对高层建筑垂直度控制的论述

摘要：我国高层建筑的建设中，垂直度的控制则是重中之重。随着科学的进步和技术人员经验的积累，现在已经有多种垂直度控制方法，以及相应的精度控制指标。文章简单叙述了垂直度控制的意义、精度要求，以及偏差计算和相关方法。

关键词：高层建筑；垂直度控制；垂直度偏差；方法Abstract: The construction of the high-rise buildings in our country, the verticality control is the priority among priorities. With the progress of science and technology personnel experience, now has a variety of verticality control method, and the corresponding accuracy control index. This paper simply describes the significance, requirement of verticality control precision, and deviation calculation and related methods.

Keywords: high building; verticality control verticality deviation; method;

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：

前言：

随着城市建设的发展，高层建筑越来越多，建筑物的垂直度显得尤为重要。垂直度的控制是保证高层建筑施工质量的基础，也是施工过程中关键的环节之一。如何有效的控制建筑物的垂直度是摆在我们面前的迫切课题。

1垂直度控制的意义

由于建筑层数多，高度高的特点，建筑结构的竖向偏差将直接影响工程的受力情况，若超过了规定的限度，则影响建筑物的正常使用，严重时会影响建筑物的安全性及耐久性。因此对建筑物的垂直度进行有效控制，将垂直度控制在规定要求的范圉内，具有实际的意义。

2垂直度控制的精度要求

建筑工程是严格按设计进行的，其中工程建筑物轴线位置是施工的定位依据，也是确定工程建筑物各部分几何关系和尺寸的基础。针对高层建筑施工测量的任务，首先就是控制垂直度的精确，才能保证每一层轴线的正确。按《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)》要求，高层、超高层建筑轴线竖向投测允许偏差：每层允许偏差3mm；总高允许偏差不大于H／1000且≤30mm(H为建筑物总高)。

3垂直度偏差的计算

各层结构完成后，用钢尺直接量取外筒各柱列轴线(柱中线垂足)与相应的控制轴线(墨线)的垂距，此垂距对应于首层垂距(即设计垂距)之差，即为其纵、横偏差xi和yi，记入固定表格中，作为计算确定每层偏差及建筑物垂直度的依据。

xi为构件x轴方向的偏差值，x=∑xi／n(n为测点数)；

yi为构件y轴方向的偏差值，y=∑yi／n。

各层偏差S=，

各层垂直度K′：S／h。

全高垂直度K=Smax／H，其中Smax为最大偏差值，H为相应楼层的建筑物最大高度。

如垂直度偏差超出规范要求，应以首级控制点为基准重新进行投测。

4垂直度控制的方法与选择

4.1与一般的建筑物相比，高层建筑的垂直度控制的要求和方法都不一样，其标高的控制更严格，尤其是垂直度，轴线控制非常重要。在高层建筑中，有多种垂直度控制方法，如：光学垂准仪法、激光铅直仪法、经纬仪外控法、经纬仪天项法、吊线坠法等。当然，具体方法的选择还需根据工地的实际情况灵活而正确的选择。

(1)吊线坠法

这是一种相对古老的垂直度控制方法，但如果掌握的好，运用恰当仍可以达到很好的效果。这种方法一般用于20层以内(50～100m)的建筑，使用钢坠的质量一般为10～20kg，用直径0.5～0.8mm的钢绳制成吊线，以首层地面轴线的控制点为基准，逐层向上测轴线与控制结构之间的竖向偏差。在实际测试中，需将吊线坠的位置预设在建筑内部以减少自然风力的影响。

(2)经纬仪外控法

这也是一种传统的控制方法，即通过将经纬仪安放在建筑物外进行轴线投测来控制建筑物的垂直度。当建筑物四周宽阔时，可采用逐层向上投测的方法，将高层建筑物的四周轴线延长到建筑物总高度以外，也可延伸到附近高层建筑物屋顶上，在轴线的延长线上安装经纬仪，从首层轴线开始，计算通过的距离与角度。

(3)经纬仪天顶法

经纬仪天顶法是根据之前在建筑物底层设伏的轴线控制网和相应的轴线标志，以及各层楼板预留的可供视线通过的空洞，在经纬仪目镜处安装弯管目镜，将望远镜指向天顶方向，从而测量人员可由弯管目镜很方便的进行观测。这种仪器有空心中轴，不仅可以向正上方投测，也可投测正下方的目标。将投测仪安放在首层的轴线标志点后，若水平转动一周，视线指在一点则说明该视线的方向处于铅直状态，可以继续向上投测，从而计算和控制垂直偏差。为了保证投测时的精度要求，需将仪器的照准部水平旋转360o使其在透明板上投测出若干点构成一个圆圈，小圆圈的中心点即最后确定的定位轴线点的位置。若要求精度更高，可以同样的方法再旋转一次，两次得到的中心位置取中点即可。使用这种方法时，由于仪器安装在工地底层，所以需特别注意仪器和测量人员的安全，测量人员要做好充分保护措施。

(4)激光铅直仪法

由于激光的发射角极小，方向性好，所以激光铅直仪的测量精度较高，同时测量也较其他方法迅速。具体测量方法是：将非调焦望远镜与激光管串联，用万向支架悬挂从而仪器可以自由旋动，激光尾部的副光可用于对中以更好的安装仪器，当仪器静止时激光束处于铅直方向。激光铅直仪的精度非常高，当楼层高度达150m时，其平面误差也只有不到8mm。

(5)光学垂准仪法

光学垂准仪的内部装有保证入射光线水平的自动安平装置，入射光线进入仪器内部会进过五角棱镜折射，从而得到垂直于入射光线的铅直出射光，以此提供的铅直线可将从底层的轴线控制点标定到上一楼面。光学垂准仪的精度很高，正、倒镜观测时标准偏差为1／200000，即100m时误差仅为±0.5mm。使用时需要选定4个控制点作为纵横轴线放样依据，对应于这4个控制点上方预留20cm~20cm的孔洞，并在四周砌上阻水圈。

(6)经纬仪天底准直法

经纬仪天底准直法完成垂准测量的方法是利用仪器可将一个点向另一个高面作垂直投影，加之测微分划板可以测量垂准线和测点之间的偏移量。在具体操作施测之前需拟定具体的测量方案，在相应楼层预留俯视孔，其孔径偏差不大于8mm。然后将垂准经纬仪安装在浇筑后的施工层上，将望远镜的观测状态调为铅直向下，使视线通过楼板上预留的孔洞，照准底层地面上的事先投测的轴线点的标志，将下边的轴线点投测到施工层上来。当标定完成后，用墨斗线弹在俯视孔边上做出标记。此标记出来的十字丝作为测站即可测角放样，进行测设高层建筑物的轴线。

4.2垂直度控制方法的选择需从多种方面综合考虑，如：施工的场地、价格预算、设计要求、技术人员和操作人员的水平等。最经济方便的方法是经纬仪外控法，适用于建筑周围宽阔的地方，若能满足其条件，一般为测量的首选方法。光学垂准仪虽然精度较高，但是价格过于昂贵，精密光学垂准仪价格约达8万港元。激光铅直仪法是投测速度最快的方法，可用于一些特殊场合，但同样存在着投入大，易出故障等其他问题。这些测试方法的灵活运用就需要技术人员的扬长避短，以到达省钱省力，事半功倍的效力。

结语

高层建筑的建设现在已经成为衡量一个国家综合实力的重要标志，选择正确的垂直度控制方法，将其垂直度控制在一定误差范围之内，不仅提高建筑的质量，也证明了我国建筑施工水平和实力，具有重要的意义。

参考文献：

[1]吴国熙．《调节阀使用与维修》．化学工业出版社，2006．

[2]朱炳兴．《变送器选用与维护》．化学工业出版社，2008．

[3]张运刚，宋小春，郭武强．《西门子 S7—300／400PLC技术与应用》．人 民邮 电出版社 ，2011．