浅谈弧形结构定位放线施工技术

浅谈弧形结构定位放线施工技术

严文强

中建八局第二建设有限公司山东济南250014

摘要：建筑工程施工测量对于建筑工程施工的重要性不言而喻。异形、弧形结构定位放线相比传统结构，难度更大。施工时，通过详细阅读图纸、现场勘查分析、确定好控制点、过程中做好复核等方法，以确保放线的准确性。本文以某复杂弧形结构工程为范例，详细进行了弧形结构定位放线施工技术分析。以此作为范例，为复杂弧形结构工程测量放线提供一种施工参考。

关键词：弧形结构；定位放线；施工方法

Abstract：Theimportanceofconstructionsurveyinbuildingengineeringconstructionisself-evident.Comparedwithtraditionalstructure，itismoredifficulttolocateandlaylinesofabnormalandarc-shapedstructures.Duringtheconstruction，wehavetoreadofdrawingsindetail，on-siteinvestigationandanalysis，determinationofcontrolpoints，andreviewintheprocess，whichcanensuretheaccuracyofwiring.Takingacomplexarcstructureprojectasanexample，thispaperanalyzesindetailtheconstructiontechnologyofarcstructurepositioning.Takingabovethisasanexample，itprovidesaconstructionreferenceforthemeasurementofcomplexarcstructureengineering.

Keyword：Arcstructure；Positioningline；Constructionmethod

1.引言

随着科技水平的不断发展，建筑技术也在不断进步。为追求创新，给人们更多的视觉撞击，一些高端的建筑师们不再仅仅满足于常规的建筑造型。相比直线式造型，曲线更能给人以美感，尤其是弧线造型。曲线总会给人以圆润之美，充分展示了人类的智慧。同时，追求创新的同时，问题也随之而来。施工时，弧线结构要比常规直线造型要困难得多。尤其是弧形结构定位放线技术，使用常规的仪器无法完成，需要借助高端测量仪器，如GPS、放线机器人等。因此，应对弧形结构施工技术进行研究，以便找到更好、更精确的定位方法，在以后施工中推广应用。

2.影响弧形结构施工测量的因素

虽然弧形结构定位放线技术比常规技术更加复杂，但其影响施工测量的因素都是一样的，均包括人、机、料、法、环五个方面（测量人员技术水平、测量设备、测量对象、测量方法、测量环境等）。

测量人员是测量的关键环节。测量人员的技术水平将很大程度上影响测量的准确性。尤其对弧形结构进行定位放线，测量人员的水平显得非常重要。测量人员的专业水平不足，导致在测量过程中未及时对数据进行分析整理，或者未复核，将可能对测量结果产生很大的影响，甚至可能出现测量错误。因此，对于大型复杂结构工程测量定位放线时，应配备责任心强、专业水平高的测量工程师进行测量。

测量设备是测量数据的直接来源。测量设备的选择不同，决定了测量的精度会有所区别，因此，根据测量的精度要求选择相应的测量设备。常用的测量设备有水准仪、经纬仪、全站仪等。复杂的工程测量，需要借助GPS、放线机器人等先进仪器。

测量对象是指被测物。被测建筑物的复杂程度决定了应配置什么的测量设备以及需要何种水平的测量人员。

测量方法是指测量过程中所运用的方法。根据划分的依据不同，可以划分为多种测量方法。测量中，应根据实际情况，选择合适的测量方法。

测量环境主要指测量的作业环境，包括风力大小、气温高低、现场场地平整及稳定情况等。风力太大，超过5级时，不适合进行室外测量。

3.工程特点及难点分析

3.1工程特点

日照市科技馆工程又称丁肇中科学技术馆，为纪念丁肇中的科研学习历程、彰显其科学创新精神而建。科技馆清水混凝土主要由五个拱形展厅、六个圆形展厅、七个环形廊道、外墙、拱展立墙、外部通道、大厅组成，其中拱形展厅、圆形展厅、环形廊道、外墙均有渐变曲面造型，由多段曲率不同的圆弧组成。科技馆BIM模型、拱形展厅、圆形展厅（上部为锥形）如图1、图2、图3所示。

图3：圆形展厅（下圆上锥）BIM模型

3.2难点分析及解决措施

3.2.1难点分析

本工程轴线密集，且多为曲线，对于异形建筑，特别是清水混凝土施工工艺，安装精度有很高的要求，整个建筑工程施工放线难度比较大。这种异形形状以曲面、渐变曲面形式呈现，许多定位处理需要在三位空间里进行，增加了相关施工定点放线作业的执行难度。因此，精确定位放线，是确保整个异形区域进行施工作业的关键。

3.2.2解决措施

为确保整个异形建筑的测量放线有效性，现场施工人员在工程轴线的精确性上进行复核之外，需设置相应的参照基准轴线，在对轴线的精度复核无误之后将其确定为辅助基准轴线，从而提高测量放线的准确性。考虑到基准点及基准线位差对计量参数造成的误差影响，现场作业时应当用全站仪对基准点及基准线之间的几何关系进行复核，确定相互之间的几何尺寸，以点线间的几何精度来提升整个测量放线的精度。

对于二维平面的曲线定位，需采用矢高法与切线法，确定弧线端点及切点，对弦线或者切线进行等分定位。由于本工程轴线弧度种类繁多，且弧度大小不一，作业人员需根据每一段轴线的弧度及长度确定放点位置，进行精确放线。此外，为将平直度误差控制在5mm以内，还需计算弦线等分长度。本工程根据弧度大小，等分长度在30cm--50cm之间。

4.各种结构类型弧线定位方法

4.1圆形展厅定位放线方法

本工程圆形结构包括圆形展厅、球幕影厅等，定位放线时首先用全站仪对圆心、轴线进行定位，然后按照圆形结构的半径用卷尺量出多个定位点，连接定位点即完成圆形结构放线。

图4：圆形结构定位放线图

4.2环形廊道定位放线方法

本工程环形拱廊共计七处，为渐变弧线。渐变弧线定位方法有两种：矢高法和切线法。运用矢高法时，首先运用全站仪定位出弧线段的三点：两个端点和中点。然后连接两端点画出弦线，从弧线中点向弦线引垂线，然后自此垂线向两侧偏移等分，等分长度控制在30cm--50cm之间。

图5：运用矢高法对弧线段定位放线图

当建筑物或基坑开挖位于切线方向一侧时，无法运用矢高法进行定位。此时，需要使用切线法进行放线。切线法原理上与矢高法类似。首先在弧线中点做出弧线的切线。然后从中心向两侧引垂线（由弧线上的点向切线做垂线），等分长度同样控制在30cm--50cm之间。

图6：运用切线法对弧线段定位放线图

运用矢高法和切线法定位出弧线后，然后再运用此方法引出环形廊道其他弧线。对于与弧形轴线曲率不一致处，再运用矢高法或切线法定位出偏移距离，以便于放线，如下图所示。

图7：运用矢高法或切线法对弧线段定位偏移距离图

4.3拱形展厅定位放线方法

拱形展厅定位放线时，首先根据图纸中所给的平面图，使用全站仪对图中的各个直线轴线定位放线（平面图中轴线均为直线）。拱形展厅顶部结构弧度通过立面图中标高提取。

4.4不规则锥形结构定位放线方法

锥形结构为圆形展厅上部结构，属于圆形展厅的一部分，其与下部圆形共用同一个圆形。放线时，运用全站仪放出圆心及轴线（因锥形与下部圆形共用圆心和轴线，可以不再二次放线）。施工时，锥形结构具体标高和位置结合立面图提取。

4.5特殊部位定位放线方法

因工程结构复杂，部分位置轴线因现场施工条件无法定位，如拱形展厅肋梁与底部接茬处，因需要预留钢筋，底部无法进行轴线弹线。类似这种情况，需要在一侧将控制线定位，控制线偏离轴线的距离，根据现场实际情况，可以选择20cm或30cm。

5结论

图8：环形廊道施工效果图

通过本文对弧形结构定位放线技术的分析，得出以下结论：

1、圆形结构定位放线原理：只需定出圆心和轴线即可，圆的半径和标高可以通过卷尺量出、确定。

2、渐变弧形结构放线的原理是：首先将弧形结构不同曲率的弧线段划分出来，然后将每个弧线段划分为多个直线段。所划分的直线段数越多，圆弧的精度将会越高。根据现场情况，通过控制弦线或切线等分长度来调节弧形精度。

3、不规则锥形结构放线原理：圆心相同，同一圆投影面上不同位置点按照立面图提取不同的标高，在立面图中将形成不规则锥形结构。

4、最后，非常重要的一点是：复核。施工时要建立好控制网和测量放线小组，每次放线后，都要多次复核，确保准确无误后，再进行下道工序。

参考文献：

[1]张正禄.工程测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2002

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