高层建筑施工上部结构垂直度检测的几种方法

高层建筑施工上部结构垂直度检测的几种方法李新同【摘要】对高层建筑在施工、结构封顶、竣工验收等阶段上部结构垂直度的常用几种方法，并结合工程实例，用不同的检测方法作了精度分析与比较。【关键词】上部结构垂直度；垂准仪；主控点；竖向投影【Abstract】Afewexamingmethodsareintroducedfortheupperstructuralperpendicularityinconstruction,structureandprojecttobecompleted,checkandacceptanceetc.intall-storeybuilding.Bysomeprojectexamplestheirprecisionanalysesandcomparisonsarecarriedoutbythedifferentexaminingmethods.【Keywords】upperstructuralperpendicularity；plumbingapparatus；mainmonitoringpoint；verticalprojection1垂准仪传点控制法(内控法)图1为一高层建筑某待测楼面平面图。轴线交点，A1、A5、E1、E5为立柱中心，ZK1……ZK4为底层四个主控点在此楼面上的投影，它们是用垂准仪通过预留孔传递至此待测楼面的。在各主控点上设站，用WILDT2经纬仪配Ni002测距仪测出各主要承力柱的中心坐标。与设计坐标相比，便可求出其偏差值。图1某待测楼面平面图影响该方法精度的因素包括垂准仪对中误差m1、投点误差m2，经纬仪对中误差m3、照准误差m4及观测误差m5。其中m1，与m3，当仪器高在1.5m左右时，一般可控制在±0.5mm，其它几项误差分析如下。1.1垂准仪投点误差m2由垂准仪中有两条自动安平轴线(竖轴和横轴)不严格垂直而造成。按1/20×104标称精度及60m投点距离，(超高层可分段传递)计算投点精度误差可达±0.3mm，但投点时受有机玻璃板刻划精度、现场机具振动及楼层过高时风力影响等因素的影响，投点误差一般可控制在±1～2mm，故取m2＝±2mm。1.2经纬仪照准误差m4包括照准后视点和前视点的照准误差。当所用经纬仪望远镜的放大倍率为V、视线长为D，并取望远镜分辩率为60″时，则式中：V——望远镜的放大倍为30X；D——视线长度为50m。则m4＝±0.69mm1.3观测误差m5式中：mD——测距中误差；mβ——测角中误差；D——观测距离，取50m。综上所述，本方法测量精度2经纬仪竖向投影法当预留孔被封阻或整个建筑结构已封顶时，则可采用经纬仪竖向投影法进行测量。2.1测量方法图2a所示，1、2、3、4为建筑物四角立柱。先对立柱2进行测量，在测站甲上，架设经纬仪，严格整平后，盘左瞄准立柱顶端右棱角A处(见图2b)，纵向转动望远镜，将A点投影到立柱底部右边的直尺上，读取A点相对于底部的偏差值a1，盘右再读一数a2，取其均值；然后照准立柱顶端左棱角B处，同样读取偏差值b，便可得出该立柱在Y方向上顶端相对底部的偏差值ΔY=。再把经纬仪搬至乙站，同样可测得该立柱在X方向的偏差值ΔX，则其绝对偏差值。同理可测得另外三个立柱的偏差值，从而推算出整栋大楼的垂直度情况。图2经纬仪竖向投影示意图2.2精度分析影响本方法测量精度的因素主要包括：2.2.1立柱顶端棱角的照准误差m1根据式(1)，取V=30X,D=150m,则考虑到立柱棱角不规则及视距较远等因素，此项误差还应有所放大，一般可取m1＝±2.5mm。2.2.2立柱底部直尺读数误差m2由数据估读及视距较远、光线较暗等因素而引起，一般可取m2＝±1mm。2.2.3立柱底部直尺对中误差m3由直尺摆设不水平及立柱棱角不规则而造成，一般可取对中误差m3＝±1mm。2.2.4经纬仪投影误差m4由经纬仪竖轴不铅垂而引起，当所用经纬仪水平度盘水准管分划值τ＝20″、置平精度为τ／5，且经纬仪投影高差H取100m时式中：H——经纬仪投影高差，取H＝100m。由此可求得经纬仪正倒镜竖向投影法的测量精度3垂准仪配丁字尺卡读法(a)垂准仪架设位置(b)对点器向下读数(c)垂准仪向上读数图3垂准仪配丁字尺卡读示意图当建筑物结构已封顶，预留孔全部封闭，而邻近建筑物相隔太近时，则可考虑采用该方法进行测量。3.1测量方法图3a所示，1、2、3、4为立柱，A、B、C、D为立柱2的四个棱角。在DC延长线上设测站甲，架设垂准仪(仪器距立柱0.3～0.5m)，先在立柱底部内侧面DC处摆放丁字尺，尺子卡紧棱角D，并贴紧DC侧面水平伸出(见图3b)。此时，先读取棱角C对应的刻划a，再从垂准仪的对点器中读取b；然后用同样的方法把丁字尺摆测到待测楼面，先由摆尺人读取a′，再用垂准仪向上读数，每旋转90°读一数(因靠近立柱，只能读三个数)，取其均值得b′(见图3c)，则此处的立柱中心相对底部在X方向上的偏差值为ΔX为正表示向X辆正方向偏，反之向负方向偏。再把垂准仪架设到乙站，同样可测得ΔY，则该立柱中心从施测楼面到底部的绝对偏差同理可测得建筑物其它几个立柱的偏差值。3.2精度分析影响本方法测量精度的因素包括：3.2.1丁字尺摆设误差m1由立柱棱角不规则及丁字尺摆设时不严格水平而引起，一般可取1mm左右，考虑到上、下两次摆尺，故可取±1.414mm。3.2.2读取a、a′时的读数误差m2同样因立柱棱角不规则、读数估读而引起，一般可取1mm，故3.2.3读取b时的读数误差m3当垂准仪仪高在1.5m左右时，可取m3＝±0.5mm。3.2.4垂准仪向上投点误差m4参考1.2.1，可取m4＝±2mm。3.2.5读取b′时的读数误差m5因视距较远(一般超过50m)、光线较暗及读数估读等因素引起，根据多次实践经验，一般可取m5＝±2mm。综上所述，采用该方法进行测量，向上读取b′三次读数取其均值时，其测量精度为：4三种方法的测量允许误差分析根据高层建筑施工手册规定［1］，高层测量允许误差不应超过3H/10000，(H为建筑物全高)，且不应大于±10mm（30m＜H≤60m)±15mm(60m＜H≤90m)±20mm(H＞90m)介绍的三种方法，其测量精度分别为：M1＝±3.1mm；M2＝±2.9mm；M3＝±3.1mm。若再考虑到现场施工、阳光照射等客观条件的影响，其值还可分别放宽至2倍，作为其各自的测量中误差，若取两倍中误差为允许误差，则其值分别为：数据表明，三种测量方法的精度均能满足规范要求。5工程实例5.1港陆广场上部结构垂直度检测位于上海市延安东路、西藏中路的港陆广场，地面36层，高132.5m，采用垂准仪传点控制法对其上部结构垂直度进行施工检测，测得其最大偏差值位于36层东北角立柱处，其中ΔX=+9mm，ΔY=-13mm,偏差值15.8mm。5.2长乐路某大楼倾斜测量该大楼为15层商住楼，高约45m，因附近施工造成一定程度的倾斜。因受场地限制，采用了经纬仪竖向投影法和垂准仪配丁字尺卡读法相结合的办法进行测量。测得其最大偏差值位于顶层西南角立柱处，其中ΔX=+59.8mm，ΔY=+92.0mm，偏差值值得一提的是，在测量时，同时用上面两种方法同时进行测量，两次观测数据分别为：ΔY1＝＋90.9mm，ΔY2＝＋93.1mm，两者差值Δ＝2.2mm。下面，对该差值进行简要的分析。首先来分析一下此处用经纬仪竖向投影法测量精度M2′。参照式(5)，对于m1，因视距变短(D=75m)而略有减小，参照2.2.1，一般可取m1=±2mm；对于m4，因经纬仪投影高差变小(H＝50m）而减小，经计算m2、m3不变，代入式(5)，则而此处用垂准仪配丁字尺卡读法测量，因其投点距离比前面分析的略有缩短，不妨取M3′＝±3.0mm。同样，考虑到共它因素的影响，分别将M2′、M3′放宽2倍，作为其测量中误差，则当两种方法同时采用时，其观测中误差若取其两倍中误差为测量允许误差，则此处M允=2M均＝±5.2mm。由此可见，前面提到的用两个数据的差值Δ＝2.2mm在测量允许误差范围内，满足精度要求。6结语高层建筑上部结构垂直度检测方法很多，这里就介绍这三种，应该还有更好的方法，这有待于大家共同探索。在实际操作过程中，可能会遇到一些特殊情况，如立柱上小、下大，上方、下圆等，这都可以采用一些小技巧来解决它，这里就不详细介绍。有时还可以根据场地情况，几种方法同时采用，灵活地避开各种障碍，以获得精确、完整的数据。作者简介：李新同，男，27岁，工程师。1994年毕业于华东地质学院工程测量专业，主要从事高层建筑施工监测及大、中型厂矿竣工测量等工作。作者单位：中国船舶工业总公司勘察研究院，上海200063参考文献经纬仪使用方法安置经纬仪,我想大家做测量的都应该很熟悉,今天看到一个具体描写安置的步骤,弟兄们有别的方法也说说啊1）三脚架调成等长并适合操作者身高，将仪器固定在三脚架上，使仪器基座面与三脚架上顶面平行。2）将仪器舞摆放在测站上，目估大致对中后，踩稳一条架脚，调好光学对中器目镜（看清十字丝）与物镜（看清测站点），用双手各提一条架脚前后、左右摆动，眼观对中器使十字丝交点与测站点重合，放稳并踩实架脚。3）伸缩三脚架腿长整平圆水准器4）将水准管平行两定平螺旋，整平水准管。5）平转照准部90度，用第三个螺旋整平水准管。6）检查光学对中，若有少量偏差，可打开连接螺旋平移基座，使其精确对中，旋紧连接螺旋，再检查水准气泡居中