复杂几何建筑平面的测量放线技术方法

　　【关键词】复杂几何建筑体；测量放线，特点与原则；放线技术要点 

　　 

 

　　近年来,随着我国经济的快速发展,人民生活水平不断提高,然而，建筑技术也在不断地进步,各种外观造型新颖的旅游、体育、文化等公共建筑不断出现。这些建筑的特点是:建筑立面造型新颖,平面组合复杂,利用各种曲线

图形组合成建筑平面图形和立面图形,例如圆弧形、椭圆形、抛物线形、双曲线形等平面图形。由这些曲线组合的平面给建筑施工测量放线带来一定的难度,比一般矩形平面建筑施工测量显得复杂得多。为防止由于测量放线

发生的错误给工程带来不可弥补的损失,对于由不同曲线组合成复杂平面图形的建筑施工测量过程中,如何做到既省工、省时,又能精确无误地进行测量放线,有效地控制测量精度。 

 

 

　　由不同曲线组合成复杂平面图形的建筑工程,如圆弧形、椭圆形、抛物线形、双曲线形等各种曲线组合的复杂平面图形,在设计平面图上往往只标注曲线中的少数几个控制点位置及曲线的类型,有些控制点甚至在施工场地

以外,如半径较大的圆弧的圆心点位置落在有效的施工场地以外,这就使得施工测量放线工作显得比较复杂。根据笔者的工程实践分析、研究,认为复杂建筑平面的施工测量主要有以下特点。 

 

　　2.1对于复杂平面图形的建筑,不能直接按设计图纸上标注的尺寸进行测量放线工作,需要应用数学知识,建立坐标体系,找出各种曲线的数学方程,进行适当的测量数据计算,将设计图纸上的曲线,变换成测量所需要的数据,必

要时还应绘制测量放线简图,才能顺利地进行施工测量放线。 

 

　　2.2有些较复杂的平面图形,还须设置测量放线用的基准轴线和基准点,然后再进行测量放线工作。 

 

　　2.3在复杂建筑平面实地施工测量放线中,对测量人员、测量仪器的使用和测量操作方法也有较高的要求,在实施测量放线过程中,需要建立严密的测量控制系统。 

 

 

　　复杂平面图形的施工测量放线,是工程施工的一个重要环节,测量放线质量的优劣,直接影响到工程的施工质量。复杂平面图形的施工放线工作中,数据计算精度、测量操作方法、气候变化等因素,对测量的结果均会造成影

响。为了减少复杂平面图形的测量放线误差,使精度达到设计要求,在组织进行复杂平面图形建筑施工测量放线过程中,应遵循以下原则: 

 

　　3.1复杂建筑平面施工测量放线前,应编制专门测量方案,建立测量专业工作班子,并有专人负责,建立完善的施工测量管理控制系统。 

 

　　3.2在复杂建筑平面施工测量时,应坚持先整体后局部、高精度控制低精度的程序。 

 

　　3.3在复杂建筑平面施工测量放线工作中,坚持先进行测量数据计算后实地施工测量的作业程序;坚持计算工作和实地施工测量放线作业步步有校核的工作方法,随时消除误差,避免误差积累;坚持测量放线与校核工作分开的

原则(观测人员、计算方法、所用仪器、测设方法和观测线路等)。 

 

　　3.4对于复杂建筑平面实地施工测量放线工作,要坚持科学、简捷,精度要合理、相称的工作原则,在测量精度满足设计及规范要求的前提下,尽量做到省工、省时。 

 

　　3.5在复杂建筑平面施工测量过程中,严格按规程作业,观测误差必须小于限差,对系统误差要及时采取措施进行改正。 

 

 

　　4.1熟悉图纸,了解工程特点。通过认真学习图纸,熟悉设计意图,弄清各轴线之间的关系,各曲线图形的性质,找出各种曲线的数学方程。特别是在有多种曲线图形组成的平面图形中,应弄清各种组合曲线的分界点、各自的圆

心、半径;椭圆形的焦点、焦距、长轴、短轴的尺寸,双曲线的顶点、焦点、焦距;抛物线的焦点、准轴、顶点位置;有关的角度以及相互之间的关系等。只有熟悉图纸,分析工程的特点,测量放线工作就迎刃而解,同时对测量工作

的精度控制才会做到心中有数。 

 

　　4.2编制测量施工方案。施工测量方案是指导现场施工测量的技术性文件。测量前应根据具体工程的特点,认真制定测量方案,明确测量与校核所用的坐标体系、测量的基本控制线和控制点、测量与校核的数据计算方法、

观测的方法、测量的路线、测量与校核的人员、测量与校核所使用的仪器和精度要求。提出减少测量误差的预防性措施、测量控制点的保护措施以及测量工作制度等。 

 

　　4.3测量数据计算。对复杂平面图形的施工测量放线,首先确定几根基准控制线及基准控制点,由基准控制线和控制点逐步导出其他各点、线的位置。对于不同性质的曲线图形,应建立合适的计算坐标体系,运用相应的数学

公式,对施工测量放线时所需的数据进行计算,将复杂的图形、众多的数字进行计算、整理、简化,最终绘制成测量放线简图和有关数据表格,供实地测量放线使用。在计算过程中要注意最终的计算精度要求,为保证计算精度,减

少计算误差,要求计算过程中,中间结果数据精确到毫米之后小数点一位,最终结果数据精确到毫米即可,角度计算精确到秒。而计算点的数量越多,最终测设的线位置越精确,但测设的工作量也越大,一般以点的坐标间距为2m进

行设点计算与测量。 

 

　　4.4复杂平面图形测量放线的方法。按照设计平面图,先定出设计基准控制点和线,根据测量数据的计算结果,利用高精度的仪器进行测设(所使用的仪器应事先经过检验)。在测量过程中,测量人员、仪器要固定,应有专人负

责,对每一测量点应及时进行检查与校核,一旦发现误差,及时进行分析,合理调整,避免误差积累。 

 

 

　　某展厅的平面四周中心线图形如图1所示,A1A4、A2A3为一对双曲线,A1A2、A3A4为圆弧曲线,平面设计尺寸见图1示。 

 

　　5.1坐标计算 

 

　　5.1.1双曲线坐标 

 

　　以平面中心点为坐标原点,以横向为χ轴,纵向为y轴建立直角坐标体系,在该坐标系中,A1A4、A2A3双曲线方程为 

 

　　由图上的尺寸可知,双曲线的顶点坐标为(-12,0)和(12,0),a=12m。展厅四个角点A1、A2、A3、A4的坐标分别为(18,24)、(-18,24)、(-18,-24)、(18,-24)。由于A1、A2、A3、A4都在双曲线上,则A1A4、A2A3双曲线方程

为: 　　 

 

　　由上述方程可得b=21.4663m,故该展厅的A1A4、A2A3双曲线方程为:  

　　则 

　　为了精确地进行测量定位,令y分别等于2、4、6、………22,求得相应x值； 

　　5.1.2两端圆弧坐标 

　　确定A1A2圆弧半径(A3A4圆弧与A1A2圆弧是对称于χ轴),连接BA1、O′A1,三角形A1BC为直角三角形。 

　　tg∠CBA1=CA1/BC=18/3=6 

　　∠CBA1=80°32′15″ 

　　三角形O′BA1等腰三角形,故顶角为: 

　　∠BO′A1=180°-80°32′15″×2=18°55′30″ 

　　sin∠BO′A1=sin18°55′30″=CA1/O′A1=0.3243 

　　O′A1=R=CA1/sin∠BO′A1=18/0.3243=55.5042m 

　　则O′点的坐标为(0,-28.5042) 

　　A1A2圆弧方程为x2+(y+28.5042)22=55.50422 

　　令χ=2、4、6、……16,求得A1A2圆弧y坐标值 

 

　　5.2现场测量放线 

 

　　根据设计总平面图,定出双曲线平面图形的中心点O位置和主轴线方位;利用经纬仪架设在O点,定出复杂平面图形的纵、横轴线,即x、y轴,x为双曲线的实轴;在y轴上以原点为对称点,上下分别取2、4、6、………24m各点,得到1、2、3、………12各点;将经纬仪分别架设于1、2、3、………12各点,作y轴的垂直线,根据表1所列的x值,定出相应点位置,将各点连续、顺滑的连接起来,可得到符合设计要求的双曲线平面图形。 

 

　　用同样的测量方法可定出两端圆弧段的曲线图形位置。建筑物内部其它各构件的中心线也可以用上述方法进行定位,细部尺寸可根据中心线进行定位。 

 

　　结语 

 

　　复杂建筑平面,虽然测量放线比一般矩形平面复杂得多,但这些图形通常都是有规律的平面曲线所组成的,只要认真学习图纸,熟悉设计意图,弄清各种曲线图形的性质,找出不同曲线的分界点、各圆弧的圆心与半径、各曲线的焦点与顶点位置、有关的角度以及相互之间的关系,掌握曲线变化的基本原理,建立合适的坐标体系,运用一定的数学知识,进行一定的测量数据计算,测量放线工作就迎刃而解。在实施过程中,坚持检查、校核与测量放线工作分开的原则(观测人员、计算方法、所用仪器、测设方法和观测线路等),坚持计算工作和测量作业步步有校核的工作方法,测量的精度就可以得到有效地控制。 

 

　　为了使复杂几何建筑体平面施工测量放线达到既省工、省时,又能精确地进行测量放线,有效地控制测量精度的目的。本文通过对复杂几何建筑体平面施工测量放线的特点进行分析、研究,提出了复杂几何建筑体平面的测量放线的原则和技术要点,并通过实例介绍了利用数学知识进行复杂几何建筑体平面施工测量数据计算和曲线图形组合成复杂平面图形的现场测量放线方法。