基于圆形观光电梯的圆曲线放线分析——借助梁控制线法

张 聪 （防灾科技学院，河北 三河 065201）

1 工程背景

该工程（明发江湾新城商业综合体A栋裙楼）为一个圆形观光电梯结构，结构形式为框架结构，商业中庭直径16m，首层层高5.1m、其余层层高为4.8m，共8层，柱直径1.2m，板面外挑长度逐层增加，梁柱位置每层都相同（包括圆形梁），结合工程实际和现用施工技术分析可知放线难点在于板面外挑长度逐层增加，由于商业中庭的存在且跨度较大，因此在每一层结构的圆心处架设仪器变得非常不方便并且不安全，测量精度也得不到有效保证。

此文将重点从4个方向来介绍进行圆形板截面边线放线的方法和会遇到的问题。

2 传统圆曲线测设方法

2.1 由圆定义衍生的方法

当一条线段绕着它的一个端点在平面内旋转一周时，它的另一个端点的轨迹叫做圆（在同一平面内，到定点距离等于定长的点的集合叫做圆）。

在施工放线的过程中，先确定圆心的位置，然后卷尺一端固定在圆心处，另一端以定长绕圆心进行旋转，这样即可记录下圆上的点，多个点相连即可得到圆。

方法分析：本结构有商业中庭（直径16m），圆心（o点）只能在一层地面进行测设，当需要对2～8层板截面边线进行放线定位时，o点需向上进行投射，目前较常用的方法是在中庭位置搭设脚手架，并且在脚手架板上预留放线洞，然后通过吊线坠法或者借助铅垂仪的方法把基准点引到相应的楼层平面。此时基准点在脚手架上，拉卷尺的时候需要高空作业，商业中庭跨度较大，不易保证拉尺平直，测量精度得不到有效的保证且操作危险系数较大。

2.2 切线支距法

在圆曲线上选取一点作为坐标原点，然后以圆的一条切线作为X轴，Y轴和X轴垂直，根据圆曲线上每一点的坐标值（x，y）确定多个圆曲线上的点，多点相连即可得到能满足工程需求的近似圆。

方法分析：此方法多用于道路圆曲线的测设，该法需要知道圆上一点并且要做出该点圆的切线，本工程在进行圆形板边界的定位放线时并不容易做到这两点，所以此法并不适用于此类不能提前确定圆上点的工程。

2.3 偏角法

用偏角和弦长确定曲线上各点在实地位置的方法。

方法分析：本结构有商业中庭（直径16m），圆心（o点）只能在一层地面进行测设，当需要对2～8层板截面边线进行放线定位时，o点需向上进行投射，目前较常用的方法是在中庭位置搭设脚手架，并且在脚手架板上预留放线洞，然后通过吊线坠法或者借助铅垂仪的方法把基准点引到相应的楼层平面，此时基准点在脚手架上，然后以此点作为测量控制点进行圆曲线的测设，要想得到想要的角度需要在脚手架上搭设仪器，操作十分不方便，而且圆心的进度也得不到保证。

3 借助梁控制线法

梁板柱正常施工顺序为首层柱、梁、板，二层柱、梁、板。

二层柱位置可以由两个梁的50控制线得到（控制线平移回轴线位置，然后相交得到柱位置）。

3.1 圆曲线的测设（板截面外边线）

放线洞预留在梁50控制线相交的位置（预留8个放线洞）。

如图所示建立直角坐标系，根据工程需要选取X1、X2、X3...Xn,在放线的准备阶段在施工图纸上求出 X1、X2、X3...Xn 对应的 H.

具体操作步骤：借助计算机辅助绘图软件根据工程精度需要确定所需圆上点的个数，然后在一层地面测设出直梁轴线控制线然后把控制线交点处设置为测量控制点并预埋标志，以后在各层楼板位置上相应预留200mm×200 mm的放线洞，在轴线控制点上通过吊铅垂或者借助铅垂仪的方法把基准点引到相应的楼层平面。

3.1.1 吊线坠法

吊线坠法是利用钢丝悬挂重锤球的方法，进行轴线竖向投测。锤球的重量约为10～20kg，钢丝的直径约为 0.5～0.8mm。

投测方法如下。

如右图，在预留孔上面安置十字架，挂上锤球，对准首层预埋标志。当锤球线静止时，固定十字架，并在预留孔四周做出标记，作为以后恢复轴线及放样的依据。此时，十字架中心即为轴线控制点在该楼面上的投测点。

用吊线坠法实测时，要采取一些必要措施，如用铅直的塑料管套着坠线或将锤球沉浸于水(或油)中，以减少摆动。

3.1.2 激光铅垂仪法

①在首层轴线控制点上安置激光铅垂仪，利用激光器底端（全反射棱镜端）所发射的激光束进行对中，通过调节基座整平螺旋，使管水准器气泡严格居中。

②在上层施工楼面预留孔处，放置接受靶。

③接通激光电源，启辉激光器发射铅直激光束，通过发射望远镜调焦，使激光束会聚成红色耀目光斑，投射到接受靶上。

④移动接受靶，使靶心与红色光斑重合，固定接受靶，并在预留孔四周作出标记，此时，靶心位置即为轴线控制点在该楼面上的投测点。

当得到楼面投测点后，即可在该楼面建立控制轴网，然后如图所示进行坐标轴的建立，并进行A1、A2、B、D点的测设（具体测量点数可根据工程精度需求设置），然后以其他点坐标进行测设即可得到整个板外截面边线上的点，因为板的外边界悬挑长度逐层增加，因此在测设外边界上的点时，不同楼层相同的X对应的H值是不同的，这一点在现场放线测量时需要特别注意。

3.2 圆曲线的测设（板截面内边线）

在本工程中，进行板的截面内边线测设时，结合工程实际（各个楼层板的截面内边线向地面进行正投影时是重合在同一个圆上的），因此测设截面内边线时，可以在一层地面上进行1：1放大样，支模时采用吊线坠法或激光铅垂仪投测法进行模板吊线，调垂直。

3.3 圆曲线的测设（圆形梁）

圆形梁的测设可以在相邻层楼地面进行1：1放大样，支模时采用吊线坠法或激光铅垂仪投测法进行模板吊线，调垂直。

方法分析：由于建筑结构的特殊性（特别是悬空）圆曲线的测设难度在一定程度上要大于道路等二维工程，这带来了很大的挑战，当进行圆形板外边界进行测设时，笔者提出以梁的50控制线交点为基准点进行圆曲线的测设，其一是基准点在楼板上，相对于在脚手架上架设仪器，这样操作更加安全，精度也更容易控制，其二是直接借助梁的50控制线，不需另设控制线或控制点，大大减少了测量放线的工作量。

直线分解圆曲线：

直线分解圆曲线法简单、便捷，能方便地完成圆曲线施工现场的测设工作。但是仍然有一个需要考虑的问题，即弦线（C）等分数n值的确定，因为n值的确定直接关系到圆曲线的测设精度。笔者根据现行相应规范进行计算分析，并在施工现场反复实践调查，得出结论：

当R≥120 m时，等分后每份等分弦长长度不宜大于2 m；

120 m＞R＞50 m时，等分后每份等分弦长长度不宜大于1.5 m；

R≤50 m时，等分后每份等分弦长长度不宜大于1.2 m。

圆曲线经过直线分解后，每段直线段距离所对应的圆曲线的最大距离i可以控制在3 mm以内，完全可以满足现场施工精度要求。

4 结语

本文在这里简单介绍了几种常规圆曲线测设方法在中部架空，且跨度较大的建筑结构中应用的局限性，并结合具体工程实际提出以梁的控制线交点为基准点的放线思路，具体是板截面外边界以梁控制线来进行测设，板截面内边界采用在一层地面进行1：1放大样然后利用吊线坠或者铅垂仪法进行校核的方法进行测设，圆形梁采用在相邻楼层楼地面进行1：1放大样然后利用吊线坠或者铅垂仪法进行校核的方法进行测设，另外借助梁控制线的圆曲线测设法并不仅仅适用于圆曲线，对于其他类型的曲线同样适用，在这里不再详细介绍，此文只是结合工程实际提出一种测设思路。