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建筑物變形觀測
出處: 作者: 杭州繪天網 2006年06月22日

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,一定時間段內所產生的變形量及其數據的分析和處理工作。內容包括沉降、傾斜、位移、撓曲、風振等變形觀測項目。其目的是監視建筑物在施工過程中和竣工后,投入使用中的安全情況;驗證地質勘察資料和設計數據的可靠程度;研究變形的原因和規律,以改進設計理論和施工方法。

  建筑物地基和基礎變形觀測 內容主要有:

  基坑回彈測量 在基坑開挖前、中、后期,測出事先埋設在基底面上的觀測點,由于基坑開挖引起的高程變化??誶昂涂諍罅醬蔚母叱灘釵擁淖芑氐?。

  地基分層沉降測量 測出埋設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 測出建筑物或基礎上的觀測點,因時間推移或因地基發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、地質條件和對變形觀測的精度要求,合理布設變形控制網點(見工程控制測量)。在建筑物附近比較穩固的位置埋設工作基點,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固位置埋設基準點(檢查點),用以檢核工作基點本身的穩固性(見地面沉降和水平位移觀測)。工作基點與基準點一般都組成網形,用精密水準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方法,也可用液體靜力水準儀、氣泡傾斜儀、電子水準器等進行測量。

  建筑物上部變形觀測 內容主要有:

  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生的垂直偏差。通常在頂部和墻基設置觀測點,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 測定建筑物因受側向荷載的影響而產生的水平位移量,觀測點的建立視工程情況和位移的方向而定。

  裂縫觀測 測出建筑物因基礎有局部不均勻沉降而使墻體出現的裂縫。一般在裂縫兩側設置觀測標志,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生的撓曲程度。一般測定設置在建筑物垂直面內不同高度觀測點相對于底點的水平位移值。

   擺動和轉動觀測 測定高層建筑物和高聳構筑物在風振、地震、日照等外力作用下的擺動量和扭曲程度。
  上述內容多屬于以水平位移為主的變形觀測,其方法除在穩定地區建立變形控制網,檢驗工作基點或基準點的穩固性外,通常使用測角前方交會法、經緯儀投影法、觀測水平角法、激光準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,還可用視準線法和引張線法進行觀測。近年來,開始應用的近景攝影測量方法,對于測定地基基礎與建筑物沉降、建筑物傾斜、測求裂縫參數、模型變形狀態參數,以及建筑機械構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記錄建筑物和試驗模型的大量點位變形信息。并使用立體坐標量測儀、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。

  變形觀測的數據處理與分析 首先,將觀測成果進行初步整理,再以時間或荷載為橫坐標,以累計變形量為縱坐標,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計檢驗的原理求得回歸方程,從而找出變形的規律性。由此方程即可根據各個自變量來推求所需因變量(即變形值),以推算、預報今后的變形情況,研究應采取的措施。對于基準點、工作基點和觀測點穩固性的檢驗,在有固定的起算點時,用統計檢驗的方法,根據定期重復觀測的結果,用最小二乘法計算各點的離差矢量,進行F(兩個正態母體的方差是否相等)檢驗,以判斷水準點高程的變化是由于水準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,采用秩虧自由網平差方法計算各點的位移值,根據定期重復觀測成果,判斷其穩定性。

  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。變形控制網的布設,已在研究應用優化設計的理論和方法;觀測方法除了沿用一些行之有效的傳統觀測儀器和方法外,將逐步應用全能激光測量儀、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,使測量過程日趨自動化;觀測數據的處理,已廣泛應用數理統計的方法來檢驗點位的穩定性,由單一變量統計分析發展到多變量動態的定性定量統計分析,對建筑物的安全將提供更可靠的預測與預報。

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