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提高异形建筑物弧形梁定位放线精确度

发布人:
天元建设集团有限公司项目QC小组
二O一二年三月

提高异形建筑物弧形梁定位放线精确度

前 言
随着城市建设的速度和规模在不断加大, 一些城市的标志性建筑应运而生。她们往往是复杂奇特的异形建筑, 各种立面平面造型呈现多样化, 像扇形、 圆形、 鸟巢等, 这些建筑在美化城市景观、 丰富城市立面天际线的同时, 也给建筑工作者提出了更大的挑战。为完美精确高效的按图纸要求进行精确的现场定位放线, 而不至于影响工程形象进度, 这就要求我们在日常生产中要充分运用新技术、 新设备不断改进施工方法, 解决施工中的难点和要点, 把高质量的建筑产品交到建设单位手中。
一、 小组概况:
本QC小组由施工经验丰富的精英工程师和思维活跃具有高学历的技术骨干组成, 小组成员名单及基本情况见表1:
小组成员表 表1
QC活动小组简介(1)
小组名称
天元建设集团有限公司项目QC小组
注册号
TYJTQC02—05—
课题类型
现场型
课题名称
提高异形建筑物弧形梁定位放线精确度
小组成立时间
.7.1
活动时间
.7— .1
小组人数
10人
出勤频率
平均1次/周
平均年龄
30 岁
出 勤 率
100%
培训情况
本小组成员平均接受TQM和ISO9001系列知识培训72学时
QC活动小组简介(2)
序号
姓名
年龄
学历
职称
小组职务
小组分工
1

32
本科
工程师
组 长
全面负责
2

39
中专
工程师
副组长
具体组织与实施
3

27
本科
工程师
副组长
施工现场管理控制
4

31
本科
工程师
副组长
施工现场管理控制
5

29
本科
工程师
组员
质量分析、 现场施工
6

27
本科
助理工程师
组员
质量分析、 现场施工
7

22
专科
助理工程师
组员
质量分析、 现场施工
8

25
本科
助理工程师
组员
质量分析、 现场施工
9

24
本科
助理工程师
组员
质量分析、 现场施工
10

45
中专
助理工程师
组员
质量分析、 现场施工
制表人: 制表时间: 7月2日
二、 工程概况:
郯城县文体中心工程位于郯城县东城新区, 总建筑面积45000㎡, 建筑高度30m, 由、 、 、 楼组成, 该工程圆弧型结构占80%, 角度大、 半径长。特别是楼建筑外形极其复杂, 外圈框架梁和部分内连梁是由多圆心控制的多曲线弧形梁构成, 控制圆心多, 曲线线段多, 梁周长长, 而且每一层的外圈造型都不相同。定位放样难度大, 弧形梁的施工质量直接影响整个工程的质量。
附: 楼一层、 二层弧形梁示意图( 见图1) 。

一层弧形梁示意图

二层弧形梁示意图
制图人: 制图时间: 7月2日
三、 选题理由
选题理由一
本工程质量目标为”泰山杯”, 把文体中心施工成为 郯城县亮点工程, 将直接影响公司形象和我公司在鲁南地区的市场开拓。
选题理由二
本工程为郯城县民心工程, 也是郯城县未来的标志性建筑, 工期紧、 任务重, 结构的施工质量直接影响外观和后期装修质量。
选题理由三
小组经过对我公司以往施工的曲面弧形梁结构工程定位测量记录进行查阅调查发现, 轴线偏差虽满足国家规范标准要求, 但偏差值≥4mm的点数占到了72%( 见图2) 。由此可见, 曲面弧形梁结构定位放线精确度不高。

图2: 轴线偏差分布范围示意图
制图人: 制图时间: 7月2日

选题理由四
传统的采用经纬仪、 线坠、 钢卷尺定位法, 受场地情况及自然因素影响较大。数据计算过程复杂, 误差大, 容易出现质量问题。我公司极其重视本工程施工质量, 并作为以后类似工程施工的典型样板。
综合以上理由, 最后选定”提高异形建筑物弧形梁定位放线精确度”作为本次小组活动的课题,并制定了活动计划( 见表2) 。
小组活动计划表 表2
时
间
项
目

—
7月
8月
9月
10月
11月
12月
1月
选题理由

现状调查

活动目标及可行性分析

原因分析

要因确认

制定对策

对策实施

效果检查

巩固措施

总结及打算

备 注
计划线
制表人: 张吉峰 制表日期: 7月5日
四、 现状调查
小组成员根据选题于 7月11日至20日对已测量完成的郯城县文体中心、 楼弧形梁放线精确度进行了随机调查研究, 发现主要存在以下问题: 旋转角度偏差、 曲面弧度偏差、 水平距离偏差、 竖向传递偏差以及其它质量问题。我们针对这些问题制定了检查合格标准:
1、 旋转角度偏差≤±2″ ( 国家标准≤±5″ 《工程测量规范》GB50026— )
2、 曲面弧度偏差≤±3mm ( 国家标准≤±5mm 《工程测量规范》GB50026— )
3、 水平距离偏差≤±3mm ( 国家标准≤±5mm 《工程测量规范》GB50026— )
4、 竖向传递偏差≤±2mm ( 国家标准≤±3mm 《工程测量规范》GB50026— )
根据自定标准为依据, 共调查400个点: 合格率为86.5%。具体调查结果见表3:
曲面弧形梁定位精确度因素调查统计表 表3
序号
检查项目
检查点数
不良频数
累计频数
不良频率
累计频率
1
竖向传递偏差
80
23
23
42.6
42.6
2
水平距离偏差
80
22
45
40.7
83.3
3
曲面弧度偏差
80
4
49
7.4
90.7
4
旋转角度偏差
80
3
52
5.6
96.3
5
其 她
80
2
54
3.7
100

合计
400
54
54
100
100
制表人: 张吉峰 制表时间: 7月20日
根据因素调查统计表的有关数据画出问题排列图( 见图3) , 以便于找出影响曲面弧形梁定位放线精确度的主要问题。

竖向传递 水平距离 曲面弧度 旋转角度 其它
偏 差 偏 差 偏 差 偏 差
图3: 弧形梁定位放线影响因素排列图
制图人: 制图时间: 7月20日
由上图能够看出影响”弧形梁定位放线精确度”的主要因素是竖向传递偏差和水平距离偏差。
五、 活动目标及可行性分析
1、 目标: 以我小组自定标准为依据, 将弧形梁的定位放线合格率提高到95%( 见图4) 。

图4: 活动目标对比柱状图
制图人: 制图时间: 7月31日
2、 可行性分析
1) 、 我公司领导非常重视本工程的施工质量, 精选专业人员组建了项目管理小组和创优实施班子, 对施工全过程进行策划和控制。
2) 、 本QC小组有丰富的活动经验, 由施工经验丰富的精英工程师和思维活跃具有高学历的技术骨干组成, 结构组合合理, 团队战斗力强, 参与放线人员都经过了多个项目的磨合实践, 具有丰富的实践和动手操作能力。
3)、 经过调查分析, 弧形梁定位放线精确度的不合格率为13.5%, 经排列图分析后, 主要问题已找出, ”竖向传递偏差和水平距离偏差”累计频率达到83.3%。如果我们将主要问题解决90%, 合格率能提高到96.6%, 其分析计算如下: [400-( 45-45×90%+9) ]÷400=96.6%。
经过以上分析, 我们认为只要加强过程控制, 在活动中开展质量攻关, 依靠全体小组人员的智慧, 制定对应措施, 根据自定标准合格率从86.5%提高到95%的目标值一定能够实现。
六、 原因分析
针对影响弧形梁定位放线精确度的主要因素竖向传递偏差和水平距离偏差, QC小组在 7月28日至 8月9日, 经过三次小组讨论研究分析, 总结了各类影响因素, 并制定了关联图( 见图5) 。

场地不平有物体障碍
线坠吊点误差大
测量人员配备不足

人员操作误差

测量放线过程障碍
测量过程控制不力
原始桩位不准确

放线人员在拉钢尺时用力不均

钢尺测长距离误差大
传递过程偏差
水平距离偏差
竖向传递偏差

恶劣天气影响

仪器使用前未校检
基点标志不清楚、 保护不当
基准点偏差

方案针对性不强

未采用CAD建立坐标系
未设置室内基准点

图5: 关联图
制图人: 制图时间: 8月10日

七、 要因确认
1、 要因确认计划
经过关联图的原因分析, 我们找出了影响弧形梁定位放线精确度的11个末端因素, 首先我们对11个
末端因素编制了要因确认计划( 见表4) 。
序号
末 端
因 素
确认方法
确认内容
标 准
负责人
验证时间
1
线坠吊点误差大
现场验证
线坠吊点测量受自然因素及人为因素影响情况
竖向传递偏差控制在2mm以内
崔兆坤
张吉峰
.8.12
2
原始桩位不准确
现场验证
经过专业人员用全站仪测设并复检原始桩位偏差
桩位坐标点偏差在3mm以内
颜文进
魏言苗
.8.12
3
未设置室内基准点
现场验证
是否设室内基准点
室内设置三个基准点
王怀芝
.8.13
4
基准点标志不清楚、 保护不当
现场验证
查看基准点处是否有明显标志和保护措施
有明显的标志和有效的保护措施
王怀芝
.8.16
5
未采用CAD建立用户坐标系
查看资料对现方案进行论证
利用CAD建立用户坐标系, 对主要节点, 标注明确坐标
曲面梁交点坐标明确, 准确率100%
邹军
孙晓
.8.13
6
仪器使用前未校检
现场调查
查看资料
对测量设备及有效证书进行检查
设备必须有校检证书, 并在有效期范围之内
张吉峰
.8.13
7
恶劣天气影响
调查查看
检查施工日志及相关测量记录
放线精度不受风力、 雨雪影响
邹军
.8.16
8
人员操作误差
现场验证
是否按规范要求操作
严格按照国家标准规范操作
崔兆坤
.8.14
9
测量人员配备不足
查看资料
检查测量人员到位与持证上岗情况
项目部测量人员配备到位, 全部持证上岗
卢长春
.8.11
10
场地不平有物体障碍
现场调查
检查作业环境
场地平整, 保证测量区域通视良好, 无测量障碍
徐启华
任乡伟
.8.17
11
放线人员在拉钢卷尺时用力不均
现场验证
用钢卷尺定位轴线时放样点的准确性
轴线坐标点偏差在3mm以内
徐启华任乡伟
.8.20
要 因 确 认 计 划 表 表4
制表人: 张吉峰 制表时间: 8月11日
2、 要因确认: 根据要因确认计划表, 我们QC小组对11个末端因素进行具体调查、 分析、 验证、 测试, 逐一进行要因确认。
末端因素一: 线坠吊点误差大
确认方法
确认内容
确认标准
确认人
确认时间
现场验证
线坠吊点测量受外界因素影响情况
竖向传递偏差控制在2mm以内
崔兆坤
张吉峰
.8．12
验证
情况
经过现场验证, 小组成员发现使用线坠吊点的方法受到风吹和施工线弹性伸缩影响较大, 误差最大能达到5mm。
结论
是主要原因
末端因素二: 原始桩位不准确
确认方法
确认内容
确认标准
确认人
确认时间
现场验证
经过专业人员用全站仪测设并复检原始桩位偏差
桩位坐标点偏差在3mm以内
颜文进
魏言苗
.8.12
验证
情况
经专业人员用全站仪测设并复检原始桩位偏差, 桩位坐标点偏差最大2mm均在允许范围内。
结论
不是主要原因

末端因素三: 未设置室内基准点
确认方法
确认内容
确认标准
确认人
确认时间
现场验证
是否设室内基准点
室内设置三个基准点
王怀芝
.8.13
验证
情况
在已施工完成的B#D#楼没有设置室内基准点, 而是利用控制线用线坠吊点向上引测轴线, 受到风吹等自然因素影响, 传递误差大。
结论
是主要原因

末端因素四: 基准点标志不清楚、 保护不当
确认方法
确认内容
确认标准
确认人
确认时间
现场验证
查看基准点处是否有明显标志和保护措施
有明显的标志和保护措施
王怀芝
.8.16
验证
情况
经现场检查验证基准点处用红色漆标志并盖有模板, 基准点周圈用实心砖砌筑并用细石混凝土填实, 现场保护很好。
结论
不是主要原因

末端因素五: 未采用CAD建立坐标系
确认方法
确认内容
确认标准
确认人
确认时间
查看资料对现方案进行论证
利用CAD建立用户坐标系, 对主要节点, 标注明确坐标
弧形梁交点坐标明确, 准确率100%
邹军
孙晓
.8.13
验证
情况
经过现场验证发现, 现场测量弧形放线时, 一直采用计算器计算的方法, 需进行专门的数据抄记、 输入计算等步骤 , 不但计算速度慢且过程繁琐重复, 易出现错误且不容易发现。
结论
是主要原因

末端因素六: 仪器使用前未校核
确认方法
确认内容
确认标准
确认人
确认时间
现场调查
查看资料
对测量设备及有效证书进行检查
设备必须有校检证书, 并在有效期范围之内
张吉峰
.8.13
验证
情况
我项目在工程开工前所有计量器具都进行校检确认, 将超出有效期的仪器送有关计量部门校正校检, 确保所有的测量器具均有校检证书, 且都在有效期范围之内。
结论
不是主要原因
末端因素七: 恶劣天气影响
确认方法
确认内容
确认标准
确认人
确认时间
调查查看
检查施工日志及相关测量记录
放线精度不受风力、 雨雪影响
邹军
.8.16
验证
情况
经现场调查及查看施工日志, 我项目的所有定位放线工作都是在天气气候允许条件下施工, 测量人员在五级风以上及雨天时, 未进行测量放线。
结论
不是主要原因

末端因素八: 人员操作误差
确认方法
确认内容
确认标准
确认人
确认时间
现场验证
是否按规范要求操作
严格按照国家标准规范操作
崔兆坤
.8.14
验证
情况
经现场调查验证, 工作人员均经过专项测量技术培训, 所有操作都是按规定的操作规程进行操作, 无违规操作现象。
结论
不是主要原因

末端因素九: 测量人员配备不足
确认方法
确认内容
确认标准
确认人
确认时间
查看资料
检查测量人员到位与持证上岗情况
项目部测量人员配备到位, 全部持证上岗
卢长春
.8.11
验证
情况
我项目的测量放线技术管理人员均具有专业上岗证, 且测量人员分工明确, 配置充分。
结论
不是主要原因

末端因素十: 场地不平有物体障碍
确认方法
确认内容
确认标准
确认人
确认时间
现场调查
检查作业环境
场地平整, 保证测量区域通视良好, 无测量障碍
徐启华
任乡伟
.8.17
验证
情况
经现场实地查看, 现场场地平整, 通视良好, 无障碍物影响测量。
结论
不是主要原因

末端因素十一: 放线人员在拉钢尺时用力不均
确认方法
确认内容
确认标准
确认人
确认时间
现场验证
用钢卷尺定位轴线时放样点的准确性
轴线坐标点偏差在3mm以内
徐启华
任乡伟
.8.20
验证
情况
经过现场验证发现, 现场测量放线时需要将钢尺拉直, 在划分轴线用50m长钢卷尺时, 由于不同的人、 不同的时间用力都不一样, 从同一根控制线的两端测量距离最大偏差达到5mm左右, 这样就造成轴线前后不平行, 直接影响曲面形状, 影响测量精度。
结论
是主要原因

3、 确认结果:
我QC小组全体成员经过对11条末端因素的分析、 确认, 找出了影响”异形建筑物弧形梁定位放线精确度”的主要因素有以下4条:
( 1) 未采用CAD建立用户坐标系; ( 2) 放线人员在拉钢尺时用力不均; ( 3) 未设置室内基准点; ( 4) 线坠吊点误差大。
八、 制定对策
QC小组针对以上原因进行专项研究, 制定下列对策措施表:
影响因素对策措施表 表5
序号
要 因
对 策
目 标
措 施
完成时间
地 点
负责人
1
未采用CAD建立用户坐标系
用CAD建立用户坐标系
所有数据准确无误
经过 AutoCAD 建立控制点数据库, 主要是各点的坐标, 供外业测量时直接调用。
.8.21-
.8.23
技术办公室
崔兆坤
张吉峰
2
放线人员在拉钢尺时用力不均
采用全站仪定位放样坐标点
将各控制点偏差控制在3mm以内

利用全站仪坐标放样定位柱子所在轴线交点与各圆弧相切交点。利用AutoCAD的标注功能把圆弧两端点连接, 然后把该段弦以50cm等距分割, 标注出弧形梁分割点与过分割点垂直于弦并交梁内边线的点的长度和弦的长度。
.8.24-
.8.25
现场
邹军
张吉峰
3
未设置室内基准点
在室内设置基准点
在一层设置三个基准点, 误差控制在3mm以内
利用全站仪将坐标点引测到一层室内地面, 作为向上引测轴线的内控点。
.8.24-
.8.27
现场
颜文进
徐启华
4
线坠吊点误差大
用全自动激光垂准仪
相邻两投点间距误差控制在2mm以内
将垂准仪支设在内控点上, 调整好把点投测到上层工作面上。
.8.26-
.9.3
现场
崔兆坤
邹军
制表人: 张吉峰 制表时间: 8月21日
九、 对策实施
1、 针对要因一: 未使用CAD建立用户坐标系
实施一: 组织建立用户坐标系
由我项目CAD能力很强的技术骨干根据图纸对楼进行总平面图绘制, 然后根据工程总平面图建立用户坐标系( 见图6) :
( 1 ) 以已知点 P1 、 P2为控制点, 根据建筑物与两点之间的关系在 CAD 中按比例尺寸画出定位图, 为方便数据的输入及精度的要求, 确定以米为单位, 精确至 0. 001 m 。
( 2 ) 根据建立的用户坐标系, 利用 CAD 中的查询及自动捕捉功能得到建筑物各主要控制点的坐标。

图6: 一层平面坐标图
制图人: 制图时间: 9月4日

效果检查: 经过使用AutoCAD的查询及自动捕捉功能, 各控制点的坐标都能准确无误快速的计算出来, 采用抽样法对其中任意两点进行校核, 经计算( ) 所有坐标准确无误。
2、 针对要因二: 放线人员在拉钢尺时用力不均
实施二: 使用全站仪
1、 由看仪器, 张吉峰持后视棱镜。以 P1 为测站点、 P2为后视点,输入测站点和后视点坐标, 建立坐标系, 然后根据全站仪的坐标放样功能( Coordinates lofting function) , 逐一放出各控制点的坐标。坐标放样时, 确保观测屏幕上的显示值小于等于3mm。
2、 由利用CAD的标注功能把圆弧梁两端点相连接, 然后把该段弦AB以500mm等距分割, 标注出分割点至与该段弦垂直相交于弧形梁交点之间的距离。然后由任乡伟协助颜文进进行现场放样, 用拐尺放出弦AB间弧形梁上的主要控制点, 然后用直线将相邻两点连起来, 作为弧形梁的控制线。
放线示意图( 见图7) :

图7: 放线示意图
制图人: 张吉峰 制图时间: 9月6日
效果检查: 我项目专门配备了KTS-440全站仪, 在使用过程中能精确快速的对各控制点进行放样定位, 根据复测检查, 轴线偏差最大2mm。
3、 针对要因三: 未设置室内基准点
实施三: 设置室内基准控制点
根据已建立的用户坐标系, 利用P1、 P2作为向上引测轴线的室内基准控制点, 为便于校核, 可另选择距离适中的弧形梁圆心P3点, 作为校核使用。

图8: 室内基准控制点示意图
制图人: 张吉峰 制图时间: 9月13日
效果检查: 经现场检查, 3个室内基准控制点距离适中, 经校核, 误差≤2mm。
4、 针对要因四: 线坠吊点误差大
实施四: 利用激光铅垂仪竖向投侧
1) 在首层轴线室内基准控制点上安置激光铅垂仪, 利用激光器底端所发射的激光束进行对中。
2) 在上层施工楼面正对控制点P1、 P2、 P3处预留150mm×150mm 的洞口, 放置接收靶( 接收靶由 300 × 300 × 5mm 有机玻璃制作而成) 。
3) 启动激光器发射铅直激光束, 经过发射望远镜调焦, 使激光束汇聚成红色耀目光斑, 投射到接收靶上。
4) 移动接收靶, 使靶心与红色光斑重合, 固定接收靶, 并在预留孔四周作出标记, 此时, 靶心位置即为轴线控制点在该楼面上的投测点。

图9: 控制点投测示意图
制图人: 制图时间: 12月5日
5) 利用全站仪坐标放样功能, 复测校核三个投射内控点的坐标, 然后定位放样所有控制点坐标。
效果检查: 经复测校核, 任意两投测点的轴线间距误差均控制在2mm以内。
十、 效果检查
1、 12月28日, 我小组成员按自定标准对测量完成的楼1、 2层曲面梁定位轴线进行了效果检查。经对策实施后, 弧形梁定位放线合格率达到了96.5%, 超过了课题目标95%, 完成了本次活动的目标。检查结果见表6:
效果检查表 表6
序号
检查项目
检查点数
不良频数
累计频数
不良频率
累计频率
1
竖向传递偏差
80
2
2
14.3
14.3
2
水平距离偏差
80
2
4
14.3
28.6
3
曲面弧度偏差
80
3
7
21.4
50
4
旋转角度偏差
80
3
10
21.4
71.4
5
其它
80
4
14
28.6
100

合计
400
14
14
100
100
制表人: 张吉峰 制表时间: 12月28日

经过对策实施后, 轴线偏差值≤3mm的点数占到了85%( 见图10) , 弧形梁定位放线精确度显著提高。

图10: 轴线偏差分布范围示意图
制图人: 制图时间: 12月29日

一层弧形梁定位验线记录 二层弧形梁定位验线记录
2、 实施效果
1) 、 社会效益
经过QC活动提高了工程质量, 为我公司赢得了良好的社会声誉, 受到了建设、 监理单位及当地群众的一致好评, 为开拓鲁南建筑市场创造了有利条件。
2) 、 经济效益
经过采用全站仪、 激光铅垂仪结合AutoCAD定位放线法, 提高了工程定位放线精确度及测量效率, 缩短主体施工工期6天。经测算:
节约工程成本:
周材租赁费: 5580元/天; 机械使用费: 2320元/天
( 6580元/天+3320元/天) ×6天=59400元
采用新式测量仪器的投入费用:
KTS-440全站仪: 12400元; 激光铅垂仪: 2200元
12400元+2200元=14600元
本次活动共计节约费用: 59400元-14600元=44800元

进度证明 经济效益证明

经过QC活动从五个方面做了自我评价表和雷达图( 见表7、 图11) 。

自我评价表 表7
项目
自我评价表
活动前
活动后
质量意识
3
5
个人能力
4
5
QC知识
3
5
解决新问题能力
3
4
团队精神
4
5
图10: 个人评价雷达分布图
制表人: 制图时间: 12月31日 制图人: 张吉峰 制图日期: 12月31日
十一、 巩固措施
1、 QC小组将活动中有关”提高异形建筑定位放线精确度”的有效措施加以归纳、 整理, 编制《异形建筑物弧形梁定位放线作业指导书》, 编写成企业工法作为后续同类工程施工的指导依据, 在全公司进行学习和推广。
2、 巩固期内检查
1月4日, 我QC小组对楼5层弧形梁定位放线精确度进行了随机抽查, 检查结果见表8:
效果检查表 表8
序号
检查项目
检查点数
不良频数
累计频数
不良频率
累计频率
1
竖向传递偏差
80
1
1
9.0
9.0
2
水平距离偏差
80
2
3
18.2
27.2
3
曲面弧度偏差
80
3
6
27.3
54.5
4
旋转角度偏差
80
2
8
18.2
72.7
5
其它
80
3
11
27.3
100

合计
400
11
11
100
100
制表人: 张吉峰 制表时间: 1月4日
从检查表能够看出, 巩固期内弧形梁定位放线精确度的合格率达到了97.3%, 施工质量效果稳定性保持良好。
十二、 总结及下一步打算
1、 经过这次活动增强了技术人员解决问题的能力, 为类似工程积累了丰富的施工经验。
2、 在今后的工作中我们将坚持开展QC小组管理活动, 解决实际施工中遇到的问题, 使施工质量逐渐提高, 使工程质量有可靠的保证。
我QC小组的下一个活动课题是”提高异型建筑物曲面外墙干挂石材外观质量”。