論高層建筑物的變形監(jiān)測與精度分析

梁柱信

（長江三峽勘測研究院有限公司，湖北 武漢 430074）

現(xiàn)代高層建筑物越來越多也越來越高，其安全監(jiān)測變得越來越重要，同時，結(jié)構(gòu)尺寸的復雜及場地窄小造成不利的檢測環(huán)境，隨著施工速度的加快和工藝的不斷改進，對高層建筑物的形變監(jiān)測也提出了更高的要求。對于新的監(jiān)測要求，傳統(tǒng)的方法、儀器都不能滿足變形檢測的要求，所以，研究新的變形監(jiān)測方法就顯得意義重大了。

1.關于變形監(jiān)測的概述

高層建筑物變形監(jiān)測的一個直接目的就是對高層建筑物的運營狀態(tài)進行安全監(jiān)控、評估和預測。但通常因高層建筑項目本身就是一項復雜的系統(tǒng)工程，并且每個項目的情況都不盡相同，各個項目具有自身的特殊性，所以想要直接用原始數(shù)據(jù)評估和反饋建筑物的變形是不大現(xiàn)實的。故對高層建筑的變形規(guī)律進行研究，做好高層建筑物的安全監(jiān)測就很有必要了。

2.變形觀測的特點

嚴密地組織數(shù)據(jù)分析和處理。有許多變形體的變形均比較小，有時測量誤差與變形在同一數(shù)量級，所以，要對變形數(shù)據(jù)進行仔細的、嚴格的分析，甚至可以運用一些比較好的辦法從含有觀測誤差的觀測數(shù)值中找出變形信息。

變形觀測的精度技術要求高。與其他測量相比，變形觀測要求的精度比較高。處于實用的目的，一般要求精度要達到1mm。在對高層建筑物的變形觀測中，為了真實地反映出建筑物自身的變形情況，測量的誤差要求小于變形量的1/10～1/20。

和其他多學科相聯(lián)系。變形觀測工作不僅需要測量知識，還需要與動力學工程和土木工程等學科知識反復觀測。變形觀測必須在間隔一定的時間內(nèi)進行反復觀測，只有多次的重復觀測，才能從高程的變化和觀測點坐標中發(fā)現(xiàn)變形。

變形檢測的法律責任大。變形數(shù)據(jù)都是微小的變化，它要求監(jiān)測人員一絲不茍地工作，在帶有誤差的觀測數(shù)值中找出變形觀測的規(guī)律，及時預報有危害的變形，使人們避免災害，保證人民的生命與財產(chǎn)安全，故，變形觀測責任非常重大。

3.變形監(jiān)測方案設計和監(jiān)測精度的確定

對高層建筑物作變形監(jiān)測時，觀測和測量得出的變形量一定要能客觀地反映建（構(gòu)）筑物的實際變形情況，要能預測出其變化的趨勢，并將此作為檢驗成果質(zhì)量的標準之一。一般情況下，變形觀測的目的會對變形監(jiān)測的精度起到?jīng)Q定作用。不同高層建筑物的變形監(jiān)測的精度要求也會有差別，同一建筑物的不同時間及不同部位的觀測精度也有差別。通常可按照以下方法來確定高層建筑物變形觀測所采用的等級：（1）以高層建筑物最小變形值為依據(jù)；（2）以高層建筑物階段平均變形量為依據(jù)；(3)以預估變形量或變形速度為依據(jù)；(4)以地基允許變形值為依據(jù)；(5)以某些固定值為依據(jù)。在實際觀測過程中，主要是結(jié)合高層建筑物對地基的允許變形值來推算，這個值一般規(guī)范有規(guī)定，有的是建筑設計單位給定的。根據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范(GBJ7-89)》規(guī)定，可根據(jù)高層建筑物地基的允許變形值來推算出建筑物允許變形量，并由此確定應該采用的觀測手段和相應的儀器設備。《基坑工程施工監(jiān)測規(guī)范》DJ/TJ08-2001-2006規(guī)定，基坑工程施工對周圍環(huán)境的監(jiān)測要求，可分為四個等級。變形觀測點有監(jiān)測點和基準點，后者又包括穩(wěn)定基準點和工作基點，它們在變形監(jiān)測中都有各自的作用。布設基準點時應充分考慮測量工作的需要，但布設監(jiān)測點就需要結(jié)合其他學科的知識，其位置應處于能夠反映高層建筑物變形特征與變形明顯處，例如：伸縮縫、沉降縫、新老建筑連接處兩側(cè)；工業(yè)廠要有房獨立柱的基礎；基礎類型、荷載、埋深有明顯不同處；多邊形、圓形、高層建筑物縱橫軸線的對稱處；連接高層建筑中點、角點處，且每邊的監(jiān)測點數(shù)量宜有3個或更多。

前面已經(jīng)說過，變形監(jiān)測真正目的是為了及時的了解高層建筑物的變形情況，以對高層建筑物的使用安全性能進行評價，我們通常進行的靜態(tài)變形監(jiān)測主要包括沉降觀測、水平位移觀測、傾斜觀測和裂縫觀測，其使用的方法主要有常規(guī)地面測量方法、近景攝影測量方法和其他一些特定條件下所采用的測量方法。通常可用水準測量的方法和來進行沉降的觀測。而對于深基坑開挖和高層建筑物的沉降觀測，應按照國家二等水準技術要求施測，常用精密水準儀，將附合水準路線聯(lián)測到水準基點上或?qū)⒂^測點布設成閉合環(huán)。觀測時應做到固定觀測人員、固定觀測儀器、固定觀測時間、固定觀測路線，以防這些要素的變動而影響觀測的精度。因觀測現(xiàn)場的條件限制，實際觀測過程中很難做到前后視距離相等，因而觀測前一定要做好對觀測儀器的檢驗校正工作，尤其是要重點檢驗儀器i角的誤差與調(diào)焦誤差。觀測傾斜的方法也很多，高層建筑的基坑工程中，常用鉆孔測斜儀對支護樁來進行傾斜觀測；而觀測上部結(jié)構(gòu)的傾斜時，可用全站儀坐標測量法cap)、經(jīng)緯儀投點法"等傳統(tǒng)的測量方法。

4.資料整理和分析

變形觀測資料的整理，就是將各種變形數(shù)值生成各種圖表，如建筑物變形分布圖、建筑物變形值過程線等。這些圖表可用于初步了解建筑物的變形規(guī)律、狀況，判斷建筑物的運營是不是正常。變形觀測資料的分析，包括分析產(chǎn)生變形的因果關系，驗證變形是否存在，推求變形值同影響因素之間的數(shù)學關系。對于前者主要采用統(tǒng)計檢驗方法，對于后者，多采用回歸分析方法，求得的函數(shù)關系稱為回歸方程。回歸方程不僅可用來定量的分析變形的規(guī)律，還可以用來作變形預報。另外，還有對滑坡進行的滑坡觀測等觀測，對不同的觀測對象與變形觀測目的，變形觀測的內(nèi)容不相同。但是對于不同的觀測體，其變形觀測的主要內(nèi)容是基本相同的。

結(jié)論。總之，高層建筑工程項目大多具有復雜性和特殊性，故在實際工作中難以直接運用變形監(jiān)測原始數(shù)據(jù)對高層建筑物安全穩(wěn)定狀態(tài)進行評估和反饋，因而為了確保高層建筑的結(jié)構(gòu)安全，我們工程測量人員一定要根據(jù)工程項目的具體情況，結(jié)合變形觀測的具體要求，來選擇科學合理的觀測方法和手段，本著嚴謹、認真、負責的態(tài)度，做好測量和監(jiān)測數(shù)據(jù)的記錄及資料的整理分析工作，努力提高觀測的精確度，對高層建筑物的安全穩(wěn)定狀態(tài)作出科學地評估，對其變形作出準確地預測，為改進建筑工程設計、施工方法和運營管理提供科學的依據(jù)，確保高層建筑的結(jié)構(gòu)安全。

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