专利名称：高耸建筑物倾斜结构测量定位方法
技术领域：
本发明涉及一种测量定位方法，尤其是涉及一种高耸建筑物倾斜结构测量定位方 法。
背景技术：
法门寺合十舍利塔构思奇巧，设计新颖，是一种理念的设计，合十舍利塔正立面呈 双手合十状，属折线悬挑对称连体结构。法门寺合十舍利塔采用型钢-混凝土组合结构形 式。主塔总建筑高度为148米(混凝土塔身高度127米)，主平面为54X54米，地上部分共 12层，结构层高为一层24米，十层5米，十一层8米，其余各层均为10米。为实现建筑造 型，塔身结构在高度24米、44米(手背)、54米(手心)、74米分别设置塔体拐点，其中24 米以下为规则竖直筒体，24-44米手背侧以14. 8422度角向内倾斜，44-54米手背侧及手心 侧以双向倾斜面转换，44-74米手背侧(54-74米手心侧)以36°角向外倾斜，74-127米手 背及74-104米手心以36°角向内倾斜，在109-117米处分别以四榀桁架将独立分开的两手 掌衔接为连体结构，共同受力。因而，所施工的法门寺合十舍利塔属高耸、不规则且往复倾斜对称连体结构塔式 建筑，实际建造过程中，其测量控制，具体是各构件空间安装位置的测量和定位是本工程中 极其重要的技术环节，各构件在空中的位置及形态的测量与控制是实现设计意图的重要手 段。尤其是当合十舍利塔的主体结构施工到74m以上时，该部分结构体由左右两侧分别向 内倾斜36°，此时由于倾斜角度大，贴在钢骨柱上的反光片，使架设在东西控制测量点上的 全站仪反光棱镜由于太阳光的反光照射作用出现测量观测模糊现象，因而直接影响了全站 仪测量精度的控制。实践中，如何解决消除太阳照射的反光作用并有效提高测量控制精度 的准确性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高耸建筑 物倾斜结构测量定位方法，其设计合理、投入成本低且测量定位精度高，施工速度快，有效 解决了现有高耸建筑物倾斜结构施工过程中所存在的太阳光反射作用困扰施工进度、测量 定位精度较低、施工质量较差等诸多实际问题。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种高耸建筑物倾斜结构测量 定位方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、待测点选定及放样在需进行测量定位的高耸建筑物倾斜结构的外侧倾 斜面上选择一个便于全站仪测量的位置点作为待测点，并对所选定的待测点进行标注，所 述外侧倾斜面为平直侧面或弧形侧面；同时根据设计图纸，测量放样出所述待测点的三维 空间坐标(Χ(ι，Υ。，Ζο)以及所述弧形侧面在所述待测点处的外切面或者所述平直侧面分别与 水平面之间的倾斜角度β，所述倾斜角度β < 90° ；步骤二、测量角度转换装置布设将测量角度转换装置布设在所述外侧倾斜面上，所述测量角度转换装置包括矩形直板一和布设在矩形直板一上的矩形直板二，且矩形直板 一与矩形直板二之间的夹角为α，其中45° < α <135° ；布设所述角度转换装置时，使得 矩形直板一平铺在所述平直侧面上或布设在所述弧形侧面的外切面上，且矩形直板一的中 心线与所述外侧倾斜面的中心线相平行，并使得所述待测点与矩形直板一的下侧面布设在 同一平面上，同时对矩形直板一的中心线与所述外侧倾斜面的中心线之间的垂直距离D和 矩形直板一的板厚Cl1进行测量并记录；步骤三、反光片布设在矩形直板二的下侧面上平贴一个反光片，所述反光片的形 状为圆形且反光片的圆心0与所述待测点之间的连线与矩形直板一和矩形直板二之间的 相交线相垂直，同时对反光片的圆心O与所述待测点之间的距离Cltl进行测量并记录；步骤四、空间位置推算采用常规空间位置分析方法，且结合所述待测点的三维空 间坐标(X。，y。，Z0)、倾斜角度β、垂直距离D和板厚Cl1以及垂直距离Cltl推算出反光片的圆 心0的三维空间坐标(x，y，z)，所述反光片与水平面之间的倾斜角度为α+β ；步骤五、测量定位采用常规吊装设备对高耸建筑物倾斜结构进行吊装，吊装过程 中，参照步骤五中推算出来的圆心0的三维空间坐标(X，y，ζ)和反光片与水平面之间的倾 斜角度为α+β，且采用全站仪与反光片和布设在后视点上的反光棱镜相配合使用的测量 方法对圆心0的三维空间坐标和反光片与水平面之间的倾斜角度进行同步测量并根据测 量结果相应对所述吊装设备的吊装过程进行控制，最终完成高耸建筑物倾斜结构的准确定 位安装。上述高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征是步骤一中选择所述待测点时， 应确保所述待测点与所述全站仪和架设在后视点上的发射棱镜之间均不存在障碍物。上述高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征是步骤二中所述的角度转换装 置布设在高耸建筑物倾斜结构的上部端头上，所述角度转换装置的中心线与所述外侧倾斜 面的中心线相重合，且角度转换装置布设在所述外侧倾斜面的正上方。上述高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征是步骤一中所述高耸建筑物倾 斜结构的安装高度为50m以上，且所述弧形侧面在所述待测点处的外切面或者所述平直侧 面与水平面之间的倾斜角度β为15° 75°。上述高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征是步骤二中所述矩形直板一与 矩形直板二之间的夹角α为80°彡α彡100°。上述高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征是所述矩形直板一与矩形直板 二之间的夹角α =90°。上述高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征是步骤二中所述的测量角度转 换装置为由矩形直板一与矩形直板二组成的“L”形结构。上述高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征是所述测量角度转换装置为角 钢。上述高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征是步骤三中所述的反光片为激 光反光片。上述高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征是步骤四中进行空间位置推算 时，以高耸建筑物倾斜结构上的任意一位置点为坐标原点建立空间直角坐标系，且利用所 建立的空间直角坐标系对反光片的圆心0的三维空间坐标(X，y，ζ)，所述反光片与水平面之间的倾斜角度为α+β进行推算。本发明与现有技术相比具有以下优点1、所采用的测量角度转换装置结构简单、加工制作方便、投入成本低且安装布设 方便。2、测量定位方法简单，操作简便且实现方便，实际施工过程中，只需在原有贴装反 光片的位置预先焊接一块角钢。3、使用效果好且实用价值高，只需在钢骨柱贴反光片的位置预先焊接一块 L70X70X6的角铁，然后把反光片贴在角铁上，便能实现将原有倾斜结构体的观测角度转 换90°的目的。这样，有效地消除了太阳光照射的反光作用，并且测量观测精度准确，有效 地保证了钢骨柱安装空间位置及状态的正确性，对整体结构的测控定位奠定了坚实的施工 ■石出。4、社会及经济效益显著，从理论上讲，主要是解决了一个构件平面的转换问题；但 从效果上讲，本发明切实解决了测量定位、位形(位置及形态)控制的重大技术难点，有效 地保证了整体结构中每一层面构件空间位形的正确性，从而切实保证了施工工期进度，保 证了主体结构最终实现顺利合拢的前提条件。5、适用范围广，能有效推广适用至多种高耸建筑物倾斜结构的安装施工过程。综上所述，本发明设计合理、投入成本低且测量定位精度高，施工速度快，有效解 决了现有高耸建筑物倾斜结构施工过程中所存在的太阳光反射作用困扰施工进度、测量定 位精度较低、施工质量较差等诸多实际问题。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明的流程框图。图2为本发明测量角度转换装置的布设位置示意图。图3为本发明测量角度转换装置的结构示意图。图4为采用本发明进行角度交换前全站仪观测视线I的布设位置示意图。图5为采用本发明进行角度交换后全站仪观测视线II的布设位置示意图。附图标记说明1-高耸建筑物倾斜结构；2-测量角度转换装置；2-1-矩形直板一；2-2-矩形直板二 ；3-反光片；4-水平凸台。
具体实施例方式如图1所示的一种高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，包括以下步骤步骤一、待测点选定及放样在需进行测量定位的高耸建筑物倾斜结构1的外侧 倾斜面上选择一个便于全站仪测量的位置点作为待测点，并对所选定的待测点进行标注， 所述外侧倾斜面为平直侧面或弧形侧面；同时根据设计图纸，测量放样出所述待测点的三 维空间坐标(Χ(Ι，％，Ζ(Ι)以及所述弧形侧面在所述待测点处的外切面或者所述平直侧面分别 与水平面之间的倾斜角度β，所述倾斜角度β <90°。实际选择所述待测点时，应确保所述待测点与所述全站仪和架设在后视点上的发射棱镜之间均不存在障碍物。实际操作过程中，所述高耸建筑物倾斜结构1的安装高度为 50m以上，且所述弧形侧面在所述待测点处的外切面或者所述平直侧面与水平面之间的倾 斜角度β为15° 75°。本实施例中，结合图2、图3、图4及图5，所安装的高耸建筑物倾斜结构1为法门寺 双手合十舍利塔的主体结构74m以上且向内倾斜36°的手背部分，所述高耸建筑物倾斜结 构1为外侧斜面为平直侧面的钢骨架结构，则高耸建筑物倾斜结构1的安装高度为74m且 其与水平面之间的倾斜角度β为54°。步骤二、测量角度转换装置2布设将测量角度转换装置2布设在所述外侧倾斜面 上，所述测量角度转换装置2包括矩形直板一 2-1和布设在矩形直板一 2-1上的矩形直板 二 2-2，且矩形直板一 2-1与矩形直板二 2-2之间的夹角为α，其中45° ( α <135° ；布 设所述角度转换装置时，使得矩形直板一 2-1平铺在所述平直侧面上或布设在所述弧形侧 面的外切面上，且矩形直板一 2-1的中心线与所述外侧倾斜面的中心线相平行，并使得所 述待测点与矩形直板一 2-1的下侧面布设在同一平面上，同时对矩形直板一 2-1的中心线 与所述外侧倾斜面的中心线之间的垂直距离D和矩形直板一 2-1的板厚Cl1进行测量并记 录。实际操作过程中，可以根据高耸建筑物倾斜结构1的安装高度和高耸建筑物倾斜 结构ι与水平面之间的倾斜角度β，将矩形直板一 2-1与矩形直板二 2-2之间的夹角α在 45° 135°范围内进行相应调整，具体而言，当高耸建筑物倾斜结构1与水平面之间的倾 斜角度β越�。匦沃卑逡� 2-1与矩形直板二 2-2之间的夹角α越大；反之亦然。 本实施例中，实际对角度转换装置2进行布设时，所述角度转换装置2布设在高耸 建筑物倾斜结构1的上部端头上，所述角度转换装置2的中心线与所述外侧倾斜面的中心 线相重合，且角度转换装置2布设在所述外侧倾斜面的正上方。所述矩形直板一 2-1与矩 形直板二 2-2之间的夹角α =90°，且所述测量角度转换装置2为由矩形直板一 2-1与矩 形直板二 2-2组成的“L”形结构。所述矩形直板一 2-1与矩形直板二 2-2的横向宽度相同 且二者的左右侧边相对齐，步骤三中所述反光片3布设在矩形直板二 2-2的下侧面中心线 上，所述矩形直板一 2-1与矩形直板二 2-2加工制作为一体。具体而言所述测量角度转换 装置2为角钢，且所述角钢为等边角钢。所述等边角钢的尺寸为L70mmX70mmX6mm，且其横 向宽度为100mm，所述等边角钢与所述钢骨架结构焊接固定。实际操作过程中，可以将矩形 直板一 2-1与矩形直板二 2-2之间的夹角α在80° 100°范围进行调整，则矩形直板一 2-1与矩形直板二 2-2之间的夹角α为80°彡α彡100°。步骤三、反光片3布设在矩形直板二 2-2的下侧面上平贴一个反光片3，所述反 光片3的形状为圆形且反光片3的圆心0与所述待测点之间的连线与矩形直板一 2-1和矩 形直板二 2-2之间的相交线相垂直，同时对反光片3的圆心0与所述待测点之间的距离Cltl 进行测量并记录。本实施例中，所述反光片3为激光反光片。所述反光片3布设在矩形直板二 2-2 的下侧面上部，且所述矩形直板二 2-2的下侧面上部对应设置有供所述反光片3贴装的水 平凸台4。所述水平凸台4的形状为正方形且所述水平凸台4与矩形直板二 2-2加工制作 为一体。步骤四、空间位置推算采用常规空间位置分析方法，且结合所述待测点的三维空间坐标(X。，y。，z0)、倾斜角度β、垂直距离D和板厚Cl1以及垂直距离Cltl推算出反光片3的 圆心0的三维空间坐标(X，y，ζ)，所述反光片3与水平面之间的倾斜角度为α +β。本实施例中，进行空间位置推算时，以高耸建筑物倾斜结构1上的任意一位置点 为坐标原点建立空间直角坐标系，且利用所建立的空间直角坐标系对反光片3的圆心0的 三维空间坐标(X，y, z)，所述反光片3与水平面之间的倾斜角度为α+β进行推算。本实 施例中，所述反光片3与水平面之间的倾斜角度α+β =90° +54° =144°。步骤五、测量定位采用常规吊装设备对高耸建筑物倾斜结构1进行吊装，吊装过 程中，参照步骤五中推算出来的圆心0的三维空间坐标(X，y，ζ)和反光片3与水平面之间 的倾斜角度为α + β，且采用全站仪与反光片3和布设在后视点上的反光棱镜相配合使用 的测量方法对圆心0的三维空间坐标和反光片3与水平面之间的倾斜角度进行同步测量并 根据测量结果相应对所述吊装设备的吊装过程进行控制，最终完成高耸建筑物倾斜结构1 的准确定位安装。实际使用过程中，也可以采用本发明对外侧斜面为圆弧侧面的高耸建筑物倾斜结 构1进行角度转换，且角度交换方法与操作步骤相同。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。
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权利要求
一种高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、待测点选定及放样在需进行测量定位的高耸建筑物倾斜结构(1)的外侧倾斜面上选择一个便于全站仪测量的位置点作为待测点，并对所选定的待测点进行标注，所述外侧倾斜面为平直侧面或弧形侧面；同时根据设计图纸，测量放样出所述待测点的三维空间坐标(x0，y0，z0)以及所述弧形侧面在所述待测点处的外切面或者所述平直侧面分别与水平面之间的倾斜角度β，所述倾斜角度β＜90°；步骤二、测量角度转换装置(2)布设将测量角度转换装置(2)布设在所述外侧倾斜面上，所述测量角度转换装置(2)包括矩形直板一(2 1)和布设在矩形直板一(2 1)上的矩形直板二(2 2)，且矩形直板一(2 1)与矩形直板二(2 2)之间的夹角为α，其中45°≤α≤135°；布设所述角度转换装置时，使得矩形直板一(2 1)平铺在所述平直侧面上或布设在所述弧形侧面的外切面上，且矩形直板一(2 1)的中心线与所述外侧倾斜面的中心线相平行，并使得所述待测点与矩形直板一(2 1)的下侧面布设在同一平面上，同时对矩形直板一(2 1)的中心线与所述外侧倾斜面的中心线之间的垂直距离D和矩形直板一(2 1)的板厚d1进行测量并记录；步骤三、反光片(3)布设在矩形直板二(2 2)的下侧面上平贴一个反光片(3)，所述反光片(3)的形状为圆形且反光片(3)的圆心O与所述待测点之间的连线与矩形直板一(2 1)和矩形直板二(2 2)之间的相交线相垂直，同时对反光片(3)的圆心O与所述待测点之间的距离d0进行测量并记录；步骤四、空间位置推算采用常规空间位置分析方法，且结合所述待测点的三维空间坐标(x0，y0，z0)、倾斜角度β、垂直距离D和板厚d1以及垂直距离d0推算出反光片(3)的圆心O的三维空间坐标(x，y，z)，所述反光片(3)与水平面之间的倾斜角度为α+β；步骤五、测量定位采用常规吊装设备对高耸建筑物倾斜结构(1)进行吊装，吊装过程中，参照步骤五中推算出来的圆心O的三维空间坐标(x，y，z)和反光片(3)与水平面之间的倾斜角度为α+β，且采用全站仪与反光片(3)和布设在后视点上的反光棱镜相配合使用的测量方法对圆心O的三维空间坐标和反光片(3)与水平面之间的倾斜角度进行同步测量并根据测量结果相应对所述吊装设备的吊装过程进行控制，最终完成高耸建筑物倾斜结构(1)的准确定位安装。
2.按照权利要求1所述的高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征在于步骤一中 选择所述待测点时，应确保所述待测点与所述全站仪和架设在后视点上的发射棱镜之间均 不存在障碍物。
3.按照权利要求1或2所述的高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征在于步骤 二中所述的角度转换装置(2)布设在高耸建筑物倾斜结构(1)的上部端头上，所述角度转 换装置(2)的中心线与所述外侧倾斜面的中心线相重合，且角度转换装置(2)布设在所述 外侧倾斜面的正上方。
4.按照权利要求1或2所述的高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征在于步骤 一中所述高耸建筑物倾斜结构(1)的安装高度为50m以上，且所述弧形侧面在所述待测点 处的外切面或者所述平直侧面与水平面之间的倾斜角度β为15° 75°。
5.按照权利要求1或2所述的高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征在于步骤 二中所述矩形直板一(2-1)与矩形直板二(2-2)之间的夹角α为80° < α < 100°。
6.按照权利要求5所述的高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征在于所述矩形 直板一(2-1)与矩形直板二(2-2)之间的夹角α = 90°。
7.按照权利要求6所述的高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征在于步骤二中 所述的测量角度转换装置(2)为由矩形直板一(2-1)与矩形直板二(2-2)组成的“L”形结 构。
8.按照权利要求7所述的高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征在于所述测量 角度转换装置(2)为角钢。
9.按照权利要求1或2所述的高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征在于步骤 三中所述的反光片(3)为激光反光片。
10.按照权利要求1或2所述的高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，其特征在于步骤 四中进行空间位置推算时，以高耸建筑物倾斜结构(1)上的任意一位置点为坐标原点建立 空间直角坐标系，且利用所建立的空间直角坐标系对反光片(3)的圆心0的三维空间坐标 (x，y，z)，所述反光片(3)与水平面之间的倾斜角度为α+β进行推算。
全文摘要
本发明公开了一种高耸建筑物倾斜结构测量定位方法，包括步骤一、待测点选定及放样；二、测量角度转换装置布设将由两个矩形直板组成的测量角度转换装置布设在高耸建筑物倾斜结构的外侧倾斜面上；三、反光片布设在测量角度转换装置的下侧面上平贴反光片；四、空间位置推算推算出反光片圆心的三维空间坐标和反光片与水平面之间的倾斜角度；五、测量定位吊装高耸建筑物倾斜结构过程中，通过全站仪与测量角度转换装置相配合进行测量与控制。本发明设计合理、投入成本低且测量定位精度高，施工速度快，有效解决了现有高耸建筑物倾斜结构施工过程中所存在的太阳光反射作用困扰施工进度、测量定位精度较低、施工质量较差等诸多实际问题。
文档编号G01C9/02GK101915567SQ20101024295
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月30日 优先权日2010年7月30日
发明者冯剑锋, 周旭, 张新元, 张翠云, 张长利, 杨海波, 王峰, 雷文秀 申请人:陕西建工集团机械施工有限公司
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