超高层建筑轴线计算方法探讨

王天应

(广州市城市规划勘测设计研究院，广东广州 510060)

1 概述

目前，超高层建筑的发展呈良好态势，在国内涌现了以上海金茂大厦、广州西塔、广州电视观光塔为代表的超高地标性建筑;在国外，阿联酋港口城市迪拜全力打造的摩天大楼“迪拜塔”，设计高度 700 m，为目前世界第一高楼。

随着大型复杂建筑结构的不断涌现，结构向超高、跨度更大的方向发展，施工进度不断加快，给施工安全与结构成型带来新课题。

超高层建筑物显著特点是绝对高度高，受日照、地球自转、风力、温差等多种动态因素的影响，将处于不断运动的状态。风力对塔体影响的规律为沿风向作前后摆动，振幅随高度和风力的变化而变化。

图1 建筑物摆动示意图

建筑轴线是人为地在建筑图纸中为了标示构件的详细尺寸，按照一般的习惯或标准虚设的一道线(在图纸上)，习惯上标注在对称界面或截面构件的中心线上。轴线检测是施工检测的关键内容，鉴于日照、地球自转、风力、温差等多种动态因素的影响，轴线放线的精度是楼体施工质量保障的关键，轴线检测的成果资料通常作为建筑物质量验收和质量评价的重要参考依据。

2 轴线计算方法

轴线检测是施工检测的重要内容，按照检测时机划分，可以分为准实时检测和事后检测，两种检测方法本质上是一致的，只是实现途径不同。

(1)准实时检测

准实时检测通常与施工放样同步。施工方将设计轴线点放样至实地，轴线检测布设精密导线，解算放样点的平面坐标。将其与设计坐标相比较，可以获取偏差矢量。如果偏差较大，应及时与业主、施工方、监理沟通，从而达到指导施工的目的。如图2所示，A，B为起算点，1、2、3、4为导线点，利用高精度全站仪布设精密导线检测轴线交点放线的精度。

图2 准实时检测示意图

(2)事后检测

由于放样轴线点不易保存，很多超高层建筑物不具备准实时检测条件，此时，通常采用事后检测方法。布设精密导线测量楼层关键点的坐标，将计算成果与设计坐标相比较，由于很多建筑物的关键点不可以直接测量，需要通过拟合的方法获取。如图3所示，蓝色点为关键点，红色点为实测坐标点。

图3 方柱和圆柱拟合示意图

3 实例分析

以某超高层建筑物为例，建筑物自然层楼层数为60层，如图 4所示，以 D1、D2、D3、D4钢柱为主要支撑。根据建筑物特点，选取 D1、D2、D3、D4钢柱的中心点为楼层关键点，结合建筑物和施工特点，轴线检测采用事后检测方法。针对第n层，利用激光垂准仪将施工控制点竖向传递，利用互相通视点对布设精密导线，在合适的站点实测每个钢柱4个点以上，采集圆柱面碎部点后，按照最小二乘法拟合圆心，轴线坐标通过拟合圆柱的圆心反映，将其与设计轴线坐标相比即得轴线检测结果。

图4 平面结构示意图

图5 最小二乘法拟合圆心坐标

第n层轴线检测结果表 表1

根据技术设计要求，分别针对首层、第5层、第10层、第15层、第20层、第25层、第30层、第35层、第40层、第45层、第50层、第55层、第60层进行了轴线测量。将D1、D2、D3、D4的偏差量与楼层对应，绘制偏差曲线。偏差曲线分别如图6、图7、图8、图9所示。

图6 D1轴偏差示意图

图7 D2轴偏差示意图

图8 D3轴偏差示意图

图9 D4轴偏差示意图

轴线特征信息统计表 表2

D1轴最大偏差量为44 mm，D2轴最大偏差量为37 mm，D3轴最大偏差量为 47 mm，D4轴最大偏差量为 37 mm，满足技术设计要求规定的≤50 mm的要求。

4 结语

超高层建筑具有以下两个特点，①绝对高度太高;②处于不断运动的状态，高度的增加造成向上传递的累积误差增大，同时，超高层建筑的动态特点增加了测量噪声。楼体倾斜度是多方关注的重大问题，轴线检测从横向和纵向反映楼体施工偏差情况，为建筑物的质量验收和质量评价提供重要的参考依据。

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