弧形放样工法(2).doc

弧 形 放 样 工 法

——极坐标与电脑放样、模板定位等方法的综合运用

目 录

1、 前言…………………………………………………….2
2、 技术特点……………………………………………….3
3、 使用范围……………………………………………….4
4、 工艺原理……………………………………………….5
5、 施工工艺特点及操作要点…………………………….6
6、 材料与设备…………………………………………….7
7、 质量控制……………………………………………….8
8、 安全措施……………………………………………….9
9、 环保措施……………………………………………….10
10、 效益分析……………………………………………….11
11、 应用实例……………………………………………….12

弧形放样工法
——极坐标与电脑放样、模板定位等方法的综合运用
1、 前言：
随着现代化建筑的不断发展及大型钢结构运用，使得建筑物结构形式越来越多元化、科技化和立体化，其外在造型也越来越丰富、新颖和多样。随着设计者对建筑美的不断追求，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、S形等，其中椭圆形建筑物外形较为美观、富有动感，较多地用于体育馆、体育场、科技馆、歌剧院等大型公共建筑上。由于结构特殊的建筑在工种难度较大且不易施工，使得设计师只能望而却步。
由于椭圆形建筑物施工放线比一般矩形、圆形等简单几何图形要复杂，因此测量放线方法不一，有的方法很繁琐，精准度也难以得到保证。本工法是一种采用全站仪和计算机AUTOCAD软件极坐标辅助法及配模定位法，从而快速准确地完成椭圆形平面定位放线，并通过一个在施工程实例加以说明。该工法具有一定的推广应用价值。
2、技术特点
（1）测量精度高、速度快、内业计算量小；根据椭圆形或弧形平面位置，建立坐标系，借助计算机AUTOCAD强大的运算功能，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建筑坐标，再采用全站仪快速完成轴线点定位，从而降低了定位放线的难度，提高了放线工作的速度和精确度。
（2）受外界施工条件影响少，便于检查和纠正；由于能及时得出坐标和偏差信息，既降低测量施工的难度和强度，还可以结合放线点坐标进行反验算，随时纠正偏差量。
（3）适用性高，便于操作，在施工现场运用矢高法进行模板配置及钢筋制安，可造作性较强控制方便、简单。
（4）建筑物模拟具体，配模及定位方式简单；利用AUTOCAD绘图及天正辅助软件进行建筑物空间模拟、模板翻样、钢筋绑扎控制及翻样、控制点模拟测算，以矢高法为主要配模方式，运用矢高法进行钢筋的翻样及下料配制计算分布钢筋的位置及梁箍筋的位置，过程简单，工作量小。
（5）水准点控制灵活方便、无局限性，可任意角度和地点建立控制轴网且精度高符合简单。
（6）定位准确，操作简单，借助铅垂仪投测梁底模与控制点重合，便于确定梁结构尺寸，及时定位安装且符合方法简单精准。
（7）通风预埋管一次性成型，方便施工，节省安装费用。
适用范围：
此工法适用于异型结构、组合型结构、钢结构、（椭圆形）弧形结构及空间结构复杂的大跨度弧形结构建筑物的施工定位放样与模板配置、钢筋箍筋定位控制、分布筋排列间距控制。

工艺流程：
根据城市规划部门提供的基准点坐标（运用EXCEL计算结构控制点极坐标水准点）——根据建筑物轴网图用AUTOCAD建立建筑物极坐标轴网——现场放样水准点（导线桩）——根据水准点放样控制点——放样建筑物极坐标轴网——利用解析几何确定弧长、弦长、圆心角——确定圆弧控制点及现场放样控制点——矢量法配置梁底模、定位安装（通风预留孔洞一次性成型）——弧形梁钢筋定位、确定箍筋间距、分布筋排列————验收复核。
施工工艺流程及操作要点：
开工前首先进行平面控制网的布设，我们采用了极坐标导线轴网。建立首级平面控制网：根据现场条件，我们以业主（城市规划部门）提供的城市控制点进行引测，建立了平面建筑物极坐标控制轴网，控制点要位于建筑物以外地质较好且易于保护的位置。测量采用excel2003、AUTOCAD2013和天正8.5软件对测量所需要数据进行计算及绘制极坐标轴网，并绘制测量放样详图。
具体使用方法是:
(1)先用AUTOCAD2013和天正8.5软件按1：1的比例将建筑物轴网定位平面图绘出，然后绘制出所需要的放样详图，根据水准点坐标及EXCEL计算的结构控制点极坐标水准点，再用天正8.5的坐标标注功能进行坐标标注，先选择2个（或2个以上的）已知水准点进行标注，然后把基准点的坐标先输入，再对所需要的轴线交点或测算的水准控制点位置进行标注，接着用坐标检查功能进行相对于已知基准点的所有坐标进行自动检查，简化了繁琐的计算过程，这样就能利用电脑绘制适合现场需要的建筑物主轴线和弧形各节点相对尺寸极坐标放样详图。
(2)将全站仪架设在一个控制点上，反射棱镜假设在另一控制点，先根据计算机所绘制的控制点坐标图，把需要放样的坐标坐标数据用手工输入全站仪的内存或通过文件上传保存在仪器里的内存里，开启仪器的放样程序，然后调出内存里的放样坐标点，此时仪器自动计算出仪器 所在点与放样点的水平夹角及到放样点的水平距离等，然后转动仪器直至仪器水平角度显示为±0°00′00"再把反射棱镜放在仪器所观测的方向进行测量，即该反射棱镜点的点位就是所需要的放样点的坐标，同理逐次放出其他所需要的控制点建立平面控制轴网。
（2）遵循“先整体、后局部”的原则，首先建立平面控制轴网，依据“先地下、后地上”的原则，纵横方向采用井字形平面控制网，椭圆形采用极坐标放样建立射线形轴网进行定位。（建筑物的主控制点、主轴线，需经反复校核检查，平均每月观测校核2次，确保准确无误。）
（3）层高控制点通过引测在主楼内建立控制点，上层楼板施工时留预留洞，用铅垂仪把控制点引到逐层楼板上，再把全站仪架在控制点位置进行弧形控制点放样。
（4）对于结构施工，测量上通常要求放“五线”，即轴线、两道边线、两道控制线。我们结合圆柱的特点，放样圆柱子轴线（射线轴网）、圆柱边线（圆柱20cm控制线，射线轴线的圆柱直径及圆柱轴线相互垂直的4个端点，圆柱模板安装时对应4个相互垂直的直径控制点进行安装，如无圆柱模可以制作圆柱模具。）
（5）运用矢高法与反矢高法模板配置及安装
对于大量的圆弧梁，这些梁跨度大，形状不规则，相交部位多，无法制作和使用模具，可利用矢高法配模及定位。
矢高法的工作原理简而言之就是“以折带曲”，其理论依据来源于数学上的微积分，即将一段曲线分成若干段折线，段数分的越多，这些折线就越接近于曲线的形状。所分段数趋近于无限，折线的形状也就无限接近于曲线的形状。但是为了保证进度提高工效，不可能将段数分的过多，因此在实际施工过程中，我们将所等分的每段直线根据曲线半径值控制，一般采用整数所形成的玄曲差均应≦4mm，这样既保证了施工速度，又最大限度的保证了弧形曲线形状的精确。
结合施工现场特点，有些地方无法使用矢高法，比如要做弦长的地方堆满杂物，或者该处结构无楼板、室外弧形线条及立面结构，则只能对矢高法加以改进，即“反矢高法”。
（6）根据矢高法等分的节点，进行梁钢筋定位控制，确定等分点节点，然后进行间距等分、排列控制间距，绑扎钢筋箍筋位置，箍筋排列，及分布钢筋的间距等分。
（7）一次性预埋管道成型技术：施工时我们先计算出通风管道及预留管道的坐标，在底模上用全站仪放出吊帮位置线、定出每个通风孔及预留管道口的位置，然后与吊帮底模一次浇筑混凝土成型。
（8弧形结构，坐标验算，采用电脑AUTOCAD放样。对工程导线点的坐标、圆弧结构的部分坐标测设数据大量使AUTOCAD来计算，再配合excel编制公式计算复合，参照二者结果相差控制在±1mm以内，完全可以放心使用。
综上所述，工程施工测量综合运用了以上介绍的多种方法，缩短了放样时间、对提高工程施工速度起到了保证作用。该放样方法在临夏体育馆甲方及监理的多次验线中，控制网的边长相对误差≤1/1000；测角中误差≤20"；外廓主轴线放线≤15mm，精度均满足规范要求。
材料与设备
1、一台计算机和AUTOCAD软件，天正建筑软件、办公软件。
2、全站仪一套，激光铅锤仪一套、通信设备四套以上、50m、100m钢卷尺。
劳动力组织：
序号
工种
分工安排
工作内容
备注
1
测量工程师
测量总指挥
负责测量现场工作及测绘成果检测

2
技术员
绘图及辅助测量
进行现场控制点定位及放样详图的绘制，验算控制点的准确性

3
测量员
现场测量
负责现场水准点引测，维护，控制点放样及仪器检查维护

4
跑镜员
水准点标记
配合统计员做好测绘成果统计，现场水准点的保护，控制点的标识

质量控制
质量标准
为保证误差在允许限差以内，各种控制点测量必须按《城市测量规范》值＞20m 1/7000（相对误差）；≤20m ±3mm。
各种结构控制线相对于轴线＜±3mm。
3、标高小于±5mm。
4、垂直度层高≤5mm，全高1/1000且不大于3mm。
测量进行
仪器各项限差符合同级别仪器限差要求。
2、钢尺量距时，对悬空和倾斜测量应在满足限差要求的情况下考虑垂曲及倾斜改正。
3、标高抄测时，采取独立施测两次法，其限差为±3mm，所有抄测应以水准点为后视。
4、垂直度观测：若采取吊线坠时应在无风的情况下，如有风而不得不吊线时，可将吊线坠置于桶内。

5、细部放样应遵循下列原则
用于细部测量的控制点或线必须经过校验。
细部测量坚持由整体到局部的原则。
井字形轴网的必须校正对角线。
方向控制尽量使用距离较长的点作为后视点。
所有结构控制线必须清楚明确。
安全措施及水准点维护
严格贯彻执行国家颁发的《建筑安装安全技术操作规范》及《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33­86)、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46­88)、《建筑施工安全检查标准》（JGJ59­2011）、《施工现场应急预案》。
成品保护
1、对测量基准点进行维护，一般采用钢管维护，严禁被破坏，主体结构中的控制点同时做好警示标志。
2、对于测设的各轴线、标高点，在基础施工时标注于控制桩上，结构施工时则用油漆刷（喷）与框架柱或剪力墙上。
3、仪器必须置于专业仪器柜内，仪器柜必须干燥、无尘土，使用完毕后，必须进行擦拭，并填写使用情况表格。仪器在运输过程中，必须手提、抱等，禁止置于有振动的车上。仪器现场使用时，测量员不得离开仪器。水准尺不得躺放，三角架水准尺不得做工具使用。
4、所有测量资料必须收集整理统一编号，分类装订成册。
效益分析：
工作效益：
（1）、精度高：抽测了基础、独立柱基础等总共200个轴线点位，均在规范允许偏差内，基础轴线最大偏差仅5mm，墙、柱、梁轴线最大偏差3mm。
（2）、速度快：在完成内业制图及标注、测量、统计后，基础测量放样在有一天内完成了。
经济效益：
全站仪的费用比较高，及基本要达到上万元甚至几万元，但使用过后相比较经纬仪等在复杂建筑测量中效率将会有明显提高。
社会效益：
通过在计算机AUTOCAD软件中精确绘制建筑施工图，再通过天正软件中的标注功能对各已知的设计制点进行极坐标方式定位，然后在实地测量时，根据确定的测量基准点，使用全站仪直接输入极坐标进行放样测量，基本达到信息化测量要求，得到监理、建设单位的好评。本工法在椭圆形、圆弧形等各种形式的复杂建筑，以及各种形式的构筑物施工放线、测量中将会有很好的推广前景。
应用实例
临夏体育馆建设项目实例
参考文献：
《解析几何》、《GB50026-2007工程测量规范》、《建筑业十项新技术》（10版）、《GB 50666-2011 混凝土结构工程施工规范》、《城市测量规范CJJ T8-2011》
1. 弧长公式: l=(n/180)*pi*r,l是弧长,n是扇形圆心角,pi是圆周率,r是扇形半径
2.圆心角为n°：n°＝l/r (单位:rad; 1rad=180/pi）
3.弦长公式：a=2rsinn（n是扇形圆心角,r是扇形半径,a是弦长）