“水滴形”建筑弧形剪力墙快速放线方法研究

白龙龙

（山西一建集团有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

随着建筑设计水平的不断提高，建筑结构形式越来越多元化。在建筑工程施工中，经常会遇到一些平面、立面设计较为复杂的建筑物，例如蘑菇形、椭圆形、弧形等，尤其是会议中心、展览中心、体育中心等大型公共建筑上常采用椭圆形和弧形设计。弧形设计的建筑中有一种被称为“水滴形”的建筑，其弧形剪力墙需要采用一种新的放线方法，加快其测量放线，并保证其尺寸准确。本文将论述一种弧形剪力墙快速放线方法，实现弧线快速精准测放。

1 弧形剪力墙快速放线方法研究背景

寓意巍巍太行黄河汤汤的潇河新城项目设计取自“山河”相依理念，以盘山脊勾画屋脊，以黄河翻腾起的浪花为连绵屋顶，融合当地民居形意，将“表里山河”的山西地域特色与现代化设计兼容并蓄。山西·潇河新城1号酒店建筑外形为“水滴形”，位于山西省太原市小店区，总建筑面积82537m2，地下1层，主楼为地上16层、裙楼为地上2层，建筑外形为“水滴形”结构，为框架－剪力墙结构。该工程地下1层至地上16层主楼的核心筒剪力墙、裙楼局部框梁均为弧形结构，核心筒弧形剪力墙由大直径、多曲率（圆心）控制的多段弧形墙构成，经统计有34个控制圆心，曲线线段多，梁周长长，主楼单层需放线弧形剪力墙长度为63.42m，弧形梁217.36m，裙楼单层需放线弧形梁长度355.05m。测量放线定位放样难度大，且工期紧、任务重，所以测量放线的效率和精准度直接影响着工期。弧形剪力墙平面布置见图1。

图1 弧形剪力墙平面布置图

2 工程中常规的放线方法

（1）采用垂准仪和经纬仪放控制线。非矩形结构，经纬仪只适用于矩形结构，无法放出弧形控制线。此方法无法满足工程需求。

（2）采用全站仪对关键点逐个放样，然后用墨线对各个点进行连接。放线时由于全站仪操作过程繁琐，需要反复测量、调整，测量每一个坐标点需要的时间较长，需要放样的坐标点较多。此方法无法满足工程需求。

（3）采用RTK测量仪对关键点进行放样，然后多点连接成一条弧形控制线。与全站仪放样相比，效率提高不少，但受天气、温度等环境因素影响大，放线精度受限，易影响工程质量。此方法无法满足工程需求。

结合以上背景，亟需一种新的方法或工具，实现弧形结构建筑工程施工现场测量放线快速定位[1]。

3 弧形剪力墙快速放线方法的设想与设计

3.1 弧形剪力墙快速放线方法的设想

大直径、多曲率（圆心）控制的多段弧形剪力墙测量放线工作中需要解决的问题主要为：需要测放点的数量较多，影响施工工期；墙体弧线准确度难以控制，影响工程结构质量。首先对两个问题进行分析研究，向国内同类型建筑测量放线方法进行查新借鉴。针对需要测放坐标的数量较多问题，设想将剪力墙弧线进行分段，找出设计的规律，分成适当的段落，并将不同圆心的轴线转化成常规纵横向轴线，用以控制弧线段位置及尺寸。针对墙体弧线准确度难以控制的问题，同样设想将弧段制定出定型模具，将模具除弧段的其它边设计为规则尺寸，通过控制定型模具，从而控制弧段位置及弧度。结合以上两个问题的设想思路，借鉴一些弧状结构的放线方法，首先采用BIM技术对弧形剪力墙进行建模，建立平面坐标系，设定纵横坐标系，以剪力墙外边为基线，将弧线划分在多个首尾相接的类似三角板块上，采用弧形线段模具化，从而设想出“弧形剪力墙快速放线方法”[2]。

3.2 弧形剪力墙快速放线方法的设计

3.2.1 工艺流程设计

弧形剪力墙快速放线方法的流程是：BIM技术深化→模具加工→测量准备→现场测设控制点→依次排布模具→画出弧线→复核定位。

3.2.2 BIM技术深化

（1）根据施工图对弧形墙体采用BIM技术进行建模（见图2），分析得出各段弧墙走向规律，生成弧墙的200mm控制线，保证模具成型最小宽度为100mm，长度统一为2000mm。

图2 BIM放线模型图

（2）以两侧最小宽度模具外侧为基准，偏移、相交得出平行于纵横向4条控制线，以规则矩形线控制放线模具位置，控制线相交得出四角控制点。依据控制线与轴线的关系，计算出控制点的相对平面坐标，以便放出控制点、控制线。

（3）按顺序对模具依次进行编号，并形成放线模具下料图，标出每一块模具的尺寸。

（4）依据控制线与模具的纵横向位置关系，对每一块模具与纵横向控制线尺寸进行标注，用于对模具进行定位（见图3）。

图3 模具纵横向定位图

3.3 模具加工

（1）模具在工厂加工，数控下料采用厚度为3mm的铝塑板加工，既操作方便又可以保证模具不易变形，从而确保模具位置的准确性，最终保证弧形剪力墙放线的精度。

（2）根据加工表分段制作，模具长度统一为2000mm。

（3）模具成型后及时按下料表编号，确保每一块板编号准确。

（4）在每块模具板上预留直径50mm圆孔，方便塔吊成套吊装，减少人工搬运对模具板造成的变形、损坏。

（5）每次使用结束后，对模具清理干净，由专人保管，及时存入库房，避免丢失与损坏。

3.4 测量准备

（1）对所有进场的仪器设备及人员进行初步调配，并对所有进场的仪器设备重新进行检定，项目技术负责人对测量人员进行技术交底。

（2）勘察现场实际情况，了解现场四周建筑物位置，有无障碍物，对布设控制点有无影响，对影响布设控制点的障碍物一定要排除。

（3）向建设单位和监理收集进行测量工作所必需的原始测量资料、施工设计图纸[3]。

3.5 现场测设控制点

（1）根据该工程定位放线坐标，由测量人员使用全站仪放样，依据总平面图、首层平面图及地下室结构基础平面图，用全站仪的放样功能放出弧形剪力墙四角控制点坐标，采用直线法放出纵横向4条控制线，由2人进行复合、验证，合格后请监理项目部进行验线。测验合格后，测量人员方能进行弧形剪力墙放线。

（2）弧形剪力墙四角控制点经校核无误后用墨斗弹出十字交叉点，用红油漆作醒目标志，用于上部楼层测量放线基准点。对控制点进行保护，贴温馨提示标识，避免丢失和损坏。

3.6 依次排布模具

（1）对成型模具进行现场放大样预拼装，核对模具的准确性。

（2）根据每一层的控制点及其与控制线的关系，采用两点可确定一条直线的原理，放出纵横向4条控制线，并对4条控制线相对位置关系进行复核，复核无误后可对放线模具进行定位。

（3）根据控制线与放线模具的位置关系，依据纵横向控制线确定出1号板位位置，每块模具位置要依据纵横向2条控制线确定，每个方向至少对模具两端进行定位，并反复调整，确定第一块放线模具的位置。依次确定其他模具的位置，相邻两块放线模具首尾相接，并对每块模具至少从三个不同点量测与控制线的关系，保证模具位置准确，从而保证弧形剪力墙边线的准确[4]。

（4）楼层间控制点传递采用极光垂准仪传递。

3.7 画出弧线

（1）每定位一块采用配重块临时固定，在接缝处用胶带相连，使模具有整体连续性。

（2）模具内侧形成的弧线就是弧形墙的200mm的控制线，用黑色记号笔画出弧线。

3.8 复核定位

（1）在基础测设时也可以以其他控制点对基础内各点位进行复核。

（2）在标准层可利用平面控制方格网中各内控制点相互交叉复核。

4 弧形剪力墙快速放线方法在工程中应用

山西·潇河新城1号酒店项目，塔楼核心筒剪力墙分布在6个不同半径弧形段上且相互叠加交错，最大弧形半径值59.6m。弧形剪力墙定位需大量坐标点，测量工作量大、坐标点输入繁琐。为提高放线效率，项目部在塔楼核心筒剪力墙施工过程中采用“弧形剪力墙快速放线方法”，该测量放线方法采用常规的测量仪器即可完成放线工作，采用全站仪进行坐标点放样及直线测放，采用钢尺进行模具定位，采用激光垂准仪进行不同楼层控制点投放，将第一块模具定位后，其它模具可依次摆放定位，操作简便，弧形墙放线准确[5]，见图4。

图4 现场应用图

若采用常规的坐标放样方法，每层弧线需要测放148个坐标，采用“Topcon超声波马达GT-1001测量机器人”，5名技术人员理论约需要连续10h完成，由于坐标点之间弧度不一致，放出的弧线位置准确度差，无法满足测量放线标准要求。采用此弧形剪力墙快速放线方法，每层放线由3名技术人员实施，约1.5h完成，且放线精度能够满足测量放线标准要求。此方法很大程度上节约了工期，减少了技术人员的投入，满足了工程施工总进度计划的要求，创造了较大的效益。

5 结束语

常规放线方法对“水滴形”建筑弧形剪力墙来说存在放线速度慢，尺寸不准确问题。本文提出弧形剪力墙快速放线方法：采用BIM软件深化出定型模具，将不同圆心的弧段转化成纵横向控制线，通过纵横向控制定型模具边，从而控制弧线段，可实现弧线快速精准测放，同时保证异形结构设计理念。山西·潇河新城1号酒店建筑的实践证明：弧形剪力墙快速放线方法应用简便，思路清晰，将对弧形结构放线转化为对模具直线边位置的控制，解决了施工过程中遇到的问题。此方法适用于椭圆形、弧形以及其他异形墙体施工放线工作，思路和方法值得在同行业推广、应用。