建筑工程测量.doc

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1、建筑工程测量第一章 绪 论第一节 建筑测量的任务与作用一、建筑测量的任务 测量学是一门古老的科学。它是研究地球表面的形状和大小以及确定地面点位的科学。它的内容包括测定和测设两个部分。 测定又称测图，是指使用测量仪器和工具，用一定的测绘程序和方法将地面上局部区域的各种固定性物体（地物，如房屋，道路，河流等）以及地面的起伏形态（地貌），按一定的比例尺和特定的图例符号缩绘成地形图。 测设又称放样，是指使用测量仪器和工具，按照设计要求，采用一定的方法，将设计图纸上设计好的工程建筑物、构筑物的平面位置和高程标定到施工作业面上，为施工提供正确依据，指导施工。因为放样是直接为施工服务的，故通常称为“施工放样

2、”。 放样是测图的逆过程。测图是将地面上地物、地貌的点位相关位置测绘在图纸上，转换为图面符号之间的位置。放样则是特设计图上的点位测设到地面上，两者测量过程相反。 建筑测量是测量学的一个组成部分。它是研究建筑工程在勘测、设计、施工和管理各阶段所进行的各项测量工作中应用的测量仪器、工具，采用的测量技术与方法的学科。 建筑测量在各种建筑工程中得到广泛的应用。例如：在工程勘测阶段为规划设计提供各种比例尺的地形图和测绘资料，在工程设计阶段，应用地形图进行总体规划和设计，在工程施工阶段，要进行建筑物、构筑物的定位，放线测量，在施工过程中的土方开挖、基础工程和主体砌筑中的施工测量、构件的安装测量以及在工程施

3、工阶段中为衔接各工序的交换，鉴定工程质量而进行的检查，校核测量，施工竣工后的竣工测量，施测竣工图，供日后扩建和维修之用；工程运营阶段，对某些特殊要求的建筑物和构筑物的安全性和稳定性所进行的变形观测，以保证工程的安全使用。二、建筑测量在建筑施工中的作用 由上述可知，建筑测量是为建筑工程提供服务的。它服务于建筑工程建设的每一个阶段，贯穿于建筑工程的始终。在工程建设的各个阶段都离不开测量工作，都要以测量工作为先导。而且测量工作的精度和速度直接影响到整个工程的质量和进度。因此，工程测量人员必须掌握测量的基本理论、基本知识和基本技能，掌握常用的测量仪器和工具的使用方法，初步掌握小区域大比例尺地形图的测绘

4、方法，具有正确应用地形图和有关测量资料的能力，以及具有进行一般建筑工程施工测量的能力。第二节 地面点位的确定地球表面上的点称为地面点。测量工作的实质就是确定地面点的位置。由于地球是空间的一个球体，因此地面点的空间位置应该由地面点在平面坐标系中的坐标X、Y与高程H三个量确定，即得到三维坐标X、Y、H。一、地面点平面位置的确定 地面点的平面位置可以用大地地理坐标（简称大地坐标或地理坐标）或平面直角坐标表示。地球表面上任一点的经度和纬度叫做该点的大地坐标，用来表示该点在地球表面上的位置。在大地测量和地图制图中要用到大地坐标。我国现采用陕西省陉阳县境内的国家大地原点为起算点，由此建立起来全国统一的坐标

5、系，称为“1980年国家大地坐标系”。 当测区范围较小时（一般半径不大于10km的面积内），可以不考虑地球曲率，而将这个区域的地球表面看作水平面，并在该面上建立平面直角坐标系，用平面直角坐标来确定地面点的平面位置，如图11所示。 测量上选用的平面直角坐标系，规定纵坐标轴为x轴，x轴向北为正，向南为负；横坐标轴为y轴，y轴向东为正，向西为负。点的平面位置是以点到纵轴和横轴的垂直距离y、x确定，测量时只要知道了地面点的坐标值x、 y，它的平面位置也就确定了。地面上某点M的平面位置可用 和 来表示，如图l1所示。 坐标系原点为o，可按实际情况选定。通常为了使测区内所有各点的纵、横坐标值均为正值，将坐

6、标原点选在测区的西南角，从而使整个测区范围内的点都在直角坐标系的第一象限内。坐标系的象限以北东开始按顺时针方向注记为I、II、III、IV四个象限排列。测量坐标系与数学坐标系的区别在于坐标轴互换，象限顺序相反。目的是为了测量工作中定向的方便，这样变换使数学中的三角公式直接引用到测量上的方向和坐标计算，而不需作任何变更。 建筑测量由于涉及到的施测区域一般都不会超过半径10km的面积。因此，建筑测量工作中完全可以用测量平面直角坐标来表示地面点的平面位置。二、地面点高程位置的确定 地球上自由静止的海洋水面或湖泊水面所形成的曲面叫水准面。水准面上每一个点的铅垂线与该点的重力方向线重合。水准面是一个重力

7、等位面，处处与重力方向线(铅垂线)正交。随着水位的高低，水准面有无数多个，其中与平均海水面相吻合并向大陆、岛屿延伸而形成的闭合曲面，称为大地水准面。大地水准面可作为地面点计算高程的起算面。高程起算面又称高程基准面。铅垂线是测量工作的基准线，大地水准面是测量工作的基准面。 地面点至大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程或海拔，简称高程。用H表示。如图12中， 、 分别为地面点A、B的绝对高程。目前我国采用以青岛验潮站19521979年验潮资料计算确定的平均海水面作为起算高程的基准面，称为“1985国家高程基准”；以该大地水准面为起算面，其高程为零。水准原点（国家高程控制网的起算点）设在青岛，其

8、高程为72.260m。 当在局部地区引用绝对高程有困难时，也可假定一个水准面作为高程基准面。地面点至假定水准面的铅垂距离，称为该点的相对高程或假定高程，通常以 表示。如图12中， 、 即为地面点A、B的相对高程。 在建筑施工测量中，常选定底层室内地坪面为该工程地面点高程起算的基准面，记为（0）。建筑物某部位的标高，系指某部位的相对高程，即某部位距室内地坪（0）的垂直间距。两个地面点之间的高程差，称为高差，用h表示。如图12中：由此看出，高差的大小与高程起算面无关。三、用水平面代替水准面的限度用水平面代替水准面，只有当测区范围很小，地球曲率影响未超过测量和制图的容许误差，且可以忽略不计时，才可以

9、把大地水准面看做水平面。下面讨论，测区范围多大时，才可以用水平面代替水准面。（一）用水平面代替水准面对距离的影响如图l3所示。地面上A、B两点沿铅垂方向投影到大地水准面上得ab其弧长为D，用过a点与大地水准面相切的平面来代替大地水准面，则A、B两点投影在水平面上得ab其水平面上的距离为D，则两者之差D就是用水平面代替水准面，即地球曲率对距离的影响值。讨论中为叙述方便，将水准面近似地看成圆球，半径R=637lkm。D与地球半径R的关系为： D 3 或DD 3 (11) 根据不同的距离D值代入式(11)中，得到表11所列的结果。表11D（km）D（cm）D/D100.821：1200000206.

10、571：304000501031：48500由表l1可知，当D10kin时，用水平面代替水准面所引起的误差为距离的11200000，目前最精密的距离丈量误差为11000000。由此可以得出结论：在半径为10km的测区范围内进行距离测量时，可以用水平面代替水准面，不考虑地球曲率对距离的影响。 （二）用水平面代替水准面对高程的影响 如图13所示，hBbBb就是用水平面代替水准面，曲率对高差的影响。其值为h 2R (12) 根据不同的距离D代入式（12）中，得到表12所列的结果。由表12可知，用水平面代替水准面，在距离lkm内就有约8cm的高程误差。由此可见，地球曲率对高程测量的影响很大。因此在高程

11、测量中，即使在较短的距离内，也应考虑地球曲率对高程的影响。实际测量中，应该考虑通过加以改正计算或采用正确的观测方法，消减地球曲率对高程测量的影响。表12D（m）50100200500100020003000h(mm)0.20.783.12078314706四、确定地面点位的三个基本要素 由前所述，地面点位的确定是测量工作的根本任务。点位是由点的平面坐标X、Y与高程H值所决定的。而坐标值X、Y与高程H并不能直接测定出来，而是间接测定的，或者说是通过计算传递过来的。如图14所示。为了测算地面点的坐标，要测量的是地面点投影到水平面以后投影点之间组成的水平角 、 和水平距离D1、D2以及水平面上ab直

12、线与指北方向间的夹角 （称方位角），再根据已知点A的坐标就可以计算出B、C、D、E各点的坐标。 通过测定A、B、C各点间的高差 、 ，再根据已知点A的高程就可以计算出B、C、D、E各点的高程。由此可见，水平距离、水平角和高程是确定地面点位置的三个基本要素。水平距离测量、水平角测量和高差测量是测量的三项基本工作。观测、计算、绘图是测量的摹本技能。第三节 测量工作的原则和程序无论是测绘地形图或是施工放样，都不可避免地会产生误差，甚至还会产生错误。为了限制误差的传递，保证测区内一系列点位之间具有必要的精度，测量工作都必须遵循“从整体到局部、先控制后碎部、由高级到低级”的原则进行。如图l5所示。首先在

13、整个测区内，选择若干个起着整体控制作用的点1、2、3，作为控制点，用较精密的仪器和方法，精确地测定各控制点的平面位置和高程位置的工作称为控制测量。这些控制点测量精度高，均匀分布整个测区。因此，控制测量是高精度的测量，也是带全局性的测量。然后以控制点为依据，用低一级精度测定其周围局部范围的地物和地貌特征点，称为碎部测量。例如：图上在控制点1测定周围碎部点L、M、N、O。碎部测量是较控制测量低一级的测量，是局部的测量，碎部测量由于是在控制测量的基础上进行的，因此碎部测量的误差就局限在控制点的周围，从而控制了误差的传播范围和大小，保证了整个测区的测量精度。建筑施工测量是首先对施工场地布设整体控制网，

14、用较高的精度测设控制网点的位置，然后在控制网的基础上，再进行各局部轴线尺寸和高低的定位测设，其精度较低。例如：图中利用控制点1、6测设拟建的建筑物R、Q、P。因此，施工测量也遵循“从整体到局部、先控制后碎部、由高级到低级”的施测原则。 测量工作的程序分为控制测量和碎部测量两步。 遵循测量工作的原则和程序，不但可以减少误差的累积和传递，而且还可以在几个控制点上同时进行测量工作，即加快了测量的进度，缩短了工期，又节约了开支。 测量工作有外业和内业之分，上述测定地面点位置的角度测量，水平距离测量，高差测量是测量的基本工作，称为外业。将外业成果进行整理、计算(坐标计算、高程计算)、绘制成图，称为内业。

15、 为了防止出现错误，无论在外业或内业工作中，还必须遵循另一个基本原则“边工作边校核”。用检核的数据说明测量成果的合格和可靠。测量工作实质是通过实践操作仪器获得观测数据，确定点位关系。因此是实践操作与数字密切相关的一门技术，无论是实践操作有误，还是观测数据有误，或者是计算有误，都体现在点位的确定上产生错误。因而在实践操作与计算中都必须步步有校核，检核已进行的工作有无错误。一旦发现错误或达不到精度要求的成果，必须找出原因或返工重测，必须保证各个环节的可靠。建筑施工测量应遵循“先外业、后内业”，也应遵循“先内业、后外业”这种双向工作程序。规划设计阶段所采用的地形图，是首先取得实地野外观测资料、数据，然后再进行室内计算、整理、绘制成图，即“先外业、后内业”。测设阶段是按照施工图上所定的数据、资料，首先在室内计算出测设所需要的放样数据，然后再到施工场地按测设数据把具体点位放样到施上作业面上，井做出标记，作为施工的依据。因而是“先内业、后外业”的工作程序。第二章