第四节高层建筑施工测量.docx
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第四节高层建筑施工测量
第四节--高层建筑施工测量
第四节高层建筑施工测量
高层建筑物施工测量中的主要问题是控制垂直度，就是将建筑物的基础轴线准确地向高层引测，并保证各层相应轴线位于同一竖直面内，控制竖向偏差，使轴线向上投测的偏差值不超限。
轴线向上投测时，要求竖向误差在本层内不超过5mm，全楼累计误差值不应超过2H/10000（H为建筑物总高度），且不应大于：
30m＜H≤60m时，10mm；60m＜H≤90m时，15mm；90m＜H时，20mm。
高层建筑物轴线的竖向投测，主要有外控法和内控法两种，下面分别介绍这两种方法。
一、外控法
外控法是在建筑物外部，利用经纬仪，根据建筑物轴线控制桩来进行轴线的竖向投测，亦称作“经纬仪引桩投测法”。
具体操作方法如下：
1．在建筑物底部投测中心轴线位置
高层建筑的基础工程完工后，将经纬仪安置在轴线控制桩A1、A1′、B1和B1′上，把建筑物主轴线精确地投测到建筑物的底部，并设立标志，如图11-18中的a1、a1′、b1和b1′，以供下一步施工与向上投测之用。
3．增设轴线引桩
当楼房逐渐增高，而轴线控制桩距建筑物又较近时，望远镜的仰角较大，操作不便，投测精度也会降低。
为此，要将原中心轴线控制桩引测到更远的安全地方，或者附近大楼的屋面。
具体作法是：
将经纬仪安置在已经投测上去的较高层（如第十层）楼面轴线a10a10′上，如图11-19所示，瞄准地面上原有的轴线控制桩A1和A1′点，用盘左、盘右分中投点法，将轴线延长到远处A2和A2′点，并用标志固定其位置，A2、A2′即为新投测的A1A1′轴控制桩。
更高各层的中心轴线，可将经纬仪安置在新的引桩上，按上述方法继续进行投测。
二、内控法
内控法是在建筑物内±0平面设置轴线控制点，并预埋标志，以后在各层楼板相应位置上预留200mm×200mm的传递孔，在轴线控制点上直接采用吊线坠法或激光铅垂仪法，通过预留孔将其点位垂直投测到任一楼层，如图11-21和图11-23所示。
1．内控法轴线控制点的设置
在基础施工完毕后，在±0首层平面上，适当位置设置与轴线平行的辅助轴线。
辅助轴线距轴线500～800mm为宜，并在辅助轴线交点或端点处埋设标志。
如图11-20所示。
2．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。
这种方法一般用于高度在50～100m的高层建筑施工中，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：
图11-21吊线坠法投测轴线
如图11-21所示，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，并在预留孔四周作出标记，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油中，以减少摆动。
3．激光铅垂仪法
（1）激光铅垂仪简介激光铅垂仪是一种专用的铅直定位仪器。
适用于高层建筑物、烟囱及高塔架的铅直定位测量。
激光铅垂仪的基本构造如图11-22所示，主要由氦氖激光管、精密竖轴、发射望远镜、水准器、基座、激光电源及接收屏等部分组成。
激光器通过两组固定螺钉固定在套筒内。
激光铅垂仪的竖轴是空心筒轴，两端有螺扣，上、下两端分别与发射望远镜和氦氖激光器套筒相连接，二者位置可对调，构成向上或向下发射激光束的铅垂仪。
仪器上设置有两个互成90˚的管水准器，仪器配有专用激光电源。
（2）激光铅垂仪投测轴线图11-23为激光铅垂仪进行轴线投测的示意图，其投测方法如下：
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。
浅谈高层建筑上部结构施工检测体会
王 耀 俊
（中国船舶工业总公司勘察研究院,上海 200063）
【摘要】介绍一般高层建筑上部结构的施工检测要求及检测方法。
该方法简易实用，既能满足上部施工周期要求，又能保证施工质量和进度的要求，应用效果好。
【关键词】主控点 垂直度 施工检测
【Abstract】ThispapermainlyIntroducethesurveyingrequirementandmethodforhigh-raiseconstruction
【Keywords】mainControlpoint perpendiculardegree constructionSupervision
0 前言
近年来，高层、超高层建筑建造的层数由十几层、发展到八九十层。
为了保证高楼大厦在施工中的质量，必须进行施工监测工作。
本人通过对几栋高层建筑上部结构的测量检测工作进行分析，总结了下述测量经验。
1 主要监测内容、方法及技术要求
1.1 每层轴线定位检测
在施工中，高层建筑的轴线定位方法很多。
依据轴线控制点相对建筑物所处的位置，一般可分为内控法和外控法两种。
控制点在建筑物内称为内控法，反之称为外控法。
由于现在城市中的高层建筑施工现场一般都比较窄小，采用外控法很难展开工作，因此大都采用内控法。
通过实践也证明此法比较方便。
具体做法如下：
（1）先利用场地平面控制网在建筑物基础上精确地定出建筑轴线及四条主控线的位置，然后在四条主控线的交点上预埋四块钢板，再用混凝土将钢板与基础牢固地固定，待稳固后在钢板上精确地定出主控线交点的位置，并在该交点上刻“＋”字记号作为主控点。
测出主控线与主轴线的相对位置，并在以后施工中，在主控点垂直方向位置上每层设置20cm×20cm的预留孔，保证上下通视。
（2）以四个主控点为施工监测基准，按照设计、施工要求，使用较高精度的垂准仪（或准直仪），把主控点精确地通过预留孔传递到每一层的楼板上，再通过这些传递上来的点，定出该楼层的主控线和轴线，从而指导施工，检核并保证施工质量，达到检测的目的。
（3）一般高层的上部结构检测工作及其主要技术要求有：
①轴线设置及每一层的轴线定位检测。
②根据《高层钢筋砼工程施工及验收规范》，允许偏差如下：
长度L≤30m 允许偏差±5mm
30m＜L≤60m 允许偏差±10mm
60m＜L≤90m 允许偏差±15mm
L＞90m 允许偏差±20mm
（L代表轴线长度）
（4）实际工作中，上海港陆大厦的实测
精度为±14mm（港陆大厦高度为136m）、上海巨金大厦的实测精度为±12mm（巨金大厦高度为121m），实测的精度证明是能达到《规范》精度的要求。
1.2 每层楼板的高程检测
高层建筑对层高及每层楼的楼板平整度要求较为严格，检测时可按下述方法进行：
（1）先在建筑区四周向上畅通的部位埋设几个（不少于3个）稳固的场地水准点，作为高程传递的起始点。
通过精密水准测量测定它们的高程值，并经常复测，掌握其沉降变化情况。
（2）在每层楼板相应位置上设置固定点（不少于3个），分别从下层几个固定点用经过鉴定的铟钢尺和精密水准仪向上层固定点传递高程（一般观测3次）。
各固定点的多次高程传递值控制在±2mm的误差范围内，取平均值作为其高程。
（3）按照设计方或有关单位要求，由施工单位在每层楼面上建立格网（一般为45cm×45cm）。
以该层上的固定点作为场地水准点，用精密水准仪检测所有格网点的高程，从而统计整个楼的固定点作为场地水准点，用精密水准仪检测所有格网点的高程，从而统计整个楼板高程，达到控制每层楼的楼板平整度的目的。
（4）根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》（JGJ3—91），允许层间高程偏差不大于3mm，全高（用H表示）高程偏差不应超过3H／10000，并符合以下条件：
30m＜H≤60m 允许偏差±10mm
60m＜H≤90m 允许偏差±12mm
H＞90m 允许偏差±20mm
（5）实际工作中，上海港陆大厦的实测精度为±12mm、上海巨金大厦的实测精度为±11mm，实测的精度证明是能达到“规范”精度的要求。
1.3 每层楼的垂直度检测
随着施工高度的增加，楼层会产生倾斜。
为了有效地控制倾斜，必须进行每层楼的垂直度检测。
（1）利用每层已定出的主控点，对该层设计轴线四周上的明显特征点施测细部坐标（如立柱中心等）。
（2）把每一层的这些对应点的坐标相互进行比较，就可以得出层间相互竖向偏差值和相对偏差曲线。
（3）把每一层的这些点同底层的对应点的坐标相互进行比较，就可以得出全部竖向偏差值。
（4）根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》（JGJ3—91），每层竖向允许偏差应不大于3mm。
当全高H≤90mm时，竖向允许偏差值不大于±15mm，即满足总偏差3H／10000的规范要求。
（5）实际工作中，上海港陆大厦的每层间的平均实测偏差精度为±1.8mm，全高偏差平均为14mm；上海巨金大厦的每层间的平均实测偏差精度为2.1mm，全高偏差平均为14mm。
实测的精度证明是能达到《规范》精度的要求。
2 结束语
上部结构施工周期一般要求比较紧，采用简易实用的方法是很必要的。
本文提出的检测方法，经实践应用效果较好，但对于不同环境和条件下的施工，需进一步探讨测量方法。
作者简介：
王耀俊，男，助理工程师。
1990年毕业于上海城建学校，主要从事工程测量及高层上部结构监测。
收稿日期：
1997-04-21
深圳市某工程人防地下室设计若干问题探讨
论文上传：
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论文作者：
万衍刘远骏
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摘要：
本文通过对深圳市泰然实业有限公司306高层工业厂房地下室（含人防）工程设计实例的分析，对含人防的高层建筑地下室的设计两个问题提出几点探讨性意见。
关键词：
人防地下室设计
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高层建筑给排水设计人民防空
1.工程简介
深圳市泰然实业有限公司306高层工业厂房是1栋18层（地下1层）的框架一剪力墙结构的高层工业建筑。
建筑面积31200m2，建筑高度79.8m，地震烈度为7度，框架等级为3级，剪力墙等级为2级。
地下室面积3908m2，其中含人防面积1390m2，分两个人防单元，层高4.4m，桩基采用预应力砼管桩。
地下室的设计中考虑人防的问题，有一个平战结合的问题，即既要考虑平常使用时荷载较小，需满足建筑使用上大空间的问题，又要考虑人防时荷载较大，结构上很难满足大空间的问题，如何协调两种状态下不同的使用要求，以下讲几点笔者在人防设计方面的一些体会，以资借鉴。
2.人防结构设计的特点
人防即人民防空，人民防空的任务是根据国防的需要，动员和组织群众采取防护措施，防范和减轻空袭危害。
除采取人员疏散的措施之外，也是战时防空的最重要的措施之一。
防空地下室结构设计的主要内容包含两方面：
一是主体结构设计，包括顶板、外侧墙、底板等其它构件的结构设计，二是孔口防护设计，包括出入口的防护和消波系统（防护设备），其中出入口的防护包含防护密闭门的选用、门框墙、临空墙的计算、出入口通道（包括风井）的计算等几个方面，而消波系统则包含防爆破活门的选用和扩散室（箱）的设计，那么，这些内容的结构设计与一般的结构设计有何不同呢?
第一、结构设计的可靠性可以降低，一般建筑结构pf≈10，而人防结构pf≈6%，第二，考虑结构的动力响应，第三，结构构件可考虑进入塑性工作状态，第四、材料设计强度可以提高，实验表明，在快速加载的情况下，这时材料力学性能发生比较明显的变化，主要表现为强度提高，但变形性能包括塑性性能等基本不变，这对结构工作起到有利作用，例如钢材强度可提高1.15～1.5倍，对砼强度可提高1.5倍，这是在设计中考虑材料强度综合调整系数来完成的，第五，重视构造要求，人防设计的许多构造要求是与一般的建筑设计不同的，要求更为严格，故仅仅只考虑受力计算，不考虑构造措施是不合理的。
根据以上所述的结构设计的特点，我们可以确定防空地下室结构设计的一般原则，①平战结合，取控制条件，在民用建筑的人防地下室的结构设计中，一般只涉及5级或6级人防设计，结构的顶板基本上都由战时控制，而侧墙和底板则因地下室的结构型式的不同而由实际情况确定；②只进行强度的验算，由于在核爆动荷载作用下，结构构件变形极限已用允许延性比的控制，且在确定各种构件允许延性比时，已考虑了对变形的限制，因而在防空地下室结构设计中，不必再单独对结构构件的变形与裂缝开展进行验算；③只考虑一次核袭击；④注意各部件的协调，以免因设计控制标准不一致而导致结构的局部先行破坏，失去整个防护建筑的作用；⑤地面与地下承重结构体系要协调，不能出现两者强弱相差较大的情况。
了解了结构人防设计的特点及原则之后，我们首先就必须确定计算所需的荷载值。
3.人防荷载的确定
如前所述，人防地下室结构设计主要考虑抵抗空气冲击波。
当核武器在空中爆炸时，当冲击波传播到地表时，形成反射冲击波，因反射波是在被入射波压密和加热过的空气中传播，且压力又高，所以反射波的传播速度要比入射波快，当反射波波阵面终于赶上入射波波阵面后，则汇合成为一单一的冲击波，即合成波，合成波波阵面靠近地面部分是垂直于地面的，即合成波是水平方向传播的，对抗力等级较低的防空地下室来说，所受的冲击波即为这种合成波（即地面冲击波）。
防空地下室的顶板一般就直接承受地面冲击波的超压和负压作用，而对于侧壁和底板，因空气冲作用于地表，压迫土体并使其产生运动，上层土体受压后连续向下传递压力，这种土体的压缩状态由上向下逐层传播过程称为土中压缩波的传播，当遇到侧壁或底板的阻挡后，则会产生超压、动压和负压作用，这就是侧壁和底板需考虑的问题。
本工程人防地下室防护等级为6级（级别的确定是根据国家制订的《人民防空工程战术技术要求》确定的，是由人防部门确定后发文予设计单位），采用全埋式现浇钢筋混凝土人防地下室，各部位等效静荷载取值分别为：
3.1顶板：
首层外墙为180mm实心砖填充墙，且墙面开孔面积大于50%，故不计上部建筑物对地面空气冲击波超压作用的影响，等效静荷载标准值q=60KN/m2。
3.2侧墙：
上部建筑物为抗震设防的框架—剪力墙结构，故应放入上部建筑物对地面空气冲击波超压值的影响，根据本工程地质条件，人防地下室侧壁范围内分别有非饱和土和饱和土，取其加权平均值，并考虑周围基坑支护的阻隔作用，故地下室侧壁等效静载荷标准值q=40KN/m2。
3.3底板：
本工程采用桩基础，当核爆荷载q作用于顶板时，荷载随板、梁、柱传至桩上，因人防设计时不考虑地基承载力和地基变形，由q产生的q由桩与底板共同承受，故小于规范中按箱形地下室底板的等效静荷载值40～50KN/m2。
，与平时荷载作用下因桩不均匀沉降而产生的底板受力相比，不起控制作用，故不予考虑。
3.4门框墙：
所受荷载由两部分组成，一是直接作用在墙上的荷载qe=200KN/m2。
；二是由门扇传来的等效静载标准值，分别按门扇的型号、大小计算确定。
3.5临空墙：
依工程实际情况和规范表4.5.7取其等效静荷载标准值为130KN/m2。
3.6隔墙：
隔墙分两种，一是相邻防护单元间隔墙的设计压力值为50KN/m2。
；二是6级人防地下室与普通地下室相邻间的隔墙，其普通地下室一侧的设计压力选用值为90KN/m2。
。
其它各种防护密闭门、防爆波活门、扩散室的设计压力均由规范中有关规定选用，当所有构件的等效静荷载值确定后，即可进行结构计算。
4.荷载组合和内力分析
作用在防空地下室结构上的荷载，应包括核爆动荷载、上部建筑物自重、土压力、水压力及防空地下室的自重等，规范中对防空地下室不同部位应考虑的荷载组合给出了一个表格，结构设计时可根据各工程的结构特点结合表格确定所需进行荷载组合的项目，本工程各个部位参与组合的荷载分别为：
4.1顶板：
顶板核爆动荷载标准值，顶板静荷载标准值。
4.2侧墙：
竖向：
顶板传来的核爆动荷载标准值、静荷载标准值，上部建筑物自重标准值（仅有局部剪力墙部位），外墙自重标准值。
横向：
核爆动荷载产生的水平动荷载标准值、土压力、水压力。
4.3内承重墙（柱）：
在本工程中，将平时和战时的荷载值进行对比不难发现，战时所增加的顶板核爆动荷载标准值小于平时各楼层的活荷载标准值之和，故此部位构件不由战时条件控制。
在进行荷载组合时，需要明确两个问题：
一是上部建筑物质自重标准值的确定，规范的条文说明中第4.3.14条已详细说明了各种不同的上部结构型式，在进行荷载组合时可氛围全部考虑、考虑一半和不考虑三种情况，设计时应认真分析确定。
二是顶板的组合中是否考虑上部建筑物的倒塌荷载值，因为倒塌荷载的作用时间滞后于冲击波峰值作用时间，且规范规定的倒塌荷载产生的静荷载值为50KN/m2。
，小于冲击波对顶板的等效静荷载值，因此在顶板荷载组合中不必计入倒塌荷载值。
在防空地下室结构的设计中，其承载力设计应采用下列极限状态设计表达式：
γ0（γGS+γQS）≤R（f，f，αk，……）（见规范第4.6.2条），需要指出的是几个系数的定义：
γ0—结构重要性系数，取1.0；γQ—等效静荷载分项系数，取1.0；f—混凝土动力强度设计值（参规范表4.6.3）；f—钢筋动力强度设计值。
（参规范表4.6.3）
由上式可明显看出人防设计的特点（如前所述），这样与平时状态下的内力情况进行比较，本工程中，顶板、侧壁及人防区域内构件的水平受力由战时控制，底板、基础由平时控制。
求出构件的内力和配筋后，剩下需注意的问题就只有一些构造要求了，《规范》第4.7节中已作了很详细的规定，结构设计人员只需认真研究体会规范条文的条件和适用范围，结合工程实际情况就可顺利地完成人防地下室各主要构件的设计了。
解决了主要构件的问题，人防地下室孔口防护的设计和平战结合就成了剩下需研究的问题。
5.孔口防护和平战兼顾
孔口防护包含三部分的设计内容：
一是防护密闭门与消波系统的设计，二是出入口通道内临空墙、门框墙的设计，三是孔口其它构件，如风井、防倒塌棚架、开敞式通道、相邻单元之间的隔墙等的设计，其中第二、三条中的临空墙、相邻单元之间的隔墙已在上节中谈到了荷载的确定，设计人员可按一般墙体的计算模式，考虑人防设计的特点计算出内力和钢筋，而门框墙的设计一般是按悬臂梁计算，但需注意的就是因平时使用时需要的出入口通道均较宽，而战时又相应较窄，这样有可能会使门框墙的悬臂长度过长，而使水平筋过大，这种情况下，可考虑在不影响功能使用的前提下，加设柱、梁改变门框墙的受力型式，得到较为经济的设计效果，风井的设计中只计算土中压缩波的压力，对空气冲击波则不予考虑，因两者不会同时作用。
开敞式通道更不考虑核爆动荷载，只考虑静土侧压力，而防倒塌棚架的设计分竖向和横向两项，竖向力即为倒塌荷载50KN/m2，属静载，横向力即动压设计值q，由《规范》第4.5.10条确定，这两项受力作用时间存在间隔，故不考虑同时作用，下面主要谈谈第一条的设计内容。
当空气冲击波到达出入口通道时，虽然有通道出入口的扩散作用，但遇墙体和门的反射作用使作用在门上的总效应大于空气冲击波的压力，约为2.0～3.5倍。
为方便工程设计人员，国家将防密门进行系列化处理，依据设计压力和门洞尺寸就可轻松地选择定型的防密门。
而消波系统的产生是因为滤毒通风设备所能承受的允许压力远小于空气冲击波，若其防护措施不能与主体抗力相适应，将直接影响整体工程防护能力。
消波系统的基本思想是以堵为主，堵消结合，堵就是采用防爆波活门将冲击波的大部分阻挡在室外，消就是使从活门孔进入的少量冲击波通过扩散室的扩散膨胀作用削弱其压力，使其进入内部的压力不超过设备的允许压力，规范表4.9.1给出了消波系统选择表，可按抗力等级与允许余压值予以确定，一般由防爆波活门及扩散室组成，防爆波活门的选用和扩散室各部分尺寸的确定均可在《规范》中找到相应的表格和公式得到落实。
这项工作在设计过程中既可由结构专业完成，也可由建筑、通风专业完成。
扩散室前墙即安装悬板活门的墙面为临空墙，墙面本身受的荷载及活门传来荷载均按临空墙荷载取值，扩散室与土相邻的顶底板及外墙按土中压缩波压力确定荷载。
平战兼顾设计是深入贯彻“平战结合”建设方针一个重要环节，由于人防工程是战时遭受敌袭击时作为保障城市居民生命安全和坚持工作的一种具有特殊功能要求的建筑物，因此它需要承受的荷载较一般结构大几十倍至数百倍，而且密闭要求很高，所以在设计中应尽量减小结构跨度，减少并缩小直通大气的各种孔口，而这种处理原则，恰为平时使用造成诸多困难，《规范》第4.8条中对此点作了指导性的规定，所以具体做法应根据平时和战时的具体要求和工程本身的实际条件综合研究确定。
平战转换设计的基本原则是：
1.工程平战用途相近；2.转换工作要小；3.一次设计，分两步施工；4.考虑兼容性和通用性；5.转换措施要求快速、经济、简便、可靠。
依据此原则，本工程在设计中，对于战时封堵设计，曾考虑采用整快砼板（厚80—100mm）封堵出入口，砼板四周包有槽钢，下部分有滑轮，可在轨道中滑动，平时滑至门边固定，战时推动大门封堵出入口，即能保证封堵效果，而且简单、方便，不占空间，但不属于人防战时封堵的常规设计，故后改为预制砼块，竖向拼接封堵，得到人防审批部门的认可。
●32建筑设计选例（作者单位：
广东省建筑工程学校）
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