可求得网点和监测点在全站仪坐标系中的三维坐标。 该方法的优点是可以自由设站，不存在仪器对中、量高误差，用测量机器人可进行全自动测量；无需顾及气温、气压等因素的影响，因为测量结果总是转化到固定的三维网，无论变形监测期间的尺度因子如何变化，其最终结果的尺度总是和建网时的尺度一致。,2019/4/20,27,图 三维监测网及三维非设站型变形监测,2019/4/20,28,（2）监测基坑周边和坑壁水平位移。对于基坑坑壁等受施

8、工干扰严重，不便直接观测的位置，可利用全站仪、铅直仪和小钢尺配合，监测其变形，原理如图所示。,图 监测基坑坑壁变形,2019/4/20,29,监测方法 将全站仪安装在基坑周边的测量平台上，观测46个三维监测网点，利用边、角后方交会原理，或三维坐标转换法，求得全站仪三轴交点的坐标； 全站仪基座位置保持不动，卸下全站仪，并在全站仪基座上安置光学铅直仪(大部分仪器的基座是通用的)，则铅直仪轴线通过全站仪的三轴交点。在需要监测变形的位置平放小钢尺，光学铅直仪调焦后，即可直接在小钢尺上读数，依此可间接求得待测点的水平位移。,2019/4/20,30,（3）进行坑壁收敛监测 如图，当基坑宽度不大时，可以利用收敛计(一种特制的精密线尺)直接测量基坑两边同一高度处A、D两点的相对收敛情况。尽管收敛计本身的读数精度很高，但受设备安置等因素影响，重复测量精度只能达到 0.30.5。当基坑较宽时，收敛计无法测量。全站仪无接触测量可以弥补这一缺陷。,2019/4/20,32,图912 收敛计测量原理,2019/4/20,33,高耸建筑物系指建筑高度与其底面尺寸相差很大的建筑物，如摩天大楼、高烟囱、电视塔、高桥

9、墩等。 这类建筑的显著特点是基础底面积小，重心高，柔度大，其竖向轴线的精度要求很高。高耸建筑多为圆柱或椭圆柱形的钢筋混凝土结构，一般采用爬模、滑模或翻板模施工。,9.4 高耸建筑物测量网,2019/4/20,34,在高耸建筑物施工中，应从两个方面考虑： 保证建筑物竖向轴线的铅直性； 保证相邻层面的共轴性。 下面详细介绍一种分层投点技术。,9.4.1高耸建筑物竖向轴线控制分层投点法,2019/4/20,35,1. 分层投点原理,施工过程中，从最靠近施工层面的测量平台向施工层面投点，这种方法叫分层投点法。 2. 分层投点方法 采用垂准仪，置平范围大的自动安平垂准仪配置激光目镜后即为激光垂准仪。表中列出了常用垂准仪的型号和性能。,2019/4/20,36,1. 分层投点原理,2019/4/20,37,设分层投点距离为 d，则单次投点的精度为:,3. 单次投点精度,4. 最上层投点精度,设最上层测量平台距地面的高度为H，高耸建筑摆幅A，地面到最上层测量平台的投点次数为n=H/d，建筑物竖向轴线相对铅垂线的最大偏角为:,则最上层测量平台处的投点精度为:,2019/4/20,39,5. 从最上层测量平台向施工平台投点的精度,图 利用测量平台投点控制建筑物竖向轴线,假定最上层测量平台上的控制点因高耸建筑物摆动而偏离竖向轴线的最大距离为L，最上层测量平台到施工平台的高度为h，则向上投点精度为:,2019/4/20,41,烟囱和水塔是工业场地上的一种特殊建筑物，特点是主体高、柔度大、基础面积小、地基负荷大。施工难点是节段之间的共轴性控制。主体结构为圆筒形，多采用滑模施工，烟囱工程施工及验收规范要求，当烟囱高H100m时，筒身中心线的垂直偏差不得大于0.0015H；当H100m时，中心线的垂直偏差不得大于0.001H。 烟囱施工测量包括以下方面，主要是控制筒身中心和节段的共轴性，确保主体的垂直度。,9.4.2 烟囱的施工测量,2019/4/20,42,（1）基础定位和施工。施工前，先放样出烟囱中心点O，过中心点O，选择两条相互垂直的定位轴线AB和CD。控制桩至O的最近距离，视烟囱的高度而定，一般至少为烟囱高度的1.5倍，见图。,2019/4/20,43,（2）筒

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