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1、椭圆形建筑物测量放线施工工法1.前言随着现代化建筑物的不断发展，其外在造型也越来越丰富、新奇和多样化。因此，在建筑工程施工中，我们常常会遇到一些平面、立面设计较为困难的建筑物，例如扇形、椭圆形、正多边形等，其中椭圆形建筑物外形较美观、富有动感，较多地用于体育馆、展览厅、饭店等大型公共建筑上。由于椭圆形建筑物施工放线，远比一般的矩形、圆形等简洁几何图形要困难得多，对测量工作者而言，也常常感到较为辣手，而且存在放线方法不一，有的方法很繁琐、放线的精准度也难以得到保证，为此，下面叙述一种采纳全站仪(或经纬仪)和计算机AutoCAD软件极坐标协助法，从而快速精确地完成椭圆形平面定位放线，并通过一个在施
2、工程实例加以说明。该工法具有肯定的推广应用价值。2 .工法特点传统椭圆形放线主要依据解析几何法先进行内业计算后，再用经纬仪与钢卷尺联合放线，但是存在计算工作繁琐，施工操作麻烦，假如场地平整状况不好或平面形态多变，极易出错。因此，本工法与常规测量相上匕较，详细以下特点：(1) .测量精度高、速度快、内业计算量小依据椭圆形平面位置，建立极坐标系，借助计算机Aut。CAD强大的运算功能,快速标出椭圆形随意两条线间的夹角和所测设椭圆轨迹上限制点的距离,再采纳全站仪(或经纬仪和钢卷尺)快速完成轴线点定位，从而降低了椭圆形放线的难度,提高了放线工作的速度和精准度。(2) .受外界施工条件影响少，便于检测和
3、订正由于能即时得出点位坐标和偏差信息，既降低测量施工的难度和强度，还可以结合放样点坐标进行反验算,随时订正偏差量。(3).与其他几种方法上瞰，具有如下优缺点序号方法优点缺点局限性1干脆拉线法操作简便精度不高用于长半轴IOm以下2几何作图法施工麻烦，桩点多精度不高受场地的局限3直角坐标法施工操作便利内业计算量大，易出错桩点较多4极坐标法施工操作便利内业计算量大，易出错桩点较多5极坐标和计算机协助法施工简便，精度较高内业计算工作量很小不受施工场地限制，桩点较少(41适应范围适用于一般椭圆形、弓瓜形建筑平面测量定位的各类建筑物的测量O3 .工艺原理3.1 椭圆形平面曲线的数学方程式(1)椭圆的定义：
4、在一个平面内，到两定点DLD2的距离之和等于常数的点的轨迹，就叫做椭圆。两定点叫椭圆的焦点，焦点之间的距离为焦距。(2)椭圆数学方程式:在一个直角坐标系中,将经过焦点DI、D2为X轴，D1D2线段的垂直平分线为Y轴,其椭圆方程式为：2a2+y2bl(a为长半轴，b为短半轴亦为短轴CD的垂直线。设OP与短轴CD的夹角为B,设OE为X方向的增量Ax,PE为Ay方向的变量Ay,OP为射线，长度设为So在直角三角形OPE中，OP2=S2=OE2+PE2=x2y2OP=S=OE2+PE2=11x2+11y2设NCGE=。，则NHOG=OGE=e在直角三角形OGE中,OE=Ax=asi6在直角三角形OFH
5、中，OH=PE=y=bcos当角为已知时，贝!J：Tg二丝二二PE11y移项可得：tg=arctg()S=OP=Q211y2上式说明：。角与B角为函数关系，若每次测点时，设定一个值，则有相应的。角值，随之可求出x、y值，OP长度也可求出。33用CAD软件完成椭圆形极坐标点标注在AutoCAD软件界面中,依据图纸所给点的椭圆尺寸建立所测设的椭圆极坐标系，以长轴方向为X轴，短轴方向为y轴，椭圆中心点或焦距点为极坐标原点，采纳极坐标追踪技术，可以很便利地完成椭圆轨迹上定位点极坐标值的标注。4 .测量仪器与内业要求4.1 测量仪器进行椭圆形建筑物测量放线，主要涉与到以下仪器，见下表：测量仪器一览表表4
6、-1仪器名称规格与型号数量(台)用途全站仪GTS332W1定位与轴线投测电子经纬仪DT202C1定位与轴线投测自动水平准仪DZS3-12测量激光铅垂仪D2J31竖向限制线投测钢卷尺50m2平面尺寸测量水准塔尺5m2高程测量4.2 内业计算椭圆曲线上点位的数据计算：采纳极坐标法，辅以计算机软件CAD程序进行角度和尺寸标注，可以较少繁琐的数学计算，其结果也很精确，避开了人为计算错误。在平面放线过程中,应对计算机软件标注的数据进行检验复核,确保投测的结果与设计图纸尺寸一样。43资料填写工程测量资料应随施工进度填写齐全，并报送监理工程师签字归档。主要填写的测量资料有：工程定位测量记录；基槽验线记录；楼
7、层平面放线记录；楼层标高抄测记录；建筑物垂直度、标高观测记录等。5 ,操作工艺要点5.1 用CAD程序绘图，并进行椭圆极坐标尺寸标出假设一个椭圆平面建筑(见下图5-1所示)，其长轴为80m(2a)z短轴为40m(2b),要测定椭圆轨迹上36个等分点位的极坐标，以椭圆的圆心为坐标原点，每次测点以对平面的夹角为10,则该椭圆轨迹上136点各点与中心点O的距离S值，采纳CAD软件程序的极坐标定位功能，则可在图上干脆对各点进行定位，并标注出各点的极坐标值，列出表格后，以供现场测量人员测设运用。三51用极丝标速艰柿园点位5.2 现场施工放线程序5.3 依据设计平面图和测量规划部门所供应的定位坐标限制点，
8、先测定椭圆中心点的坐标位置，并测出长轴和短轴四个端点的位置(即L10、19、28点)，如上图5-1所示。(2)将全站仪(或经纬仪)安于中心点。点，对中调平，并使上下度盘的。点对齐。(3)先将视线对准D点，后转动180。对准C点作校核，无误后，使视线向右移动10o(BP1=10),在视线方向读取(或用钢卷尺精确量取)S2=20.230m,得2点；再向右接着转动10。(BP2=20),在视线方向同样量取S3=20.940m,得3点，其余各点依此类推。(4艇圆在其次象限内的各点位置值与第一象限内的各点相对称如Sll=S9zS12=S8,S13=S7等。(5)顺滑连接1、2、37各点，即可得到椭圆平面
9、在第一象限内曲线的中心位置。(6)椭圆在第三、四象限内的各点位置值，可分别依据第一、二象限内对应点的180。倒镜值，如第三象限内的27点，可在第一象限内的第9点确定后他镜180。，在视线方向精确量取S14=38.305m,即可得点27o其余各点的求取方法相同。(7)检查校核在放线测设工作完成后，或每一点位置测定后，尚须用相邻两点之间的水平距离进行检查校核，其方法是用余弦定理计算出各点间的水平距离。例如：12点间的距离：已知Sl=20m,S2=20.230m,1=10。，则点2二202+20.232-22020.23cosltf二3.514m同理得到点2-3=20.232+20.942-22O.
10、232O.94cos10,=3.657m点7-8=30.2372+34.4152-230.23734.415cosld,=7.005m6 .*工程椭圆形放线运用实例6.1 工程概况主楼平面为椭圆形，见图6-1所示，长轴长度为76.8m,短轴长度25.8mo61主楼椭圆形墙柱定位平面图6.2 放线测量方案(1)依据测绘院供应的红线桩坐标点，以椭圆形中心点和纵横中心线为基准线,建立基准限制线，地下和地上均以此为依据。(2)要求设计单位供应本建筑平面定位电子图。(3)采纳极坐标，利用AutoCAD协助线,以椭圆形中心点与两个焦点为圆心,建立极坐标系，在图上可便利地标注出椭圆曲线上各轴线限制点的极坐标
11、值。(4)以椭圆形圆心或焦点作为极坐标原点，用全站仪(或经纬仪和钢尺)进行各轴线限制点的测定。6.3 椭圆平面限制网的测设1)依据测绘院所供应的建筑物坐标点，依据测量方案，完成椭圆形平面的定位限制桩点和轴线限制线的布设，遵循先整体、后局部，先地下，后地上的原则，纵横方向采纳井字形平面限制网，椭圆形采纳极坐标方法进行定位，建筑物的主限制点、主轴线，需经反复校核检查，确保精确无误。2)依据前面所述的椭圆极坐标定位原理，利用AutoCAD计算机协助绘图软件,依据设计院所给定的主楼定位图，确定椭圆上各轴线定位坐标点，分别标注出椭圆轨迹上限制点的极坐标值，再运用全站仪（或经纬仪测角法）可以很便利地完成椭
12、圆曲线点定位测量。地下室部分椭圆平面详细各点位的极坐标值如下：如下图6-2所示，将主楼平面四分之一椭圆圆弧上对应于各轴线点，共分为13段弧段，分别向椭圆中心连线，标注出各点的极坐标值（s、e%以椭圆形中心点O为原点，椭圆形平面长轴线为X轴，短轴线为y轴，建立极坐标系。依据设计图纸中所给定的椭圆曲线段上各坐标点的位置,在椭圆曲线上分别依据AN点依次进行编号标注，如下图所示。将各限制点的极坐标值进行列表（见下表6-1）,测量施工时以此表数据进行投测。依据椭圆曲线的对称原理，在确定第一象限四分之一椭圆的点位后，其余三个象限的椭圆曲线可依次确定。极坐标角与极距S的对应表表6-1点位号极距s(mm)角度
13、（e）点间距离（mm）A1286090o4086B1342472o16,48f,2599C1431962o10,362041D152615508,432964E1692646o21,394651F2004635o29,234620G2353927o14l574571H2723120o40,27,4492I3100215ol,422328J32994120l12185K348799o22,302134L367286o9,261327M378733o16,49587N383600o0,07 .质量标准7.1 各平面轴线放样与细部放样依据主限制轴线进行引测，用全站仪（经纬仪）采纳极坐标点法定位后，将
14、各轴线投测出来，并校核无误后，再依次放出细部线，采纳五线制（轴线、柱身线、模板安装限制线、外墙柱-20Cm线、门窗洞口的边角线墙体模板拆完后，要与时抄测50标高线。轴线的竖向投测的允许误差详下表：总高(H)H30m57.2 竖向限制轴线的投测：竖向用激光铅垂仪投点，在主限制点上架设铅垂仪，将垂点引测至上一楼层后,用一测回法转角测设南北限制线，并与南北轴线上的投测点校核，如误差在限差之内，平均后投点、弹线。轴线投测传递的允许误差表表7-2项目允许误差mm企业标准每层3mm2mm总高HH30m8mm5mm30mH60m15mm10mm7.3 每次放线结束后，在网格点上分别进行边角测量，角度和边长各测量3回，观测值用平差法进行平差，并在实地修正至设计位置。测所运用的仪器为全站仪Q”,l+lppm),测距相对中误差小于1/30000,测角中误差小于2.5，精度符合规范要求。8 .桩点爰护措施(1)基坑上面的主控桩采纳井字型限制(桩点用IoCm*10Cm钢板制作，并浇筑混凝土深80Omm应加强每个定位桩点的爱护，护坡与土方开挖转运与材料堆码过程中，务必让开全部测量限制桩点。并设
