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高层建筑钢结构安装测量 | |||||
[摘要]本文结合上海浦东国际金融大厦工程阐述了高层建筑物钢结构施工安装过程中的测量工作,对引点产生的误差采用伪逆自由网平差方法进行处理,提高了控制点的精度,开发了一套由便携机和全站仪组成的实时钢结构放样测量系统。该系统具有快速、灵活、准确的特点,不仅提高了生产效率,而且达到了对资料的计算机化管理。 一. 工程背景 式中,n为观测值个数,m为未知数个数。 坐标近似值采取底层控制点的已知坐标,在伪逆平差时保持了这些点的重心坐标以及各点到重心坐标的±1mm向径加权方位角以该向径距离平方为权的带权平均数保持不变。实际平差时获得的各点精度均小于,从而保障了施工测量放样的精度,以此作为本楼层细部平面放线的依据。由于引上来的点为空心,无法测定其高程,高程标志一般放置于核心筒的封面上,用钢尺传递高程时,在进行放样时,安置仪器于控制点上,仪器横轴的高程可以由全站仪视线水平读取标尺的读数获得,这样就可以进行三维坐标的放样。若引点不够多,或楼层形状改变时可由已有的控制点加密出一些新的控制点,然后再进行引点。 三. 钢结构安装实时测量系统 针对常规测量存在的问题,采用VB和ACCESS数据库相结合开发了Windows95下的实时钢结构测量系统,系统采用便携式计算机与全站仪相连,通过放样程序操纵全站仪进行测量,自动取得测量数据,计算显示出点位和纠偏信息,当偏差满足要求时就可以将测量的数据存入数据库进行管理、绘图打印报表等。下面分别对实时钢结构测量系统中的几个问题进行阐述。 1. 临时控制点的测定方法与精度 楼层施工时,纵横钢梁较多,视线经常被挡,因此仅在几个引测的控制点上难以满足施工测量的需要。根据现场情况选定合适的位置,既能看到已知点又适合施工放样。首先控制点坐标可以由以下几种方法测定:一是极坐标法,需在已知点上设站测量边长和角度,该种方法其误差一般不受控制点网形的影响,误差主要来自角度和边长的测量误差,一般其点位的误差可达到2-3mm。二是采用前方交会方法,需在两个已知点上放置仪器,且待定点的点位误差受网形的影响较大。三是仪器直接放在待定点上进行距离交会,其点位误差同样受网形的影响很大,当待定点位于以两个已知控制点为直径的圆周上时,其误差 2.钢柱中心坐标的计算 上海浦东国际金融大厦的钢结构有两种,一种是空心的圆柱钢管,一种是H型钢柱。无论是空心圆柱还是H型钢柱一般都无法直接观测柱顶与柱底中心,因此只能通过观测其他位置来计算中心点的坐标,下面分别阐述空心圆柱钢管H型钢柱中心坐标测定和计算方法。 Z为仪器横轴高程。 H型钢柱放样如图2所示,b c为反光贴片,与H型钢柱线相对称放置,其距离S可在贴片上测得,d点在与b c相垂直方向延伸H型钢柱宽度的一半Sdo即为钢柱的中心位置,Sdo可根据H型钢柱的尺寸来定,是可以得到的已知数据。 以上得到了圆钢柱和H型钢柱在反光贴片处的中心点坐标和高程,要得到柱面与柱底高程,只需在上述点的Z坐标上加或减相差距离即可。 3.系统的工作流程 图3 系统工作流程 在放样时计算机屏幕上有四种数据,第一种是控制点的资料,包括点名、坐标等信息,可直接从数据库中得到,即选择控制点及方向点点名即可调出其坐标,第二种数据需人工输入,如仪器高、贴片距圆柱顶面距离S、圆柱半径R、H型钢柱的宽度do以及两贴片距离bc ,第三部分是全站仪测量数据,如全站仪瞄准圆柱的左边、右边、贴片的相对方向控制点的水平角及贴片观测的竖直角等,第四部分是放样点的坐标和观测结果等,其中放样点的坐标可通过选择放样点的点名,由数据库直接调出,实测坐标由程序自动计算得到,并给出偏差数据,进而指挥施工安装,当偏差符合要求,便可将数据存至数据库,该点的放样即告完成。在放样一个钢柱时通常要测定顶点和底部的坐标,测量时,一般在距钢柱的底部和顶部各一定距离设置反光贴片,根据反算的两点坐标可计算钢柱的垂直倾斜度。 4、实时钢结构放样测量软件的特点 与常规测量模式相比,利用实时钢结构放样软件进行施工测量具有以下特点: (1)实现了全站仪与计算机的双向通讯。一般的测量放样计算是由人工将观测结果输入到计算机或计算器进行计算,本系统利用了计算机与全站仪直接连接的双向通讯,由便携机发指令给全站仪进行测量,全站仪的测量数据自动传输到计算机内存中。系统中全站仪测量主要利用了模式:一种是测量斜距、垂直角、水平角,该种模式需要用反光贴片,面在测量圆钢管柱的左右边缘的方向时没有反光贴片,因此只能用水平角测量模式。圆钢管柱放样用到两种模式,H型钢柱只要第一种模式即可。测量人员只需要按计算机屏幕的提示,将全站仪瞄准相应目标,点取相应的按钮即可。避免了数据抄记、输入过程中的错误,简化了外业步骤。 (2)实时计算出点位坐标和偏差信息。在计算出测点坐标的同时,结合放样点理论坐标进行反算,马上得出建议、纠正量,便于指挥放样工作。 (3)建立了控制点、放样点以及扩实测数据的数据库,能方便地进行点位坐标以及实测资料的查询、管 理,能进行图表的自动生成。 (4) 适用于复杂形状、复杂环境的钢结构安装测量。 四、结束语 钢结构施工中,很重要的一点就是要将钢柱的顶部和底部高精度地放样在设计的点位上,而且要求迅速、可靠,不影响施工进度。经典的经纬仪加钢尺测量法是目前钢结构测量校正所采用的普遍方法,其原理简单、直观,容易被大多数人所接受,但细部放线工作较多,工作较大,对现场的通视条件要求较高,不仅耗费大量的人力、物力,而且效率较低。在高新技术日益发展的今天,全站仪和电子计算机得到了广泛的应用,运用接口技术使二者相连,建立一套完整的全站仪实时测绘系统对钢柱进行测量校正是非常必要的,上海浦东国际金融大厦进入标准层(39层)施工阶段时,对常规方法与钢结构实时测量系统进行了比较,结果说明该系统不仅提高了工作效率,而且提高了钢结构放样的精度。参考文献 1、 姚连璧, 金国雄. 形变观测数据库与基本数据处理系统.水利水电测量,1992(2) |
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