大型壁画放样方法与实践

田海勇

【摘要】从项目特点、实施方法、作业步骤等多个方面,对大型壁画测量放样方法进行分析论述,提出了应用测量技术处理空间图形放样问题的简便方法.＃

【期刊名称】《城市勘测》

【年(卷),期】2010(000)006

【总页数】5页(P129-133)

【关键词】复杂建筑;大型壁画;放样;空间图形点;数学模型;放样参数;划线模板

【作者】田海勇

【作者单位】洛阳规划建筑设计有限公司,河南,洛阳,471000

【正文语种】中文

【中图分类】P258

随着城市的发展，复杂造型的建筑物越来越多，对建筑物的观赏性要求也越来越高，其中，在大型复杂建筑物外表面绘制巨型壁画是近年来非常流行的设计。传统壁画的制作一般由美工设计后，采用比例放大的方法，先设计好方格网，按比例将方格网绘制到墙壁上，再由专业美工分块完成。这种方法有两个明显的缺陷:一是对作业人员要求高，不仅要懂美术，而且要有高空作业的技术，作业成本高，作业周期长；二是受空间局限较多，临摹的效果不十分理想。

在生产实践中，我们发现利用现代测量技术，由测绘人员代替美工进行现场放样效果比较好，不仅能够精确地进行细部放样，完美地反映和体现设计的构思，而且可以降低高空作业的成本，大大节约工期，并且受空间约束较少。测量放样的基本出发点是空间坐标定位技术的应用，采用全站仪可以方便快捷地放样各种复杂的空间图形和曲线，精度可以实时控制。

本文结合工程实例，对大型壁画的测量放样方法进行分析和论述，提出处理该类问题的基本思路和简便方法。

宝龙城市广场是洛阳市新区的标志性建筑，由大型商业中心、豪华写字楼、高层商住楼、大型公寓等几部分组成，总建筑面积100多万平方米。其中，大型公寓由2栋高层建筑组成，平面呈圆弧形对称布置，是整个广场的门脸，凤凰图案的大型壁画是整个设计构思的点睛之笔，壁画放样测量是大型壁画绘制的关键技术，如图1所示。

设计有壁画的公寓高20层，东西两栋楼对称布置，每栋楼建筑尺寸为104 m×18 m，平面呈扇形。南侧、北侧墙面设计为凤凰图案，对称分布，共4幅图案。凤凰图案采用外墙涂料绘制，底色为白色，图案以蓝色为主，中间有黄色彩带，上部“羽毛”为卷曲图案。图案基本布满整个墙面，图案高度60 m，展开长度104 m。凤凰图案详图及其细部放样涉及特殊工艺，要求保证放样后图案不变形，保持原设计的观瞻效果。

3.1 图纸分析

设计单位提供了单体平面图、立面图和平面布置图，其中，立面图上标出了“凤凰”图案底稿。

根据图纸设计，公寓内墙面圆弧半径为392.28 m，外墙面圆弧半径为410.12 m。两栋公寓

结构对称，细部尺寸完全一致。4面墙体上的“凤凰”图案大小一样，均沿弧形墙面由大门一侧向外延伸。

设计方提供的图件中，没有对“凤凰”图案提出明确具体的坐标、标高、角度和细部尺寸，所需尺寸均须从电子图件上量取。从电子平面图上可以查到外墙平面尺寸的数据，以及墙面的平面数学关系。立面图为展开图，长度尺寸为圆弧长。平面图和立面图没有直接的对应关系，细部点位不能直接对应起来，如图2所示。根据图纸，需要进行解算，将要放样的点位三维坐标确定下来。

3.2 放样方法及流程

根据设计尺寸建立数学模型，并根据图案特点设计细部放样模板。采用全站仪扫描和放样特征点，放样点位置偏差应≤±50 mm。特征点放样后，利用不同的模板实地绘制轮廓线，完成图案底稿。外墙装饰施工时根据绘制好的图案轮廓线进行涂色，完成图案(具体流程如图3～图7所示)。

3.3 测量要素及主要技术精度指标

(1)建立数学模型

包括图纸分析、实地检测、三维坐标模型建立、放样参数计算、测量系统设计、划线模板设计。为保证数字化测量的严密性，数学模型精度应该严格得到控制。实际建模精度按±1 mm控制，所有计算全部在计算机上完成。

(2)建立测量控制基准

包括临时控制网设计与测量、实际建筑位置及尺寸检测、控制点三维坐标设计与转换、控制基准点参数计算、基准点设置、控制网检测、放样参数复核等。

控制点测量采用导线和三角网相结合的复合网，测量精度为:边长测量中误差≤±5 mm，水平角测量中误差≤±6″，竖直角测量中误差≤±5″。

(3)图案特征点放样

根据图案特征，将图案分A、B、C、D、Y共5层，每幅图案特征点约400个，4幅图案共需要放样约1 600个空间点位。考虑到图案在实地的不连续性，以及划线方便，相邻特征点间距均不超过2 m，放样点均以点对的形式出现。

放样时采用测设方位角和竖直角的方法控制投点位置，用实测距离和高差的方法与理论值进行比对，采集放样点三维坐标作为检查结果。

实际放样精度按点位中误差≤±20 mm进行控制，考虑到各种因素，放样后最大点位误差可以控制到±50 mm以内。

(4)图形绘制

根据放样好的特征点，采用特制的模板划线，组成图案轮廓。经初步检查连线无误后，沿蓝色区域一侧用蓝色涂料将图形轮廓线勾画出来，划线宽度为5 cm。从远处对图案形态进行确认，满足要求后再进行粉刷施工。图形绘制有误，或者需要变更时，在最终上色前进行修改。

划线模板为特制的大型曲线板，对应于每种曲线制作大小两种型号的模板。采用划线模板可以精确地画出轮廓线，只要区分清不同的曲线段，采用相应的模板即可。

4.1 平面坐标系选择

根据图形特征建立施工坐标系。如图8所示，以图形对应的圆心为坐标原点O1，D、E区对称中心线为A轴，向右垂直方向为B轴。D、E区坐标数值相同，B坐标符号相反。放样时，只要计算出一侧的坐标参数，就可以直接推算出另一侧的坐标参数。

坐标系设计好后，需要在现场进行检测，保证设计与实地一致。由于存在施工偏差，实际尺寸及点位位置会有变化。理论上4个面应为一个统一坐标系，实际上并不能附合很好。为了简化计算，使四个面参数统一，在实际操作时，以每个面实测数据为准，分别独立建立控制模型，即建立4个坐标系:D－O1AB、DO2AB、E－O1AB、E－O2AB。其中，O1、O2理论上为同一设计点位，实际上存在施工偏差，应区别对待，例如:D－O1AB坐标系定位以D1D2面实际位置确定，D－O2AB坐标系定位以D3D4面实际位置确定。

4.2 控制模型建立

以选定的平面坐标和设计的施工标高为坐标系的3个轴，建立三维坐标系。坐标分别以A、B、H表示。其中，H坐标从施工标高±0.00 m起算。

在室内进行放样设计时，以理论值进行参数计算，坐标系实际位置经现场实测后根据建筑物实际位置确定。具体实施步骤如下:

(1)先任意假定一个坐标系O－XY，统一测定D1～D4、E1～E4点的坐标，并在实地以假定坐标系建立首级控制网。如图9所示，L1～L6为首级控制点。

(2)根据实测的D1～D4、E1～E4点坐标(X，Y)以及圆弧半径验算图形参数，检查各弧线段弦长与理论值是否一致。

(3)分别以D1、D3、E1、E3点在O－AB坐标系中的理论坐标为基点，以理论圆心和理论半径为图形参数，根据各弧线段实际弦长解算出D2、D4、E2、E4点的施工坐标(A，B)。

(4)根据D1～D4、E1～E4点的施工坐标(A，B)，采用距离前方交会的方法，反算出对应弧线段位置的首级控制点的施工坐标(A，B)。如图9所示，L1－E3－E4、L2－D4－D3、L5－E2－E1、L6－D1－D2分别对应于4个施工坐标系。

(5)利用首级控制点，在各个施工坐标系中分别放样拟定位置的施工基准点。以D－O1AB坐标系为例，在L6点上设站，后视D1点，放样出弧线段D1－D2对应的施工基准点K1、K2。

(6)各个弧线段的施工基准点放样完成后，在实地做好标志。

(7)采用三角高程测量方法，以施工±0.00 m为基准，按四等高程测量的精度，连测施工基准点的高程。

图10 为施工基准点布置图，表1为施工基准点在各自坐标系中的三维坐标。

4.3 图形点坐标参数计算