《土木工程测量》教案要点

课程名称 土木工程测量 总学时：48学时 其中：本节内容1课时 课程内容 第9章 第二节 建筑施工测量的基本工作 总学分：3学分 课程类别 必修课（ √ ） 选修课（ ） 公共课（ ） 专业课（ √ ） 授课教师 教师简介 授课对象 土木工程专业大二学生 勘测设计阶段的测量工作主要是测绘各种比例尺的地形图，为设计人员提供必要的地形资料。施工阶段的测量工作则是按照设计人员的意图，将建筑物的平面位置和高程测设到地面上，作为施工的依据，并在施工过程中，指导各工序间的衔接，监测施工质量。本节课主教 学 目 标 要介绍建筑施工测量的基本工作及点的平面位置常用测设方法。 知识目标：熟悉施工测量的目的、特点、精度及组织原则；掌握建筑施工测量的基本工作；点的平面位置常用测设方法。 能力目标：通过理论学习，培养学生具备建筑施工测量的组织设计能力。 德育目标：通过建筑施工测量基本方法及现状的了解，培养学生吃苦耐劳的精神，激发学生投身我国基础设施建设的热情。 教 学 方 法 本节课教学方法在传统讲授法的基础上，结合仪器操作实训，培养起学生对土木工程测量的学习兴趣，切实感到专业基础课的实用价值，培养学生解决实际问题的能力。 教 学 手 段 教 学 重 点 难 点 多媒体教学、仪器操作实训 教学重点：点的平面位置的放样；极坐标法放样平面点位。 教学难点：多测回角度放样 根据教材分析及教学对象、教学目标、教学重点、难点分析，在教学中应强调学生的主体作用，让学生自主探索，在任务的驱动下启发、引导学生主动思考，从而发现问题、解决问题，教师总结指导，对不同层次的学生，以鼓励为主，激发其学习兴趣。 1、多媒体教学设计 建筑施工测量知识与工程实际联系紧密，为促进学生更好地理解相关理论知识，激发其学习兴趣，应在课程开始及过程中插入丰富的工程现场照片或现场施工短片，营造丰富逼真教 学 策 略 设 计 的现场感。同时，在理论讲解过程中可穿插仪器操作演示，帮助学生更好地理解。 2、仪器操作实训 通过仪器操作实训，巩固学生对理论知识的理解和掌握，同时提高学生的专业技能，增强其学习自信心及就业竞争力。 2、学生实训设计 （1）分层、分组：将学生分层分组，按知识水平、操作技能将学生分为多个实训小组，各组中分别包含不同层次的学生，这样可相互帮助，互相合作，集小组智慧完成指定的实训任务。 （2）分工：在组长的指导下去完成不同的任务。 （3）交流：小组成员之间针对仪器操作中遇到的问题相互交流、讨论，并通过查阅教材等方式分析问题原因，总结仪器操作技巧。 教材： 许国辉：《土木工程测量》，中国建筑工业出版社，2012年。 教材、 参考书 参考书： 张正禄：《工程测量学》，武汉大学出版社，2005年； 顾孝烈：《测量学》第四版，同济大学出版社，2011年。

教学环节 课堂教学过程 教师行为 通过前面课程的学习已了解施工测量的基本任务是将土木工程设计的建筑物与构筑物的平面位置和高程按照设计数据以回答: 地形图测绘应遵循学生行为 一定的精度在实地测设，使能据此施工，因此又称为“施工放样”。 “由整体到局部”和“先回顾关于地形图测绘的知识点，请问： 地形图测绘应遵循的测量原则是什么？建筑施工测量是否导 入 新 课 也应该遵循相同的原则呢？ 根据学生回答继续延伸： 建筑施工测量的根本任务是将设计的建（构）筑物的平面位置在实地标定出来，利用控制测量建立的施工控制网进行点位放控制后细部”的测量原则。 对于建筑施工测量，在施工现场，由于各种建、构筑物的分布面较广，而且施工有先后。为了保证各建、构筑物在平面位置样就转换为对水平距离、水平角度、高差等基本量的测量工作。和高程上都能整体合乎设因此，本节课我们将继续为大家讲解建筑施工测量的基本工作。 计要求，应遵循“由整体到局部”和“先控制后细部”的测量原则，也需要先进行控制测量。 一、建筑施工测量的基本工作 建筑施工测量的基本工作即是测设三个基本量：水平距离（D）、水平夹角（β）、高差（h）。通过测设水平距离和水平夹思考： 根据水平距离和水平夹角即可放样点的平面位角，放样点的平面位置(X,Y)；通过测设高差，放样点的高程H。 置的基本原理是什么？ （一）水平距离测设 案例：已有数据：起点A和A-B方向 进 行 新 课 设计数据：距离AB 测设任务：在地面标定B点 方案1：钢尺法测设水平距离，如下如所示。 （1）用经纬仪定线，指出A-B方向； （2）用钢尺测设DAB； （3）用木桩(或其他方法)标定B点。 对于测设精度要求较高时，应加距离的尺长改正、温度改正；当地面倾斜时应加高差改正。此时，实际测设的距离应为： （1）根据已知点坐标可坐标正算已知边方位角； （2）利用已知边方位角结合水平夹角可计算未知边方位角； （3）利用未知边方位角结合水平距离可推算坐标增量； （4）根据已知点坐标和坐标增量即可推算得到DABDkDtDh DAB未知点坐标。 方案2：测距仪法测设水平距离 （1）在A点安置测距仪（或全站仪），在A-B方向上估计B点附近安置反光棱镜或反射片； （2）观测距离，据此在方向线上调整棱镜位置，直至与设计距离AB相等，在地面标定B。 （二）水平角测设 1、一般方法 （1）将经纬仪安置于O点，望远镜瞄准A点，设置盘左度盘读数为零。 （2）松开照准部制动螺旋，转动照准部，使度盘读数为α时，沿视线方向在地面上定出点B′。 （3）倒转望远镜，以同样的方法用盘右测设一角值α，沿视线方向在地面上定出另一点B〞。 （4）取B′和B〞的中点B为放样方向，即∠AOB为要测设的α角。 思考： 水平角与方位角的区别是什么？ 水平角是测站点至两目标的方向线在水平面上投影的夹二面角； 方位角是从某点的指北方向线起，依顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角。 2、精确方法 （1）将经纬仪安置于O点； （2）用盘左放样角，沿视线方向在地面上标定出B′点； （3）然后用测回法观测∠AOB′若干测回，取其平均角值为； （4）计算与设计角之差为。为了得到正确的方向OB，先根据丈量的OB′长度和值计算垂直距离B′B，即： BBOBtanOB （5）过B′点作OB′的垂线，再从B′点沿垂线方向，向外（为负时）或向内（为正时）量取B′B定出B点，∠AOB即为欲测设的角。 （三）高差测设 1、地面点的高程放样 A为已知水准点，其高程为HA，B为欲标定高程的点，其设计高程为HB。现将B点的设计高程HB测设于地面。 思考： 高程传递的注意事项有哪些？ （1）吊尺点的选择； （2）水准点的选择； （3）测站点的选择。 （1）在A、B两点间安置水准仪； （2）在A点立尺，读取后视读数a，计算B点水准尺上应有的读数b为：b＝HA＋a－HB （3）在B点上立尺，使尺紧贴木桩上下移动，直至尺上读数为b时，紧贴尺底在木桩上划一红线，此线就是欲放样的设计高程HB。 2、高程的传递 A为地面水准点，其高程已知，现欲测定基槽内水准点B的高程。 （1）在基槽边埋一吊杆，从杆端悬挂一钢尺（零端在下），尺端吊一重锤。 （2）在地面上和基槽内各安置一架水准仪，分别在A、B两点竖立水准尺，由两架水准仪同时读取水准尺和钢尺上的读数a1、b1、a2、b2； （3）计算B点的高程为： HBHAa1b1a2b2 （4）为了保证引测B点高程的正确，应改变悬挂钢尺的位置，按上述方法重测一次，两次测得的高程较差不得大于3mm。 二、点的平面位置放样 （一）直角坐标法 适用条件：在施工场地预先布设了建筑基线、建筑方格网或矩形控制网时。 案例：如图QRST是建筑场地上已有的矩形控制网。ABCD是需放样的建筑物，它们的坐标分别注于图中。 （1）放样时，将经纬仪安置于控制点Q上，瞄准R点，沿此方向线从Q量20m定出a点。 （2）由a点向前接量60m定出b点。 （3）搬仪器至a点，使度盘读数为零瞄准R点，望远镜向 左转90°，沿视线方向从a点量30m得A点，再从A点向前量40m得D点。 （4）把仪器搬至b点，使度盘读数为零瞄准Q点，将望远镜向右转90°，在此视线方向上从b点量30m得B点，再从B点向前量40m得C点。 （5）检查建筑物的角点D和C是否为90°，边长AB和CD是否为60m，误差应在允许范围之内。 （二）极坐标法 适用条件：极坐标法适用较广，特别是在具有电磁波测距时，更加方便、快捷。 放样原理：由一个角度和一段距离测设点的平面位置的一种方法。 数据计算：如图所示，A、B为控制点，其坐标已知，P为欲放样点，其坐标可由设计图上求得。欲将P点测设于地面，首先应由坐标反算公式求得放样数据β和DAP ABarctanAPyByAxBxA yPyAarctanxPxA则：APAB DAP xAxPyAyP22 放样方法：先按角度放样法放样出方向，然后按距离放样法放样出距离。 （三）角度交会法 适用条件：在没有测距仪时，应用角度交会法可以放样不便于钢尺量距的点。 放样原理：角度交会法是根据测设角度的方向线交会得出点的平面位置的一种方法。 数据计算：如图所示，A、B、C为三个控制点，其坐标已知，P为待放样点，其坐标为设计所给。采用角度交会法欲定出P点的实地位置，首先要计算放样数据β1、β2、β3，即 1ABAP2BCBP 3CPCB 放样方法：将经纬仪分别安置于A、B、C三个控制点上，先用盘左测设角β1、β2、β3，交会出P点的大致位置，在此位置上打一个大木桩，然后在桩顶平面上按角度放样的一般方法画出AP、BP、CP的方向线ap、bp、cp，示误三角形的最长边一般不得超过4cm，如在允许范围内，则取三角形内切圆圆心作为P点的点位。 （四）距离交会法 适用条件：距离较短（不超过一个尺段），地面较平坦时。 放样原理：以两个已知点为圆心，以各自所要测设的距离画圆弧，圆弧交点即为所测点。 数据计算：计算放样点距已知点的距离。 放样方法：用钢尺分别以A、B为圆心，以S1、S2为半径在地面上画弧，其交点即为P1点的位置；同样以C、D为圆心，以S3、S4为半径交出P2点的位置。最后，量取P1P2的实地长度，并与设计长度相比较，其误差应在允许范围以内，以检核放样精度。 思考： 设计方格网的注意事项： （1）方格网的主轴线应选择在整个厂区的中部，并与主要建筑物的基本轴线平行。 （2）方格网的折角应严格成90°。 （3）正方形格网的边长一般为100～200m；矩形格网的边长视建筑物的大小和分布而定，一般为几十米至几百米的整数长度。 （4）相邻方格网点之间应 （五）方向线交会法 适用条件：在工业厂房柱列轴线的测设及桩基施工测量等细部放样中。 放样原理：利用两条视线交会定点。 放样方法：如图，某厂房内设计有两排柱子，每排6根，共计12根。为了将这12根柱子的中心测设于地面上，事先可按照其间距在施工范围以外埋设距离控制桩1—1′、2—2′、……、6—6′保持通视，便于量距，埋设的标柱应能长期保存。 思考： 建立施工控制测量的优点： （1）可以保证工业厂区各建筑物的相对位置满足设计的要求，避免测量误差的累积。 （2）借助于控制点可和a—a′、b—b′，然后利用方向线即可交会出柱子的中心位置。 以将厂区的建筑物分成若干片，便于分批分期地组织施工。 大型工业场地上的施工控制网通常分两级布设：厂区控制网和厂房矩形控制网。 三、直线坡度的放样 案例：A为已知点，其高程为HA，要求沿AB方向测设一条坡度为1％的直线。 施测步骤： （1）根据A、B两点间的水平距离D及设计坡度，计算B点的设计桩顶高程： HB=HA－D×1% （2）按照高程放样的方法，放样出B点的设计高程。 （3）将水准仪（或经纬仪）安置于A点，使一个脚螺旋位于AB方向上，另外两个脚螺旋连线垂直于AB方向，量取仪器高i。 （4）用水准仪望远镜照准B点处的水准尺，转动微倾螺旋或在AB方向上的一个脚螺旋，使视线在水准尺上的读数为仪器高i，然后分别在中间点1、2、3上打入木桩，使这些桩上的水准尺读数都等于仪器高i，则各桩顶的连线即表示坡度为1％的直线。 以小组为单位，配合完成以下测设工作： 任务1：水准点A的高程HA=4.376m，要测设某设计地坪高程 HB=5.000m。 在A、B间安置水准仪，在B处设木桩； 对水准尺A读数：设 a = 1.534m，则：水平视线高: Hi=HA+a=4.376+1.534=5.910m B点水准尺应有读数：b=Hi-HB=5.910-5.000=0.910m 调整B尺高度,至b=0.910时,沿尺底做标记即设计高程HB。 任务2：右图中J、K为已知导线点，P为某设计点位。按图中数据计算在J点用极坐标法测设P点的放样数据β、D，并利用全站仪在室外进行点位测设实训。 仪 器 操 作 实 训 计算结果： D(52.110)263.775282.357mβ =138°28′32″ 本课时主要介绍了建筑施工测量的基本工作以及点的平面本 课 小 结 位置放样方法，其中比较全面细致的讲解了水平距离、水平角度及高差等基本量的测设方法，而建筑施工测量的所有工作均可转化为对以上三个基本量的测设。同时，分析了点的平面位置的常规放样方法。本课重点是点的平面位置的放样；极坐标法放样平面点位。 课 后 思 考 1、利用全站仪如何快速实现点的平面位置放样？ 2、思考如何组织实施大型广场的高程测设？ 一、建筑施工测量的基本工作 （一）水平距离测设 （二）水平角测设 （三）高差测设 板 书 设 计 二、点的平面位置放样 （一）直角坐标法 （二）极坐标法 （三）角度交会法 （四）距离交会法 （五）方向线交会法 三、直线坡度的放样