CN108050992A - 测量建筑物倾斜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑施工技术领域，提供了一种测量建筑物倾斜的方法，包括如下步骤：在建筑物的周围设置水平标准基线AB，所述标准基线AB与建筑物的水平投影在同一竖直面内；在建筑物的前方设置观测点O；观测点O设置有测量仪器；在建筑物上设定至少一个待测点Cn；通过测量仪器测定观测点O到标准基线AB两端的方向角、以及观测点O到待测点Cn的方向角；计算OA与OB的夹角值θ；计算OA与OCn的夹角值γn；根据标准基线AB的长度、OA与OB的夹角值θ、OA与OCn夹角值γn，用待测点偏移量公式计算出待测点Cn的偏移量mn。本发明的测量建筑物倾斜的方法，设站自由，只要在能完整观测到待测点的正面视野范围内都可以设站；解决了现有技术中观测点设置困难的技术问题。

Description

测量建筑物倾斜的方法
技术领域
本发明涉及建筑测量技术领域，特别涉及一种测量建筑物倾斜的方法。
背景技术
目前，测量建筑物倾斜的方法主要有：投点法、测水平角法、前方交会法、激光铅直仪法、垂吊法、倾斜仪法和差异沉降法等方法。以上这些方法都要在建筑物顶部设置观测点，对于人到达观测点困难的情况、隐蔽性高的建筑物以及运动工业设备等的倾斜检测实施比较困难。并且测量结果受距离限制，距离越大，测量误差越大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种测量建筑物倾斜的方法，解决现有技术中观测点设置困难的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：测量建筑物倾斜的方法，包括如下步骤：
A、在建筑物的周围设置水平标准基线AB，所述标准基线AB与建筑物的水平投影在同一竖直面内；
B、在建筑物的前方设置观测点O；在观测点O设置测量仪器；在建筑物上设定至少一个待测点Cn；
C、通过测量仪器测定观测点O到标准基线AB两端的方向角、以及观测点O到待测点Cn的方向角；
D、计算OA与OB的夹角值θ；计算OA与OCn的夹角值γn；根据标准基线AB的长度、OA与OB的夹角值θ、OA与OCn夹角值γn，用待测点偏移量公式计算出待测点Cn的偏移量mn。
进一步的，所述待测点偏移量公式为：
OA与OB的水平夹角按公式(1)计算：
θ＝|αOA-αOB| (1)
其中，θ为OA与OB的水平夹角；αOA为OA的方向角；αOB为OB的方向角；
OCn与OA的水平夹角按公式(2)计算：
其中，γn为OCn与OA的水平夹角；为OCn的方向角；
O点到A点的水平距离按公式(3)计算：
其中，S为标准基线AB的长度；R为O点到A点的水平距离；ρ为常数，其值为206265″；
Cn点到A点的水平距离按公式(4)计算：
其中，mn为Cn点到A点的水平距离；
将公式(1)、(2)、(3)代入公式(4)中，得到公式(5)：
通过公式(5)就能计算出待测点Cn的水平偏移量。
进一步的，所述标准基线AB设置在建筑物上可靠量测的构件上；所述构件的标准长度作为标准基线AB的长度。
进一步的，所述测量仪器为经纬仪或电子全站仪。
进一步的，所述观测点O到标准基线AB的距离大于待测点Cn到标准基线AB的垂直高度的1.5倍。
本发明的有益效果是：
1、设站自由，只要在能完整观测到待测点的正面视野范围内都可以设站；解决了现有技术中观测点设置困难的技术问题；
2、采用标准基线进行定量分析，减少了误差引入因子，避免距离测量带来的误差影响；测量速度快、精度高。
3、方向角值测量方便，任意方向都可以设置为零方向，只要保证在测量过程中不重置盘即可；
4、适用范围广，不仅适用于房屋建筑、烟囱等民用建筑，也适用于电杆、铁塔等通讯建筑，还适用于煤气柜等工业设备。
5、通过一次设站，可以测量建筑物上不同部位的偏移量，进而求得不同部位的倾斜率；同时还能获得各个部位相互间的倾斜率。
附图说明
图1是本发明的示意图；
图2是本发明中第一种实施方式的示意图；
图3是本发明中第二种实施方式的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
如图1至图3所示，本发明所述的测量建筑物倾斜的方法，包括如下步骤：
A、在建筑物的周围设置水平标准基线AB，所述标准基线AB与建筑物的水平投影在同一竖直面内；
B、在建筑物的前方设置观测点O；观测点O设置有测量仪器；在建筑物上设定至少一个待测点Cn；
C、通过测量仪器测定观测点O到标准基线AB两端的方向角、以及观测点O到待测点Cn的方向角；
D、计算OA与OB的夹角值θ；计算OA与OCn的夹角值γn；根据标准基线AB的长度、OA与OB的夹角值θ、OA与OCn夹角值γn，用待测点偏移量公式计算出待测点Cn的偏移量mn。
步骤A中，所述标准基线AB水平设置，标准基线AB与建筑物的投影在同一竖直面内；根据建筑物的实际情况，所述标准基线AB设置在建筑物上可靠量测的构件上；所述构件的标准长度作为标准基线AB的长度。可靠量测的构件可以是安装在建筑物上的槽钢、工字钢或标准尺寸件等，它们的尺寸是标准值，避免了测量长度而增加的误差。标准基线AB还可以是设置在建筑物外部的其他标准构件，标准基线AB的长度为标准值。
步骤B中，建筑物的前方指的是能完整观测到标准基线以及建筑物上待测点正面视野的位置；观测点O可以设置在建筑物前方的任意位置，作为优选方案，观测点O到标准基线AB的距离大于待测点Cn到标准基线AB的垂直高度的1.5倍，以减小OA与OB之间的夹角，降低测量误差。所述测量仪器为经纬仪或电子全站仪。
步骤C中，将测量仪器设置在观测点O后，不需要设置测量仪器的零点方向，就可对标准基线AB两端的方向角以及待测点Cn的方向角进行测量，只需要保证在测量过程中不重置盘即可。
如图1所示，标准基线AB设置在建筑物的周围；测量仪器设置在观测点O；建筑物上设置有待测点Cn。
所述待测点偏移量公式为：
OA与OB的水平夹角按公式(1)计算：
θ＝|αOA-αOB| (1)
其中，θ为OA与OB的水平夹角值；αOA为OA的方向角；αOB为OB的方向角；
OCn与OA的水平夹角按公式(2)计算：
其中，γn为OCn与OA的水平夹角；为OCn的方向角；
根据《建筑变形测量规范》中采用全站仪小角法测定某个方向上的水平位移的公式，O点到A点的水平距离按公式(3)计算：
其中，S为标准基线AB的长度；R为O点到A点的水平距离；ρ为常数，其值为206265″；
Cn点到A点的水平距离按公式(4)计算：
其中，mn为Cn点到A点的水平距离；
将公式(1)、(2)、(3)代入公式(4)中，得到公式(5)：
由公式(5)可知，由于标准基线AB的长度S为固定值，因此，唯一影响Cn点到A点的水平距离mn的因素就是方向角值的测定；由于本发明中的方向角的测定都是一次完成，在测定A点、B点、Cn点的方向角值时，保证测量仪器的盘不重置，保证了测量数据的准确性。提高了测量精度。
图2是本发明中的第一种实施方式，标准基线AB的A端位于建筑物上，也就是说，如果建筑物没有倾斜，那么建筑物上的待测点Cn的投影就与标准基线AB的A端重合。
此时，待测点Cn点到A点的水平距离就是待测点Cn的偏移量。
假设建筑物上设有待测点C1、C2、C3、C4；则通过公式(5)就可以计算出待测点C1、C2、C3、C4相对于标准基线AB上A端的偏移量为m1、m2、m3、m4。
建筑物的倾斜率按公式(6)计算：
其中，in为待测点Cn处的倾斜率；mn为Cn点到A点的水平距离；hn为Cn点到A点的垂直高度；
待测点C1、C2、C3、C4到A点的垂直高度分别为h1、h2、h3、h4；根据公式(6)，就可求得建筑物上C1、C2、C3、C4点的倾斜率i1、i2、i3、i4。
图3是本发明的第二种实施方式，标准基线AB的两端都没有设置在建筑物上；也就是说，如果建筑物没有倾斜，那么建筑物上的待测点Cn的投影就位于标准基线AB的延长线上。在建筑物上设置待测点C1，待测点C1设置在于标准基线AB在同一水平面的位置。
此时，建筑物上待测点Cn相对于C1点的水平距离就是待测点Cn的偏移量，按公式(7)计算：
m′n＝mn-m1 (7)
其中，m′n为Cn点到C1点的水平距离；mn为Cn点到A点的水平距离；m1为C1点到A点的水平距离。
假设建筑物上设有待测点C2、C3、C4；则通过公式(7)就可以计算出待测点C2、C3、C4相对于待测点C1的偏移量为m′2、m′3、m′4。
建筑物的倾斜率按公式(8)计算：
其中，in为待测点Cn处的倾斜率；m′n为待测点Cn到待测点C1的水平距离；hn为待测点Cn到待测点C1的垂直高度。
待测点C2、C3、C4到C1点的垂直高度分别为h2、h3、h4；根据公式(7)，就可求得建筑物上C2、C3、C4点的倾斜率为i2、i3、i4。
本发明的测量建筑物倾斜的方法，设站自由，只要在能完整观测到待测点的正面视野范围内都可以设站；解决了现有技术中观测点设置困难的技术问题；测量数据少，精度高，测量速度快，使用范围广；采用标准基线进行定量分析，减少了误差引入因子，避免距离测量带来的误差影响；适用范围广，不仅适用于房屋建筑、烟囱等民用建筑，也适用于电杆、铁塔等通讯建筑，还适用于煤气柜等工业设备；方向角值测量方便，任意方向都可以设置为零方向，只要保证在测量过程中不重置盘即可。
实施例一：
某化工厂的煤气柜，从下向上，在煤气柜上均布设置有横道侧板，相邻横道侧板的间距为1800mm；在煤气柜上还具有H型钢，H型钢的宽度为300mm。以煤气柜上的H型钢作为标准基线的选择部位，以H型钢的宽度作为标准基线AB的长度，标准基线AB的A端位于煤气柜上，标准基线AB设置在煤气柜的最下端。在煤气柜的正面O点架设全站型电子速测仪。从下向上，在第三道侧板上设置待测点C1，第六道侧板上设置待测点C2，第九道侧板上设置待测点C3，第十二道侧板上设置待测点C4，第十五道侧板上设置待测点C5，第十八道侧板上设置待测点C6。
需要注意的是，在通过全站型电子速测仪测定方向角时，必须一次性完成，中途不得重新整平仪器和对中。
通过全站型电子速测仪测定方向角如下表：
本发明所述的测量建筑物倾斜的方法为基线法，为验证基线法测量结果的精确性，通过小角度法测定测距进行校核，精确测定测站点至观测位置的水平距离为85.5564m。根据距离与角度差值进行计算比对，待测点Cn相对于标准基线AB上A端的偏移量如下表所示：
由上表可知，应用基线法倾斜测量的结果与小角度法的测量结果十分相近，计算最大相对误差仅有0.75％。由此可知基线法测量获得的数据是与实际相吻合的，可以作为检测建筑物倾斜的结果值。根据煤气柜每一横道侧板间的距离为1800mm，得到待测点Cn的垂直高度hn，根据公式(6)，就能计算出各个待测点位置的倾斜率；同时也可以根据基线偏差数据，获得各个部位相互间的倾斜率。

Claims (5)

1.测量建筑物倾斜的方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、在建筑物的周围设置水平标准基线AB，所述标准基线AB与建筑物的水平投影在同一竖直面内；
B、在建筑物的前方设置观测点O；在观测点O设置测量仪器；在建筑物上设定至少一个待测点Cn；
C、通过测量仪器测定观测点O到标准基线AB两端的方向角、以及观测点O到待测点Cn的方向角；
D、计算OA与OB的夹角值θ；计算OA与OCn的夹角值γn；根据标准基线AB的长度、OA与OB的夹角值θ、OA与OCn夹角值γn，用待测点偏移量公式计算出待测点Cn的偏移量mn。
2.根据权利要求1所述的测量建筑物倾斜的方法，其特征在于：所述待测点偏移量公式为：
OA与OB的水平夹角按公式(1)计算：
θ＝|αOA-αOB| (1)
其中，θ为OA与OB的水平夹角；αOA为OA的方向角；αOB为OB的方向角；
OCn与OA的水平夹角按公式(2)计算：
<mrow> <msub> <mi>&amp;gamma;</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>=</mo> <mo>|</mo> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mrow> <msub> <mi>OC</mi> <mi>n</mi> </msub> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mrow> <mi>O</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>|</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中，γn为OCn与OA的水平夹角；为OCn的方向角；
O点到A点的水平距离按公式(3)计算：
<mrow> <mi>S</mi> <mo>=</mo> <mi>R</mi> <mo>&amp;times;</mo> <mfrac> <mi>&amp;theta;</mi> <mi>&amp;rho;</mi> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中，S为标准基线AB的长度；R为O点到A点的水平距离；ρ为常数，其值为206265″；
Cn点到A点的水平距离按公式(4)计算：
<mrow> <msub> <mi>m</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>=</mo> <mi>R</mi> <mo>&amp;times;</mo> <mfrac> <msub> <mi>&amp;gamma;</mi> <mi>n</mi> </msub> <mi>&amp;rho;</mi> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中，mn为Cn点到A点的水平距离；
将公式(1)、(2)、(3)代入公式(4)中，得到公式(5)：
<mrow> <msub> <mi>m</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mrow> <msub> <mi>OC</mi> <mi>n</mi> </msub> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mrow> <mi>O</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mrow> <mi>O</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mrow> <mi>O</mi> <mi>B</mi> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;times;</mo> <mi>S</mi> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>5</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
通过公式(5)就能计算出待测点Cn的水平偏移量。
3.根据权利要求1或2所述的测量建筑物倾斜的方法，其特征在于：所述标准基线AB设置在建筑物上可靠量测的构件上；所述构件的标准长度作为标准基线AB的长度。
4.根据权利要求1或2所述的测量建筑物倾斜的方法，其特征在于：所述测量仪器为经纬仪或电子全站仪。
5.根据权利要求1或2所述的测量建筑物倾斜的方法，其特征在于：所述观测点O到标准基线AB的距离大于待测点Cn到标准基线AB的垂直高度的1.5倍。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180518

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