复杂组合曲面钢筋混凝土屋面的三维放样施工技术.pdf

图1礼堂效果图 曲面 斜面2 斜面1 广东土木与建筑 GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2013年4月 第4期 APR 2013 No4 1项目技术难点分析 茂名市第一中学新校区礼堂项目，结构总高度 16.2m ，共 2层，建筑总长76.8m、总宽62.4m，总建筑 面积6957.4m2。该建筑物造型独特，将岭南建筑与现 代建筑风格完美融为一体，其完成效果如图1所示。 该屋面为钢筋混凝土结构（由一曲面被两斜面切割 而成，呈空间复杂曲面状），其造型分析如图2所示。 在施工前应对该组合曲面屋面进行放样，计算 出施工图中各纵横轴交点作为控制点，以便施工放 样。 而如何对该屋面结构进行放样及应选择何种放 样方法，成为技术放样时遇到的最大难题。 课题组 经多方考虑，对拟采用的放样方法进行了对比分析， 考虑（拟选用放样方法对比分析见表1），采用计算 机三维建模技术对屋面结构进行整体精确放样,测 出所有控制点的空间位置。 2建模及放样数据计算 利用AutoCAD与SketchUp建立屋面结构模 型，并建立独立坐标系，以（1）（A）点（0，0，16000） 为例，如图3所示。 复杂组合曲面钢筋混凝土屋面的三维放样施工技术 陈建航何嘉伟陈一乔 （广东省建筑工程集团有限公司广州510635） 摘要：某中学新校区礼堂屋面造型独特，采用钢筋混凝土结构，为一曲面被两斜面切割而成的空间复杂曲面状。 通过建 立整个屋面结构的三维模型，可直接计算出施工图中各纵横轴交点坐标，确保了该复杂造型屋面施工的准确性，同时缩短了工 期，降低了施工成本，对类似工程施工具有较好的指导作用，具有较好的推广应用价值。 关键词：测量； 组合曲面； 三维模型 图2礼堂屋面示意图 訵切割 訳曲面訴斜面 訶模型 斜面1 斜面2 斜面1 曲面 斜面2 屋顶曲面 斜面1 斜面2 屋顶曲面钢网架安装位置 3D Modeling Surveying Technology for Reinforced Concrete Composite Surface Roof Chen JianhangHe JiaweiChen Yiqiao （Guangdong Construction Engineering Group Co.，Ltd.Guangzhou 510635，China） Abstract：Certain composite surface roof of a high school made of reinforced concrete，which was a curved surface cut by two slope， and it was too complicated for surveying setting-out. Through the establishment of roofing structure of 3D model，we can directly calculated intersection point coordinates of the vertical and horizontal axis in the construction drawing，which helps us to make construction correctly， shorten the period，and reduce the cost. So it plays the role of guidance and promotion of good application prospects for similar construction. Keywords：surveying；composite surface；3D model 35 表2礼堂屋面标高统计表 W轴线 1轴轴线 W轴梁 V轴线 V轴梁 P轴线 R轴梁 Q轴线 N轴梁 1 N轴梁 1 L轴梁 1 R轴梁 K轴梁 K轴梁 H轴梁 1 K轴梁 1 H轴梁 1 G轴梁 G轴线 F轴线 E轴线 1 B轴梁 B轴线 A轴线 B轴梁 A轴梁 15轴轴线1轴梁2轴梁3轴梁4轴梁5轴梁6轴梁7轴梁8轴梁9轴梁10轴梁11轴梁12轴梁13轴梁14轴梁15轴梁1 1轴梁1 2轴梁1 3轴梁1 4轴梁1 5轴梁1 6轴梁1 9轴梁1 13轴梁 梁高（ mm） 梁高（ mm） 1000 800 500 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 500 800 1000 800500700700700700700700700700700700700800800800500500500800100010001000 轴号 图3组合曲面屋面结构模型 平面图由AutoCAD绘制并调整 并导入Sketchup 制作结构三维模型 钢网架光棚按施工图用Sketchup 图5组合曲面屋面控制点测量局部示意图 訳 髿鬆轴 訴 轴 表1拟采用的放样方法对比分析结果 工作方法工作原理工作评价 对两斜面一曲面建立积分方 程，求出X，Y坐标所对应的 Z坐标，从而（换算）得出控 制点坐标。 解积分 方程 计算工作量大， 方法 复杂且不易理解，对 操作人员基础知识要 求高，计算结果精确 根据施工图多次绘制正、侧 立面图及平面图， 以便计算 每条轴线的控制点，从而（换 算）得出控制点坐标。 画法几何 绘图工作量大，方法 简便易理解，计算结 果准确 建立整个屋面结构的三维模 型 （按设计意图切割而成）， 施工图中各纵横轴以平面表 示，可直接量出控制点坐标。 三维建模 简明易懂，直观性强， 对计算机硬件配置要 求高，计算结果精确 陈建航等： 复杂组合曲面钢筋混凝土屋面的三维放样施工技术APR 2013No42013年4月第4期 建模完成后，以平面表示各纵横轴，则其交点为 相应控制点，然后使用Sketchup工具栏中的“测量” 工具，可直接量度出屋面控制点、结构梁板底部 相对于16.0m的相对高度，如图45所示。 屋面控制点及梁位标高统计见表2。 图4组合曲面屋面控制点测量整体示意图 屋面三维模型 与屋面模型相交的平面为轴线， 纵横轴线与模型之交点即为控制点X方向 Y方向 36 图6鬀鬄处KL15模板支撑布置图 广东土木与建筑APR 2013No42013年4月第4期 3现场放样 通过屋面结构的三维模型，计算出以屋面各轴 相交形成的十字轴线点（控制点）的三维坐标以及各 梁底、板底标高，为现场放样与搭设模板支撑提供数 据支持。 在已完工的礼堂北面高二教学楼以及礼堂西面 的高三教学楼屋顶搭设高于礼堂的观测平台，用高 精度无协作目标电子全站仪测量三维坐标进行控 制。无协作目标电子全站仪应用于空间定位和放样， 因其不需要反射棱镜，故无论曲面位置多高，造型多 复杂，坡度多大，操作时只需瞄准控制点即可得出的 其空间坐标，如图6所示。 此外，本工程模板支架采用镀锌钢管搭设模板 支撑体系， 利用已完成的挑檐平台架设水准仪，将 +16.0m，+18.0m，+20.0m标高用胶纸贴于模板支撑 立杆上。 此处利用挑檐处已完成的结构挑板架设水 准仪，可利用钢管上的已知标高点，用钢尺传递标 高，并与柱筋传递标高数据相互检查，大大减少了测 量过程中的外界因素对测量结果的影响，提高了现 场测量的速度，如图7所示。 再利用钢管已知标高点进行放线。 首先在柱模 上确定与梁交接处的梁底模模板面标高，再根据各 处梁高确定屋面板模板面标高。 支撑钢管顶部利用 可调顶托，可以较精确地调整梁、板的模板高度。 每 段梁、板模板完成后，利用下方钢管中已知标高点， 可校核各处标高。 4结语 该技术在茂名市第一中学新校区礼堂工程的复 杂组合曲面钢筋混凝土屋面施工中得到成功应用， 创新地将计算机建模放样技术应用在复杂造型的钢 筋混凝土结构施工中，结合无协作目标电子全站仪测 量放线技术，解决了复杂组合曲面钢筋混凝土屋面放 样的难题，确保了该复杂造型屋面施工的准确性，改 变了传统的混凝土结构施工测量放样方法， 在计算 放样数据时既避免了用常规方法进行传统手工计算 所带来的繁琐和计算误差，且简便易行，大大提高了 施工测量放样的速度， 现场放样时降低了测量人员 高空作业的危险性。 本技术对类似复杂造型的钢筋 混凝土结构施工项目均有一定的借鉴意义和推广应 用价值。 图7礼堂三维坐标观测点布置图 观测平台 高三教学楼 礼堂 高三教学楼 118.8m 65.1m 23.50 24.05 24.00 23.55 23.55 （高于礼堂屋面） 观测平台 （高于礼堂屋面） （上接第54 页） 水泥混凝土路面滑模摊铺技术，机械化程度高， 工艺技术先进，施工速度快，通过科学的施工管理， 严格控制每道工序，精心施工，使水泥混凝土路面的 高等级公路性能大为改善。 参考文献 1JTG F80 1-2004公路工程质量检验评定标准S 2JTG F30-2003公路水泥混凝土路面施工技术规范S 3JTJ T037.1-2000公路水泥混凝土路面滑模施工技术 规范S ! 37