基于倾角仪的预制混凝土构件垂直度检测方法与流程

1.本发明涉及一种建筑工程施工质量的检测方法，尤其涉及一种基于倾角仪的预制混凝土构件垂直度检测方法。


背景技术：

2.随着装配式建筑工程的推广，预制混凝土构件的应用越来越广泛，其中，预制混凝土构件的垂直度偏差是装配式混凝土结构中施工安装过程及施工质量验收的一项关键控制项目。预制混凝土构件的垂直度偏差是指预制构件形心线的实际位置与设计位置之间的偏差，可以规定长度的水平偏移差或构件上下最大水平偏移差作为评价指标。gb 50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》对预制混凝土构件垂直度偏差提出了验收要求，并给出了检测方法，即通过经纬仪、吊线和尺量测量预制混凝土构件的垂直度，但该测量方法受到预制混凝土构件的外表面状态和测量的主观性影响较大，测量误差大。
3.现有技术的预制混凝土构件垂直度偏差测量方法主要包括两种：1、测量水平偏移差，2、测量水平倾角。
4.测量水平偏移差的方法主要包括三种：(1)经纬仪测量法，通过测量预制构件底端一点至顶端相对应一点之间的水平夹角，利用水平夹角和构件高度来求出垂直度偏差。(2)吊线测量法，在构件顶端吊垂线下来，待垂线稳定后，量测垂线终点与构件底端的距离，即为垂直度偏差。(3)激光标线仪法，激光标线仪的工作原理与垂线测量类似，通过发射激光，再配合与之相对应的条码水准尺，通过仪器中内置的数字成像系统，自动获取水准尺的条码读数。可大大降低测绘作业劳动强度，提高测量精度和效率。
5.测量水平倾角的方法是：工程中采用2m长的靠尺进行测量，通过测量靠尺上下两端的水平偏移量，然后再利用公式来推导出层高或构件全高的水平偏移量，其中，δ
x
为x向水平偏移，h0为层高，δαx为x向倾斜角度。
6.上述两种方法均存在如下几个问题：
7.1)量测时主观性强，会产生较大的误差。
8.2)经纬仪、垂线、激光标线仪测量的是构件表面，都是假定上下两点连线与构件形心线相平行，当连线不平行时，例如构件表面为斜面或曲面时，测量结果的误差较大。
9.3)靠尺的两点间距一般为2m，因此它的测量结果易受墙面平整性影响，当墙面不平整时，将会导致靠尺的检测结果不准确。
10.4)测量数据传输困难，较难实现垂直度偏差的自动化检测，大大降低了垂直度偏差检测效率，也对智慧建筑的普及产生了阻碍作用，无法应用于大规模的工程项目中。


技术实现要素：

11.本发明的目的在于提供一种基于倾角仪的预制混凝土构件垂直度检测方法，能利用倾角仪测量预制混凝土构件的角度变化，并通过数据采集传输设备实现倾角值的传输，
从而满足预制混凝土构件垂直度的实时自动化监测要求，提高工程质量。
12.本发明是这样实现的：
13.一种基于倾角仪的预制混凝土构件垂直度检测方法，包括以下步骤：
14.步骤1：在预制混凝土构件上选定至少一个测点，并在每个测点上均固定一个倾角仪；
15.步骤2：调整倾角仪的初始位置，并通过倾角仪测量预制混凝土构件的倾角值初始值；
16.步骤3：安装数据采集传输设备，数据采集传输设备的输入端与倾角仪的输出端连接；
17.步骤4：通过倾角仪实时测量预制混凝土构件的倾角值，并将其传输至数据采集传输设备；
18.步骤5：数据采集传输设备根据预制混凝土构件的倾角值生成倾角值变化曲线；
19.步骤6：根据倾角值变化曲线判断该预制混凝土构件的垂直度是否合格。
20.所述的预制混凝土构件包括混凝土柱、混凝土梁、混凝土墙体；对于建筑结构中的混凝土柱和混凝土梁，其抽查数量为总数量的10％，且不少于3件；对于混凝土墙体，其抽查数量为有代表性的自然间的10％，且不少于3间；对于大结构、大跨度的空间结构，混凝土墙体按照相邻轴线间高度5m划分检查面。
21.所述的倾角仪包括水平仪和倾角传感器，水平仪用于调整倾角仪的初始位置，通过水平仪调零后，利用倾角传感器测量测点处的倾角值初始值以及倾角值。
22.所述的数据采集传输设备包括测站保护箱、自动测读器、无线传输器和供电箱，自动测读器、无线传输器和供电箱设置在测站保护箱内，自动测读器的输入端通过无线传输器与倾角仪的输出端无线连接，自动测读器的输出端通过无线传输器外接至后台计算机设备；供电箱与自动测读器和无线传输器电连接。
23.在所述的步骤6中，设定倾角值标准范围，当倾角值超过或未达到倾角值标准范围时，该倾角值判定为不合格，反之为合格。
24.当所有倾角值中80％及以上的倾角值合格时，该预制混凝土构件的垂直度合格；当所有倾角值中70-80％的倾角值合格时，再抽取相同数量的预制混凝土构件进行二次测量，当两次测量的所有倾角值中80％及以上的倾角值合格时，该预制混凝土构件的垂直度合格。
25.若预制混凝土构件的垂直度不合格，利用斜撑等手段调整其倾角，直至其倾角合格为止。
26.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
27.1、本发明由于设有倾角仪，可将倾角仪固定或埋设在预制混凝土构件的测点处，安装方便，用于实时监测预制混凝土构件的倾角值及其变化情况，从而得到施工过程中预制混凝土构件受到荷载后的垂直度变化情况，测量精度、实时性、灵活性高，实现了预制混凝土构件垂直度的实时、自动化检测，提高工程施工的质量。
28.2、本发明由于设有数据采集传输设备，能周期性采集倾角仪测量的倾角值，并通过后台计算机设备生成倾角值变化曲线，有利于直观、实时的了解倾角值的变化，有利于预制混凝土构件垂直度的及时预警，从而提高了工程施工的安全性和规范性。
附图说明
29.图1是本发明基于倾角仪的预制混凝土构件垂直度检测方法的流程图；
30.图2是本发明基于倾角仪的预制混凝土构件垂直度检测方法中实施例的建筑结构平面图；
31.图3是本发明基于倾角仪的预制混凝土构件垂直度检测方法中实施例1的测点q1的倾角值变化曲线图；
32.图4是本发明基于倾角仪的预制混凝土构件垂直度检测方法中实施例1的测点q2的倾角值变化曲线图；
33.图5是本发明基于倾角仪的预制混凝土构件垂直度检测方法中实施例1的测点q3的倾角值变化曲线图。
具体实施方式
34.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
35.请参见附图1，一种基于倾角仪的预制混凝土构件垂直度检测方法，包括以下步骤：
36.步骤1：在预制混凝土构件上选定至少一个测点，并在每个测点上均固定一个倾角仪。
37.倾角仪的工作原理是：利用地心引力来测量倾角仪内部轴线与铅垂线之间的夹角，进而测得预制混凝土构件的倾斜角度。倾角仪可采用现有技术的固体摆式倾角仪、液体摆式倾角仪和气体摆式倾角仪及陀螺仪式倾角仪等。
38.倾角仪包括固定式和手持式，固定式的倾角仪可通过膨胀螺栓等方式固定安装在测点上，也可在预制混凝土构件制作时直接预埋在测点处，可以有效解决预制混凝土构件的表面不平整对垂直度偏差检测的影响。手持式的倾角仪可通过人工手持的方式固定在测点上，用于测量被测面上的一小块局部区域的倾角。
39.所述的预制混凝土构件包括混凝土柱、混凝土梁、混凝土墙体等。对于建筑结构中的混凝土柱和混凝土梁，其抽查数量为总数量的10％，且不少于3件。对于混凝土墙体，其抽查数量为有代表性的自然间的10％，且不少于3间；对于大结构、大跨度的空间结构，混凝土墙体可按照相邻轴线间高度5m左右划分检查面，或根据跨度进行划分。
40.倾角仪的精度指标一般取总使用要求(即总的测量结果精确度)的1/10～1/3。为了满足精度要求，可根据国内标准、国外标准等制定的预制混凝土构件允许的垂直度偏差，限制倾角的取值，倾角仪的最高使用要求为0.002rad，对应的角度限值为6’52”，而倾角仪作为高精度仪器，所需的精度应为6’52”/10＝41.2”，这就需要倾角仪的分辨率(指输入机械量的最小变化量)能够采集到该精度，而0.001
°
＝6”＜41.2”，所以倾角仪的分辨率至少应该达到0.001
°
，相应的精度要求为0.01
°
。
41.步骤2：调整倾角仪的初始位置，并通过倾角仪测量预制混凝土构件的倾角值初始值。
42.所述的倾角仪包括水平仪和倾角传感器，水平仪可用于调整倾角仪的初始位置，水平仪可采用气泡水平仪。通过水平仪调零后，利用倾角传感器测量测点处的倾角值初始值以及倾角值，从而得到预制混凝土构件的倾角变化情况。
43.步骤3：安装数据采集传输设备，数据采集传输设备的输入端与倾角仪的输出端连接。
44.所述的数据采集传输设备包括测站保护箱、自动测读器、无线传输器和供电箱，自动测读器、无线传输器和供电箱设置在测站保护箱内，自动测读器的输入端通过无线传输器与倾角仪的输出端无线连接，自动测读器的输出端通过无线传输器外接至后台计算机设备；供电箱与自动测读器和无线传输器电连接。自动测读器从倾角传感器获取倾角值，并无线传输至后台计算机设备，从而反馈至施工人员，便于在施工过程中实时监测预制混凝土构件的垂直度变化。
45.优选的，测站保护箱可采用夹板和木方制作而成，测站保护箱的尺寸约为1*0.5*1.5m，便于内部设备的安装和保护。
46.自动测读器的数据采集周期可根据实际工程流程节点进行调整，优选为10min采集一次倾角值。
47.步骤4：通过倾角仪实时测量预制混凝土构件的倾角值，并将其传输至数据采集传输设备。
48.步骤5：数据采集传输设备根据预制混凝土构件的倾角值生成倾角值变化曲线。可在后台计算机设备上显示倾角值变化曲线，用于倾角值数据的统计和处理，也便于在倾角值变化幅度过大时起到及时预警的作用，通过人工介入实现预制混凝土构件的倾角值调整和控制。倾角值变化曲线可通过计算程序转换为垂直度偏差曲线，垂直度偏差曲线的顶点为倾角值变化曲线。
49.步骤6：根据倾角值变化曲线判断该预制混凝土构件的垂直度是否合格。
50.设定倾角值标准范围，当倾角值超过或未达到倾角值标准范围时，该倾角值判定为不合格，反之为合格；当所有倾角值中80％及以上的倾角值合格时，该预制混凝土构件的垂直度合格。
51.当所有倾角值中70-80％的倾角值合格时，再抽取相同数量的预制混凝土构件进行二次测量，当两次测量的所有倾角值中80％及以上的倾角值合格时，该预制混凝土构件的垂直度合格。
52.若预制混凝土构件的垂直度不合格，可利用斜撑等手段调整其倾角，直至其倾角合格为止。
53.实施例1：
54.某在建住宅工程中，建筑结构共21层，结构高度约76.8m，采用整体装配式施工，预制混凝土构件包括混凝土剪力墙和预制围护墙等，其平面结构如附图2所示。
55.测量第7楼层的3个墙板，在1-5轴交c-h轴处选择一个预制剪力墙、两个预制围护墙进行测试，每个预制混凝土构件上布置2个测点，共计6个测点，一个预制剪力墙、两个预制围护墙吊装完成后，在每个测点处均通过膨胀螺栓固定安装一个倾角仪。
56.通过气泡水平仪调整倾角仪的初始位置，并通过倾角传感器测量预制混凝土构件的倾角值初始值，将倾角值初始值调整为0。
57.安装数据采集传输设备，自动测读器的输入端通过无线传输器与倾角仪的输出端无线连接，自动测读器每间隔10min采集一次倾角传感器的倾角值，并通过无线传输器将倾角值传输至后台计算机设备，后台计算机设备上生成倾角值变化曲线。自动测读器主要在8
层和9层有安装调整作业、钢筋套筒灌浆作业、支撑拆除作业等对7层预制混凝土构件影响较大的施工时进行数据采集。
58.一个预制剪力墙和两个预制围护墙上的其中一个测点分别为q1、q2、q3，测点q1、q2、q3的倾角值变化曲线分别如附图3-5所示。结合8层和9层的施工工序时间点和附图3-5可知：在时间点1-50内，8层在封模板和吊装排架，竖向荷载增加，x向倾角值逐渐增大；在时间点50-110内，8层在搭设排架，竖向荷载变化不大，x向倾角值趋于稳定；在时间点110-150内，8层在吊装叠合板，竖向荷载变化较大，x向倾角值出现大幅度的波动；在时间点150-250内，8层在绑扎钢筋，竖向荷载变化不大，x向倾角值趋于稳定；在时间点250-370内8层在浇筑顶板混凝土，竖向荷载逐渐增加，x向倾角值逐渐减小；在时间点370-400内，9层在吊装预制墙板，竖向荷载变化较大，x向倾角值出现了大幅度的波动。上述分析说明本发明的检测方法能够准确的捕捉到施工工况对预制墙板垂直度产生的影响。
59.同时，施工过程中预制混凝土构件的倾角值最大变化幅度为0.020
°
，即1mm以内，符合施工标准要求。
60.在该建住宅工程的施工过程中，采用上述方法对各预制混凝土构件进行逐层检测。
61.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。