CN101592481A - 高层建筑激光内控竖向分段测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高层建筑激光内控竖向分段测量方法，包括以下步骤：a)把建筑物在整个高度上分成多段；b)在建筑物内的±0平面设置内控点，以后在每段的首层地板上设置内控点，并校正位置；c)在各层楼板的相应位置上预留传递孔，以内控点为依据，通过预留孔将其点位垂直投测到各段的楼层；d)校正误差、检测复核，直至符合误差要求。利用该测量方法，测试结果精确，可以明显提高建筑物主体全高的垂直度，延长建筑物使用寿命，同时可以节省外墙找平材料。

Description

高层建筑激光内控竖向分段测量方法

技术领域

本发明涉及到一种高层建筑激光内控竖向分段测量方法，具体地说，涉及一种在高层建筑内利用激光进行内控竖向分段测量的方法。

背景技术

在高层建筑施工作业中，由于受场地周围环境条件的限制，用外控法竖向投测轴线显得越来越困难，而激光内控竖向测量技术具有速度快、精度高的特点，因此在高层建筑物的竖向测量中的应用日益广泛。

在利用激光投点内控法进行测量时，较为传统并且普通的做法是，在施工过程中，在某一层(多数情况下是首层)预埋钢板而设置投测点，然后始终以投测点为依据，直接向各施工层引测激光内控点。这样做的结果，对J2级仪器能够满足全高轴线竖向测量限差，但是，随着施工高度的增加，若再遇到非矩形的异型施工平面，就难以保证高处相邻层轴线测量的竖向相对误差不超出规定范围。

因此，为了保证在建筑物的整个高度上保证竖向测量的精度，需要将高层建筑物划分成几段进行测量的技术。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题而做出的，其目的在于提供一种高层建筑激光内控竖向分段测量方法，将高层建筑物在垂直方向上划分为几段，在各段的首层设置内控点，利用激光经纬仪测量垂直度。

本发明涉及的一种高层建筑激光内控竖向分段测量方法，其特征在于，包括如下步骤：a)把建筑物在整个高度上分成多段；b)在建筑物内的±0平面设置内控点，以后在每段的首层地板上设置内控点，并校正位置；c)在各层楼板的相应位置上预留传递孔，以内控点为依据，通过预留孔将其点位垂直投测到各段的楼层；d)校正误差、检测复核，直至符合误差要求。

另外，优选地，在确定分段段高时，当建筑高度小于60m时，分段高大于25m；当建筑高度H大于60～120m的建筑时，分段高h_段＝H/2；当建筑高度大于120m时，分段高为50m～75m。

此外，优选地，在设置内控点时，内控点不小于3个，点间距小于25m。

再者，优选地，当设置内控点时，当建筑平面为矩形，宽度小于36m时，沿平面长方向的中部布设3个点，构成直线形；当建筑平面呈“L”形时，布设3个点，构成直角形；当建筑平面呈矩形，宽度大于36m时，先布设成直角形，经检核、平差改正后，再测出第四点构成矩形。

根据如上所述的本发明的技术方案，不仅可以解决相邻层轴线竖向测量误差，同时还能减少全高轴线竖向测量的误差，与不分段测量方法相比，可以明显提高主体全高的垂直度，延长建筑物使用寿命，同时可以节省外墙找平材料，可以提高工作效率，可提高投测人员和仪器的安全保证程度，并不增加费用。并且，施工验收后，大部分工程都为优质工程或创优工程。

附图说明

图1是表示本发明涉及的激光内控竖向分段测量方法中内控点处于一直线的测量示意图。

图2是表示本发明涉及的激光内控竖向分段测量方法中内控点构成直角形的测量示意图。

具体实施方式

下面，将结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

在本发明涉及的激光内控竖向分段测量方法中，主要利用J级激光经纬仪对建筑物主体控制线进行内控投测法的投测。

当采用分段测量法进行竖向偏差测量时，核心问题是如何设定分段高度和如何布设内控点。下面，详细描述这些参数的选择和测量步骤。

1.确定分段高度(h_段)

根据《钢筋混凝土高层建筑设计与施工规程》(JGJ3-91)的要求，对建筑物全高(H)结构施工竖向偏差要求最高不超过H/1000，且不大于20mm。

对于建筑物的分段高度，我们采取以下的计算方式来得出。

假设相邻层轴线竖向测量相对中误差为m，则相应的限差为M-2m，其中1层的限差

设每层激光投点的轴向限差(x轴、y轴可以设定)与该层轴线的限差M_放相同，那么每层纵、横向限差M_x＝M_y＝m，同时其激光点的点位限差

考虑到激光经纬仪对中校正后的残留误差和操作的综合影响，取激光经纬仪中误差的限差M_r＝1mm，根据实践，取在激光接受靶上标定激光点(照准部旋转一周后，取中心位置)的误差的限差M_标＝1.5mm。

假设由于激光经纬仪竖轴不垂直引起的激光点水平位移的限差

其中，h_限为投点高度限值，M_水为水平气泡校正后的残留限差，ρ＝2″×10⁵。

根据下面的公式(1)、(2)可以计算分段高度值h_限。

M_标＝M_r+M_竖    (1)

当使用常用的J2级激光经纬仪投点时，取M_水＝10″，根据前述规范要求，当建筑全高在60m以下，大于60m～100m，大于100m～120m，m分别取2.5mm，3mm，4mm，经过计算后，由此可以确定相应的分段高度限值为60.8m，76.8m，107.2m。

进而我们可以确定，对于建筑高度H大于60～120m的高层建筑，当H大于分段高度h_限时，取h_段＝H/2；当H没有达到但接近分段高度限值时，若分段，也取h_段＝H/2，这样可以为放样或施工时提供误差余地。

对于建筑高度(H)大于120m的高层建筑，h_段取50m～75m。

另外，对于建筑高度(H)不大于60m的高层建筑，若有必要分段时，h_段应不小于25m。

2、激光内控点的布设方式

由于采用的激光投测方式是分段式的，因此，必须在每一段的首层都设置内测点，并且为了更精确地测量，激光内控点的布设应该不少于3个，点间距一般不大于25m。

在建筑平面为矩形、且宽度在36m以内时，沿平面长方形的中部布设3个点，构成直线形。

当建筑平面呈“L”形时，布设3个点，构成直角形。

当建筑平面呈矩形、且宽度大于36m时，先布设成直角形，经检验、平差改正后，再测出矩形短边定出第4点形成矩形，定出第4点后，要进行角度检核(或长边检核)，并对点位进行适当调整。

3、激光投点的角度和距离检测

激光内控点在平差改正前，用J2级仪器独立两次测量回测角(1个测回的中误差为8″)，较差≯23″，其平均值的限差≯11″；用钢尺两次测距，经尺长和温度改正后较差≯3mm，随着h_段由小到大，其平均值的限差不大于2mm～3mm，如附图1和附图2所示，检验值与测试值之差应满足下面(3)、(4)、(5)式的要求。

3.1距离条件不符值限差，采用以下公式

其中h_i为投点实际高度，M_li为距离检测值限差。

3.2角度条件不符值限差

当点布设方式为直线型的情况时，

当点布设方式构成直角形的情况时，

其中 $l=\frac{l_1+l_2}{2},$ M_β为检测角β的限差，h_i为实际投点高度

3.3激光投点的平差改正

当激光点经检核误差不超限时可进行平差改正。平差改正都是在现场进行的，由于测量与施工一般都是同时进行，因此要求平差尽量简化而又没有较大失真。为此，在设计布点时要求点间距l₁尽量接近l₁l₂；在平差时视各平差元素的权重相同；检验角误差(相对较小)不参与平差。

在直线型的情况下，由其几何关系，可以列出下列改正数方程组

$\left\{\begin{array}{ccc}{V}_{l1}& -V_{y1}+V_{y2}& +W_{\mathrm{\α}}=0\\ V_{l2}& -V_{y1}+V_{y3}& +W_b=0\\ & V_{x1}-2V_{x2}+V_{x3}& +W_c=0\end{array}\right.---\left(6\right)$

公式中W_a＝l′₁-(y′₁-y′₂)，W_b＝l′₂-(y′₂-y′₃)，即实测距离与设计距离之差；

β为实测角值， $l=\frac{l_1+l_2}{2}.$

用误差理论解(6)式得改正数方程组：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_{y1}=+\frac{1}{8}(3W_{\mathrm{\α}}+W_b)\\ V_{y2}=-\frac{1}{4}(W_{\mathrm{\α}}-W_b)\\ V_{y3}=-\frac{1}{8}(W_{\mathrm{\α}}+3W_b)\\ V_{l1}=-\frac{1}{8}(W_{\mathrm{\α}}+3W_b)\\ V_{x1}=-\frac{1}{6}\mathrm{Wc}\\ V_{x2}=+\frac{2}{6}\mathrm{Wc}\\ V_{x3}=-\frac{1}{6}\mathrm{Wc}\end{array}\right.---\left(7\right)$

在对激光实地改正时，要以(7)式求出的V_x1，V_y1的相反数进行。

在具体实施方式2所说的直角形激光点平差改正的情况下，由其几何关系，可以列出下列改正数方程组

$\left\{\begin{array}{ccc}{V}_{x1}-V_{x2}& -V_{y2}+V_{y3}& +W_{\mathrm{\α}}=0\\ -V_{y1}+V_{y2}& +V_{l1}& +W_b=0\\ V_{x2}-V_{x3}& +V_{l2}& +W_c=0\end{array}\right.---\left(8\right)$

式中

$l=\frac{l_1+l_2}{2},$ β为实测角值；W_h＝l₁′-(y₁′-y₂′)，W_c＝l₂′-(x₃′-x₂′)，即实测距离与设计距离之差。

采用以下的误差理论解公式(8)得到改正数方程组

$\left\{\begin{array}{c}{V}_{x1}=-\frac{1}{10}(3W_{\mathrm{\α}}+W_b+W_c)\\ V_{x2}=+\frac{1}{15}(3W_{\mathrm{\α}}+W_b=4W_c)\\ V_{x3}=+\frac{1}{30}(3W_{\mathrm{\α}}+W_b+W_c)\\ V_{y1}=+\frac{1}{30}(3W_{\mathrm{\α}}+11W_b+W_c)\\ V_{y2}=+\frac{1}{15}(3W_{\mathrm{\α}}-4W_b+W_c)\\ V_{y3}=-\frac{1}{10}(3W_{\mathrm{\α}}+W_b+W_c)\\ V_{l1}=-\frac{1}{30}(3W_{\mathrm{\α}}+W_b+W_c)\\ V_{l2}=-\frac{1}{30}(3W_{\mathrm{\α}}+W_b+W_c)\end{array}\right.---\left(9\right)$

最后以方式组得出的V_x1、V_x2的相反数来进行校正激光点。

在本实施方式中，人们需要根据图纸轴线关系，在±0.000楼板平面上，精确埋设三块钢板为控制点的测量标志，其中，三点必须构成直线，并精确测量各控制点之间的距离。

其中，距离须用检验过的钢尺丈量，在各个控制点上面，分别作标记，反复测各点的尺寸无误整理成原始资料，做好每次投测复核的基准原始点。

投测点设置后，须留置孔洞供激光经纬仪的光线通过。其中，从第二分段开始，在各层楼板投测点相应位置处，用细十字墨线清楚地、准确地标定激光内控点，并加以保护，也可以在原洞口附近预埋钢板重新布点。

用以竖向激光投点的洞口要避开梁，洞口竖向不得有架杆、钢筋等物品阻碍或者干扰激光通过；洞口大小可取为φ＝150mm或150mm×150mm，其轴向位移不超过10mm。

在内控点构成直角形的情况下，由于还要对角度进行校正，因此，在精确埋设三块钢板为控制点的测量标志后，需要精确测量各控制点之间的距离和夹角度数。距离须用检验过的钢尺丈量，角度应用经纬仪(J2级的激光经纬仪)测量，并且在各个控制点上面，分别作标记，反复测各点的尺寸，角度无误后整理成原始资料，做好每次投测复核的基准原始点。

将投测仪器安置在控制测点上，调平，在投点过程中，为了消除仪器本身的缺陷对测量精度的影响，应将仪器反复调整，校核圆心位置，使仪器圆心与控制点完全一致后，方可投测到楼层上。

主体结构施工中，考虑到上层浇水、杂物、堆物等因素，在控制钢板旁砖砌保护圈加预制板保护盖，并在每层预留150×150mm垂直传递孔，放样后四周砌100mm高的隔水圈，隔挡投点时各层施工用水洒在仪器上。

此外，需要注意的是，在高层建筑竖向分段测量时，每段首层都要进行平差改正；中间层的误差不符值，特别是角度不符值大于0.5倍限差时，要平差改正，不大于0.5倍限差时，可凭经验对点位做实地调整。但是，无论是平差改正，还是实地调整，最后都要检测复核，直至符合误差要求。复核的目的是核对计算值和改正方向是否有误。

在本说明书中所谈到的“实施方式”，指的是结合该实施方式描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施方式中。在说明书中任何地方出现这种表述不是一定都指的是该同一个实施方式。结合任一实施方式描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施方式来实现这种特征、结构或者特点，落在本领域技术人员的范围内。

Claims (4)

1、一种高层建筑激光内控竖向分段测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)把建筑物在整个高度上分成多段；

b)在建筑物内的±0平面设置内控点，以后在每段的首层地板上设置内控点，并校正位置；

c)在各层楼板的相应位置上预留传递孔，以内控点为依据，通过预留孔将其点位垂直投测到各段的楼层；

d)校正误差、检测复核，直至符合误差要求。

2、按照权利要求1所述的高层建筑激光内控竖向分段测量方法，其特征在于，在确定分段段高时，当建筑高度小于60m时，分段高大于25m；当建筑高度H大于60～120m的建筑时，分段高h_段＝H/2；当建筑高度大于120m时，分段高为50m～75m。

3、按照权利要求1所述的高层建筑激光内控竖向分段测量方法，其特征在于，设置内控点时，内控点不小于3个，点间距小于25m。

4、按照权利要求3所述的高层建筑激光内控竖向分段测量方法，其特征在于，

当设置内控点时，当建筑平面为矩形，宽度小于36m时，沿平面长方向的中部布设3个点，构成直线形；

当建筑平面呈“L”形时，布设3个点，构成直角形；

当建筑平面呈矩形，宽度大于36m时，先布设成直角形，经检核、平差改正后，再测出第四点构成矩形。

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