采用先进测量仪器与内控对超高层建筑物垂直度和倾斜度监测

采用先进测量仪器与内控对超高层建筑物垂直度和倾斜度监测 [摘 要] 采用先进测量仪器与内控对超高层建筑物垂直度和倾斜度监测 [关键词] 垂直度、倾斜度、内控法、监测 一、项目概述 南海市信联大厦35层(包括2层地下室)，楼高128.45m，是目前南海市在建的最高一座综合性标志性建筑，设计上对大楼的垂直度和施工测量有较高的要求，主轴线要求偏差不超过H/1000(H为建筑物总高)，总偏差值不超过30mm。设计要求建筑物主体倾斜度?1/1000，最大不超过3‰。 该大楼已于2001年1月结构封顶。在主体结构验收前我们对南海市信联大厦进行垂直度 检测，做出客观、真实的评价。 二、监测内容 检测信联大厦垂直度控制轴线与建筑主轴线之间的相互关系，据此计算大楼的垂直度， 并对信联大厦建筑物的东北角、东南角的倾斜度进行监测。 三、监测仪器 监测仪器设备有:一台瑞士WILD ZL激光垂准仪，标称精度为1/200000;一台瑞士徕卡 全站仪TCR1102，测角精度为?2″，测距精度为?(2mm，2ppm);对讲机三台;一个瑞士徕 卡小棱镜GMP111;二个60cm×60cm的瑞士徕卡反射片。 四、监测的选择 1、方法的选择 由于施工时已设有一条平行于纵向主轴线的控制轴线，其2个控制点在各层的传递孔现 仍全部开通，鉴此，对大楼的垂直度监测充分利用原布施的垂直度控制轴线，采用内控形式 ，用瑞士WILD ZL激光垂准仪(标称精度1/200000)分别独立进行竖向投测，按检测要求，计 算出大楼现状的垂直度。 2、精度估算 根据过去实践，如广东国际大厦63层主楼工程等，WILD ZL激光垂准仪显示出性能 好、精度高、防潮、防尘、防震等特性。 在一个投测段(50m)内，据理论推算和实践证明:WILD ZL激光垂准仪投点精度约为1mm ，而施工放样精度约为7mm。因此，用WILD ZL激光垂准仪进行投测，能满足精度要求，影响 垂直度的主要因素是施工放样的精度。 五、检测方案的实施 1、全楼分四段投测。 如上图:将大楼分成四个投测段，第一段由1层至10层，第二段由11层至20层，第三段 由21层至30层，第四段由31层至天台层。采取分段控制、分段锁定、分段投测。 2、根据现场条件，对原有首层平行于纵向主轴线的一条控制轴线进行检测，用瑞士徕 卡全站仪TCR1102对控制轴线的边长及其与纵横向主轴线的距离进行复核。测得控制轴线长2 9.990m，控制轴线的南端端点A3距(F),(F)轴线1.000mm，控制轴线与纵向轴线?,?的距 离为9.010m。因此，以(F),(F)轴线与?,?轴线的交点为原点，纵向为x轴，建立测量直 角坐标系。控制轴线的两个控制点的坐标分别为:A1(30990，9010)，A3(1000，9010)，单 位为mm。 投测时，以首层控制轴线的二个控制点作为向上投测的依据。 3、以首层控制轴线的二个控制点为依据，分别向上投测第1、2、3、4段，各段分段控 制、分段锁定、分段投测。分段锁定均实测该段首层控制轴线的边长与首层控制轴线的边长 进行比较，若边长相对误差不超过1/10000，则将投测出的2个控制点进行调整并标定出，作 为上一段投测的依据。如此依次检测标定出10层、20层、30层、天台层的平面控制点。分段 投测时，各控制点用WILD ZL激光垂准仪(0?,90?,180?,270?四个方向投测)分别进行 投测，取矢量平均后的中点作为最后投测点位。 4、垂直度检测 各投测层以投测经检核的2个控制点为基准，在2个控制点的轴线方向上外分2个新的控 制点，在4个控制点上分别架设瑞士徕卡全站仪TCR1102，用极坐标法或角度交会法测出所选 定的8个观测点的坐标，此坐标与相应设计坐标之差，即为其纵横X、Y方向的偏差值，记入 固定的#格#内作为计算垂直度的依据，详见下面数据处理部分。8个观测点的位置详见下图 。 注:A1、A3为垂直度控制轴线的2个控制点，1、2、3、4、5、6、7、8为柱列轴线上的8个观 测点。观测点7、8为建筑物外立面的东北角、东南角。在10层，观测点1、2、3、4、5、6为 圆柱的中心;在20层、30层和天台层观测点1、2、3、4、5、6为方柱的中心。 六、数据处理 1、垂直度偏差计算的数学模型 由各投测层8个观测点纵横坐标值与设计坐标值的偏差，计算该层的实际形心与设计形 心的坐标差。实际形心与设计形心的坐标差，反映出该层大楼的倾斜方向、偏差值和垂直度 。 2、数据处理 (1)垂直度偏差值及计算表 由各投测层8个观测点的纵横坐标偏差值，计算该层大楼的倾斜方向、偏差值和垂直度 。下面列出第10层、第20层、第30层、天台的记录计算表。 (2)建筑物主体倾斜的监测 在首层、10层、20层、30层和天台层，各层以投测经检核的2个控制点为基准，在2个控 制点的轴线方向上外分2个新的控制点，在这2个控制点上分别架设瑞士徕卡全站仪TCR1102 ，用极坐标法测出观测点7、8(建筑物外立面的东北角、东南角)的坐标，从而计算出信联大 厦外立面的东北角、东南角的倾斜度。 倾斜度的计算公式为: 各层偏差值: S= DX2，DY2 各层倾斜度: i= 式中:DX、DY——该层观测点与首层观测点纵横坐标差; H——该层标高 七、南海信联大厦垂直度监测的结果 通过对监测资料的计算、分析，得出以下结果: a.信联大厦10层、20层、30层和天台层的垂直度偏差值分别为5.65、25.48、20.48、16 .10mm，垂直度分别为1/6800、1/2800、1/5200、1/7600，满足和设计要求，即垂直度 偏差值?30mm，垂直度?1/1000。 b.信联大厦东北角10层、20层、30层的倾斜度分别为1/800、1/3300、1/2400，信联大 厦东南角10层、20层、30层和天台层的倾斜度分别为1/1400、1/1300、1/2100、1/3300，而 设计要求建筑物主体倾斜度一般?1/1000，最大不超过3‰，所以信联大厦东北角、东南角 均满足设计要求。