 工程技術(shù) |
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| 建筑物變形觀測 |
出處： 作者： 杭州繪天網(wǎng) 2006年06月22日
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測定建筑物及其地基在建筑物本身的荷載或受外力作用下，一定時間段內(nèi)所產(chǎn)生的變形量及其數(shù)據(jù)的分析和處理工作。內(nèi)容包括沉降、傾斜、位移、撓曲、風(fēng)振等變形觀測項目。其目的是監(jiān)視建筑物在施工過程中和竣工后，投入使用中的安全情況；驗證地質(zhì)勘察資料和設(shè)計數(shù)據(jù)的可靠程度；研究變形的原因和規(guī)律，以改進設(shè)計理論和施工方法。
建筑物地基和基礎(chǔ)變形觀測 內(nèi)容主要有：
基坑回彈測量 在基坑開挖前、中、后期，測出事先埋設(shè)在基底面上的觀測點，由于基坑開挖引起的高程變化。開挖前和開挖后兩次的高程差為基坑的總回彈量。
地基分層沉降測量 測出埋設(shè)在不同土層上的觀測點因荷載增加而引起的高程變化，以求得各土層的沉降量和受壓層的最大深度。
建筑物的沉降測量 測出建筑物或基礎(chǔ)上的觀測點，因時間推移或因地基發(fā)生變化所引起的高程差異，比較不同周期的觀測值即得沉降量。
以上內(nèi)容都屬于以垂直位移為主的變形觀測，其方法是首先按建筑場地地形、地質(zhì)條件和對變形觀測的精度要求，合理布設(shè)變形控制網(wǎng)點(見工程控制測量)。在建筑物附近比較穩(wěn)固的位置埋設(shè)工作基點，直接用以測定建筑物上的觀測點的位移，盡可能在變形影響以外的穩(wěn)固位置埋設(shè)基準(zhǔn)點（檢查點），用以檢核工作基點本身的穩(wěn)固性(見地面沉降和水平位移觀測)。工作基點與基準(zhǔn)點一般都組成網(wǎng)形，用精密水準(zhǔn)測量的方法來施測和檢驗。高程變化值的測定通常采用精密水準(zhǔn)方法，也可用液體靜力水準(zhǔn)儀、氣泡傾斜儀、電子水準(zhǔn)器等進行測量。
建筑物上部變形觀測 內(nèi)容主要有：
傾斜觀測 測定建筑物頂部由于地基有差異沉降或受外力作用而產(chǎn)生的垂直偏差。通常在頂部和墻基設(shè)置觀測點，定期觀測其相對位移值，也可直接觀測頂部中心點相對于底部中心點的位移值，然后推算建筑物的傾斜度。
位移觀測 測定建筑物因受側(cè)向荷載的影響而產(chǎn)生的水平位移量，觀測點的建立視工程情況和位移的方向而定。
裂縫觀測 測出建筑物因基礎(chǔ)有局部不均勻沉降而使墻體出現(xiàn)的裂縫。一般在裂縫兩側(cè)設(shè)置觀測標(biāo)志，定期觀測其位置變化，以取得裂縫的大小和走向等資料。
撓度觀測 測定建筑物受力后產(chǎn)生的撓曲程度。一般測定設(shè)置在建筑物垂直面內(nèi)不同高度觀測點相對于底點的水平位移值。
擺動和轉(zhuǎn)動觀測 測定高層建筑物和高聳構(gòu)筑物在風(fēng)振、地震、日照等外力作用下的擺動量和扭曲程度。
上述內(nèi)容多屬于以水平位移為主的變形觀測，其方法除在穩(wěn)定地區(qū)建立變形控制網(wǎng)，檢驗工作基點或基準(zhǔn)點的穩(wěn)固性外，通常使用測角前方交會法、經(jīng)緯儀投影法、觀測水平角法、激光準(zhǔn)直法和垂線觀測法等，來定期測定觀測點的位置變化。對于特定方向的水平位移，還可用視準(zhǔn)線法和引張線法進行觀測。近年來，開始應(yīng)用的近景攝影測量方法，對于測定地基基礎(chǔ)與建筑物沉降、建筑物傾斜、測求裂縫參數(shù)、模型變形狀態(tài)參數(shù)，以及建筑機械構(gòu)件變形的檢驗等方面都有一定的效果。近景攝影測量通常使用攝影經(jīng)緯儀、普通攝影機或高速攝影機，按正直、等偏、交向等攝影方式，可在一定時間段或瞬間連續(xù)記錄建筑物和試驗?zāi)Ｐ偷拇罅奎c位變形信息。并使用立體坐標(biāo)量測儀、電子計算機、精密立體測圖儀或解析測圖儀，按解析法或模擬解析法，測定觀測點隨時間所產(chǎn)生的二維或三維相對變形量。所攝得的像片，作為檔案資料還可在其他任何時候進行檢核量測。
變形觀測的數(shù)據(jù)處理與分析 首先，將觀測成果進行初步整理，再以時間或荷載為橫坐標(biāo)，以累計變形量為縱坐標(biāo)，繪制各種變形過程線，以便初步了解變形的幅度、趨勢和建筑物的安全情況。其次，要對觀測資料進行歸納和分析。通常采用回歸分析的方法，先選擇合適的擬合方法，再按最小二乘法與統(tǒng)計檢驗的原理求得回歸方程，從而找出變形的規(guī)律性。由此方程即可根據(jù)各個自變量來推求所需因變量(即變形值)，以推算、預(yù)報今后的變形情況，研究應(yīng)采取的措施。對于基準(zhǔn)點、工作基點和觀測點穩(wěn)固性的檢驗，在有固定的起算點時，用統(tǒng)計檢驗的方法，根據(jù)定期重復(fù)觀測的結(jié)果，用最小二乘法計算各點的離差矢量,進行F（兩個正態(tài)母體的方差是否相等）檢驗，以判斷水準(zhǔn)點高程的變化是由于水準(zhǔn)點的升降還是由于觀測的誤差所引起。在沒有固定的起算點時，采用秩虧自由網(wǎng)平差方法計算各點的位移值，根據(jù)定期重復(fù)觀測成果，判斷其穩(wěn)定性。
隨著高大建筑的增多和古建筑的維修，變形觀測工作愈來愈受到人們的重視。變形控制網(wǎng)的布設(shè)，已在研究應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計的理論和方法；觀測方法除了沿用一些行之有效的傳統(tǒng)觀測儀器和方法外，將逐步應(yīng)用全能激光測量儀、自動垂直儀、電子測斜儀、位移攝影探索器等光電、電子儀器和攝影測量技術(shù)，使測量過程日趨自動化；觀測數(shù)據(jù)的處理，已廣泛應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計的方法來檢驗點位的穩(wěn)定性，由單一變量統(tǒng)計分析發(fā)展到多變量動態(tài)的定性定量統(tǒng)計分析，對建筑物的安全將提供更可靠的預(yù)測與預(yù)報。
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