雙曲面玻璃

隨著建築業的發展以及建築技術水平的提高，技術含量高、造型複雜、漂亮美觀的玻璃幕牆工程越來越多。 北京天文館以建築風格現代、特異而獨領風騷，玻璃幕牆工程是該工程的主要組成部分，四個玻璃旋體和馬鞍形雙曲面玻璃通道等特殊建築形態充分表達了建築師通過天體物理學的數學模型來表現宇宙天文世界的美學創意。旋體和馬鞍通道鋼結構均為空間三維彎曲，加工複雜，安裝控制精度要求高。在安裝過程中，測量是一項專業性較強且又非常重要的工作。

基本介紹

• 中文名：雙曲面玻璃
• 外文名：Double curved glass
• 繁體：雙曲面玻璃
• 類型：雙曲面

基本信息

平面控制網和高程控制網的測設

1．1平面控制網的測設

首先，對總包公司提供的控制點和有關起算數據(C軸軸線和C軸與1-18軸交點)，用SET2110全站儀分別進行兩測回測角測距，檢測無誤後即將其作為該工程平面控制網的基準點和起算數據。

以天文館西南角1軸與A軸交點為原點，1軸為X軸，A軸為Y軸，建立獨立施工平面坐標系。

施工坐標與城市坐標的換算關係：

以C軸軸線為基準點，根據現場通視條件和四個旋體、馬鞍形通道、D軸幕牆的位置，採用極坐標法，用全站儀放樣出平行於C軸的矩形平面控制點。用全站儀按一級導線技術要求，對控制點進行閉合導線測量，建立平面控制網。

矩形平面控制網的四個頂點實測坐標分別為：

1．2高程控制網的測設

首先，對總包公司提供的施工現場控制點與城市水準進行聯測，然後用DSG320自動補償水準儀按照四等水準測量規範要求，把高程點引測到每個平面控制點上，並以此作為高程控制網。

套用

傳統的經緯儀+鋼尺測量法，是目前鋼結構安裝及校正測量所採用的普遍方法，其原理簡單、直觀，容易被大多數人所接受，但細部放線工作較多，工作量較大，對現場的通視條件要求較高，工程耗費大量的人力、物力，而且效率較低。在高新技術日益發展的今天，全站儀和計算機得到了廣泛的套用，運用接口技術使二者相連，建立一套完整的全站儀實時測繪系統，對鋼結構進行測量校正。

根據北京天文館玻璃幕牆工程的特點，對相對簡單的D軸立面幕牆和採光頂棚的結構安裝採用傳統的經緯儀+鋼尺測量法，對相對較複雜的四個玻璃旋體及馬鞍形玻璃通道鋼結構安裝、檢校採用全站儀三維坐標放樣的方法。

其它信息

基本原理

（1）根據該工程的特點和平面圖的具體情況，以天文館獨立施工坐標系為基準，計算各鋼構柱中心和控制點在該坐標系下的理論坐標，運用極坐標原理對鋼柱進行測量放樣；

如下圖所示，O（Xo,Yo,Zo）為測站點，P（Xp,Yp,,Zp）為放樣點，io為儀高，vp為稜鏡高，L為平距，S為斜距，V為天頂距，α為水平方向值，則P點相對測站點的放樣參數為：

放樣原理圖

（2）運用全站儀、反射貼片對已初步安裝的鋼構件進行三維坐標檢測；檢測結果與鋼構件控制點的理論坐標進行比較；對誤差超限的鋼構件進行校正；

鋼結構檢測示意圖

（3）運用全站儀、反射貼片對已安裝完成的鋼構件進行三維坐標實測，運用全站儀數據採集器、接口技術使全站儀和計算機二者相聯，在計算機上建立準確的鋼構件三維立體圖，並以此作為玻璃下單的依據。

三維直角坐標系

全站儀三維定點的精度分析

全站儀測定空間某點P的三維坐標計算公式為：

因測站點亦為高程控制點，儀器高採用鋼捲尺精密測量，取mi=2mm

對於SET2100型全站儀，採用盤左盤右坐標取平均，且m0=2〃，

ms=2+2pp·D代入（2）式計算，結果見下表：

在實測過程中，最大天頂距為650，最大視距為78m，故待測點（採用盤左盤右取平均）的平面最大點位中誤差和高程中誤差分別為：

無儀高測量法

精密全站儀測定目標點的三維坐標, 目標點標高是三角高程測得的。從以上精度分析中可看出，三角高程測量中儀器和目標高的誤差是高程中誤差的主要來源。用反射貼片代替稜鏡基本可消除目標高誤差，為確保精度並消除三角高程測量中量測儀器高的誤差對觀測成果影響，可採用了高程測量無儀高作業法。其基本原理是：假設測站高程為H0，儀器高為i，從測站觀測第一個目標點設為已知高程點，高程為H1，目標高為0，則觀測第一點的高程和傳遞表達式為：

(3)式說明；第j點高程=已知高程H1+已知高程點至第j點的間接高差⊿h1j。由於h1或hj均為全站儀望遠鏡旋轉中心至目標點的高差，並不涉及儀器高，故間接高差 h1j也與儀器高無關。根據這一原理，觀測方案如下:

首先觀測測站到基準點間的高差h1，然後將全站儀置於三維坐標測量狀態，輸入測站點的坐標X0，Y0，而Z0以虛擬高程H0（H0=基準點高程-h1）輸入，儀器高，稜鏡高均輸入0。最後，測量起始方向即可進行觀測。

結束語

（1）全站儀三維坐標放樣法可以同時進行多根鋼結構柱的放樣、檢校，提高了工作效率，提高了測量精度，在空間結構複雜的工程放樣、檢測中，應得到推廣套用。

（2）在天文館四個玻璃旋體及馬鞍形玻璃通道的玻璃下單中，運用全站儀、反射貼片對已安裝完成的鋼結構進行實測，建立準確的鋼結構電腦三維立體圖，可保證下料單的精度，避免鋼化玻璃因下單誤差而造成的損失。

（3）全站儀三維坐標放樣法的標高放樣採用無儀高、反射貼片代替稜鏡的三角高程測量，精度、效率較高，在空中定位測量有較好效果，在複雜的空中結構安裝中較水準儀+鋼尺法套用更便捷。