复杂圆弧结构定位放线研究

王雷刚1王锋刚2韩王明3毛瑞鑫4庞加平5

摘要：近年来，我国经济发展迅猛，人民生活水平日益上升，为满足各行各业发展以及国民在基础设施建设领域的需求，相当大一部分工程项目已经不仅仅是满足基本需求，更要追求功能多样，外形美观，因此很多建筑会异于一般方正的建筑结构，包含多种弧形结构。例如十四届全运会主场馆西安奥体中心就是这类建筑，从设计到施工都需要极高的水准。多圆心复杂圆弧异形结构在满足美观程度、功能性方面都是一项极其重要的技术措施，本文中着重对复杂圆弧结构在施工中如何精准定位进行探究

关键词：圆弧结构；定位；测量；异形

0引言

工程测量学作为测绘科学的一个分支学科，在建筑工程的勘测、设计和施工阶段中中都有着重要的作用。地形图和各种测量数据是工程的勘测设计提供必要的测绘资料；在工程施工阶段中施工放线、变形监测等内容也是工程中必不可少的一步。在复杂圆弧结构施工中，施工测量是一项重要环节，为后续施工过程提供基准，服务于施工全过程。随着建筑行业的蓬勃发展，各种奇异独特的构造设计，成为了高楼林立的各大城市的标志性建筑。现结合西部（咸阳）科技创业湾科研工坊项目多圆弧组合全弧形结构的控制测量和定位放样两个方面进行分析，浅谈复杂圆弧结构定位放样的测量技术要点。

1工程概况

西部(咸阳)科技创业湾科研工坊项目位于陕西省咸阳市秦都区，建筑面积216484㎡，含3座科创孵化器，1座产业信息服务中心，1座商业裙楼，3座科创工坊楼，所有单体建筑均包含圆弧形结构。其中3座科创工坊楼圆弧结构采用定型化模板，且圆弧结构较为简单。其余科创孵化器、产业服务中心、商业裙楼因层数较少，无标准施工层，考虑到施工成本未使用定型化模板，且这些单体圆弧结构复杂、相互关联，施工过程较为困难。文中就4#楼科创孵化器圆弧结构为例研究复杂圆弧结构的定位放样。

2圆弧结构定位难点及要点

（1）主体结构与后续附属结构链接较多，对主体结构定位精确度要求高。

（2）西部(咸阳)科技创业湾科研工坊项目4#楼科创孵化器外轮廓结构均为弧形结构，主体施工阶段施工弧形结构包括弧形梁、弧形板、弧形下挂板等内容，仅弧形下挂板就包括12个圆心、弧形梁板共计22个圆心。最大半径60.19m，最小半径6.92m，圆心大多位于主体外，无法按照常规小半径圆弧放大样的定位方法，测量定位过程繁琐复杂。

（3）各楼层圆弧形结构因其外部造型复杂变化大，无相应标准层，每层都需要需要大量的单独定位点，且大部分定位点并不能直接通过已有的施工图纸资料获取，需通过建立单独坐标系的一定的辅助手段才能实现空间转换部位控制点的平面定位

（4)后续工序施工安装精度要求高，整个施工过程对主体弧形结构的定位精度控制提出了较高的要求。影响后续弧形幕墙、装饰铝板的精确安装，影响建筑整体外立面美观度。

3多圆心、多弧梁定位放线过程

（1）场区导线控制测量

1）为了使主体结构与后续附属结构及其他单体建筑相对位置准确，厂区内所有单体使用统一导线控制网。首级网为建设单位委托咸阳市勘察测绘院交付控制点Y2、Y3、Y29、Y31、Y32、Y33，分布于河堤路与星火大道，坐标系为CGCS2000国家大地坐标系，高程系统为咸阳当地高程系。

2）次级加密网的建立，结合西部(咸阳)科技创业湾科研工坊项目设计图纸、现场踏勘条件选定CYW1-CYW5,五个导线点组成闭合导线。其中CYW1、CYW5结合建设单位交付控制点使用卫星定位测量控制网联测，精度等级为二级卫星定位测量控制网。其余点位使用全站仪做闭合导线测量，导线线网等级为二级导线控制网

表1 闭合导线平差计算成果表

计算者：                   复核者：                           计算日期：2022-08-03

点名	观测角 左角(dms)	改正数 (s)	方位角 平差后(dms)	观测边长 (m)	改正数 (m)	边长平差 值(m)	坐标(m)
							X	Y
CYW5			170.1153				3795439.118	559940.760
CYW1	79.0848	5.67	69.2049	204.620	-0.004	204.616	3795256.333	559972.339
CYW2	110.0140	5.67	359.2230	261.504	-0.005	261.499	3795328.503	560163.806
CYW3	87.1544	5.67	266.3818	258.362	0.003	258.365	3795589.986	560160.953
CYW4	77.4926	5.67	164.2756	140.862	0.002	140.864	3795574.836	559903.032
CYW5	185.4348	5.67	170.1151	185.490	0.003	185.493	3795439.118	559940.758
CYW1	0.0000	5.67	350.1153				3795256.333	559972.339
CYW5							3795439.118	559940.760
备注	角度闭合差w = -34.0(s) 纵坐标差fx = 0.020 横坐标差fy = 0.012 全长闭合差fs = 0.023 相对闭合差k = 1:45738 导线全长[s] = 1050.838

图1 厂区导线网布设

（2）建筑物施工控制网测设

因结构包含大量圆弧梁板，为控制弧梁弧度误差，本工程利用 CAD 建立建筑施工坐标系[2]，先进行绘制建筑物施工坐标系平面图，以单体纵向轴线方向为北坐标，横向轴线为东坐标，并确定坐标系原点、横纵坐标系坐标点位。采用全站仪定位放样、GPS结合钢尺复核，测设及复核过程按照GB50026-2020《工程测量规范》相关轴线放样要求进行。主轴线要求相对误差±4mm。

图2 单体建筑施工控制网测设

（3）圆弧结构定位放样

1）因结构弧度大多较大，且为了保证施工工程的可操作性，圆弧定位采用“微分“放样的方法，将圆弧按照最大1m的弦长分段测设。

2）依据上一步测设的单体施工坐标系，使用经纬仪或全站仪配合钢尺测设出所有圆弧端点，弹出相应弦长线。

图3 圆弧端点定位放线

3）使用CAD辅助绘图定位放样，以南端弦长16.125m，弧度66.89°弧线为例。以弦长和中轴线为基准线，沿弦长方向垂直于弦长每间隔1m做基准线[1]，共计15根矢高基准线，使用三角函数计算或者使用cad辅助量取对应矢高。同理其余圆弧也使用此方法单独计算出矢高。

图4 圆弧矢高示意

使用经纬仪或全站仪配合钢尺，分别在1）2）的基础上根据已知数据测设出所有圆弧段。

4复杂圆弧结构定位放线过程注意事项

（1）现代测绘技术突飞猛进，先进仪器层出不穷。复杂结构定位放线中，选用高精度、技术先进的仪器更有助于提高放线精度。例如当下工程建设行业使用较为广泛的BIM技术提高施工功效，减少不必要的流程，配合测量机器人也可以大大提高测量精度、减少复杂多圆弧结构的放线工期。

（2）复杂圆弧结构定位放线的所有流程都是紧密相关的，从辅助计算到实地测设都是一个完整的系列，一旦其中一个数据计算错误，或者测量出现错误，由于测量过程的误差累积性，后续过程只会放大错误。因此整个测量过程必须严格遵守测量程序，认证严谨计算数据。。圆弧结构定位放线完成后使用GNSS测量系统，使用距离放样方式检核；也可使用全站仪极坐标放样以抽检的方式检核。一种放样方法，多种检核方式；一人放样，多人检核确保各个流程万无一失。

（3）复杂圆弧结构定位放线过程中要学会变通，结合项目情况、设计图纸要求及人员仪器等，均衡选择合适的测量方法。例如部分圆心在结构主体内便可无需如此复杂的操作，只需在圆心出设站，使用全站仪或钢尺测距就完全可以测设出圆弧结构。

5  总结

随着建筑结构形式的逐日增加，各种异形结构的建筑会层出不穷。测量工作者更要有认真负责的态度，勤于于学习新知识的耐心。如何合理的使用自己可用的仪器，先进仪器如何应用于自己当下的工作任务。整个过程中切记要有耐心、有毅力，有严谨的态度，虽然测绘工作也需要灵动、创新，但是测量过程中各种设计要求、施工规范要求就是测量工作的底线，切记以自己的惯性思维和测量经验揣测施工要求。总而言之，建筑行业再进步，我们同样要与时俱进，把握底线思维，更好的服务于建设行业。

参考文献

[1]丁建东. 剧场建筑圆弧结构测量放线[J]. 建筑工人,2016,37(3):34-35. DOI:10.3969/j.issn.1002-3232.2016.03.017.

[2]祁玉刚. 多圆心结构圆弧梁放线技术应用[J]. 建材发展导向（上）,2016,14(7):23-23,24. DOI:10.3969/j.issn.1672-1675.2016.07.017.