探討對(duì)高層建筑物沉降觀測(cè)技術(shù)方案設(shè)計(jì)及其變形分析

摘 要：近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高層建筑物的不斷興建，其建造和運(yùn)營(yíng)管理階段的安全問題越來越受人們關(guān)注。建筑物變形觀測(cè)為解決其安全問題提供了非常有價(jià)值的變形數(shù)據(jù)信息，同時(shí)也為建筑物設(shè)計(jì)檢驗(yàn)及正常維護(hù)提供了依據(jù)。因此，高層建筑物變形觀測(cè)內(nèi)容、方法、變形分析及變形預(yù)測(cè)的研究就顯得非常必要。本文對(duì)高層建筑物沉降觀測(cè)技術(shù)方案設(shè)計(jì)及其變形進(jìn)行深入分析。

關(guān)鍵詞：高層建筑物；沉降觀測(cè)技術(shù)；方案設(shè)計(jì)研究；變形分析

一、高層建筑物沉降觀測(cè)技術(shù)方案設(shè)計(jì)

本文以星源·和諧大廈做項(xiàng)目研究對(duì)象，高層建筑位于通州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)世紀(jì)大道西側(cè)，郵政局南側(cè)。擬建綜合樓一棟，地下一層，主體 15 層。依建設(shè)方要求，根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖及設(shè)計(jì)單位的沉降觀測(cè)要求，參照有關(guān)規(guī)范、規(guī)定，設(shè)計(jì)了該綜合樓的沉降觀測(cè)技術(shù)方案。

1.1沉降觀測(cè)技術(shù)方案設(shè)計(jì)依據(jù)

主要設(shè)計(jì)依據(jù)如下：《建筑變形測(cè)量規(guī)范》（JGJ8-2007 ） ；《工程測(cè)量規(guī)范》（ GB 50026-2007） ；《城市測(cè)量規(guī)范》（ CCJ8-99） ；沉降觀測(cè)作業(yè)規(guī)程（Q / NTSMQW7-03-2006）。

1.2 基準(zhǔn)點(diǎn)及沉降觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)方案

1.2.1基準(zhǔn)點(diǎn)及工作基點(diǎn)的布設(shè)

該測(cè)區(qū)為小型測(cè)區(qū)，按《規(guī)范》要求，可埋設(shè)一個(gè)水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)，二個(gè)工作基點(diǎn)。水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在離測(cè)區(qū)100m 以外利于保存使用處，避開交通主干道及地下管線。埋設(shè)形式為混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑，埋設(shè)深度不小于1 m，底部直徑不小于0.8 m。工作基點(diǎn)在測(cè)區(qū)南北兩側(cè)各埋設(shè)一個(gè)，選位原則為利于使用及保存，離開擬建建筑外墻體體距離不小于30m，避開交通干道及地下管線。工作基點(diǎn)埋設(shè)形式為預(yù)制水泥樁埋設(shè)或現(xiàn)場(chǎng)澆筑，穩(wěn)定期應(yīng)不小于15。

1.2.2沉降觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

按設(shè)計(jì)要求，該大樓共需布設(shè)六個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。該大樓底層外墻裝修為干掛石材，考慮到沉降觀測(cè)點(diǎn)的穩(wěn)定性及竣工后的美觀整潔，沉降點(diǎn)位宜采用隱蔽式觀測(cè)點(diǎn)，沉降觀測(cè)點(diǎn)位布置所示進(jìn)行布設(shè)，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上方應(yīng)留有不少于2.0m的垂直空間以便安放標(biāo)尺。

圖1沉降觀測(cè)點(diǎn)位布置圖

1.3觀測(cè)精度要求

針對(duì)該項(xiàng)目，按建筑沉降觀測(cè)二級(jí)精度要求實(shí)施。儀器使用日本索佳B01精密水準(zhǔn)儀（ 每公里高差中誤差0.5 mm） ，標(biāo)尺采用配套的2m銦瓦標(biāo)尺，按二等水準(zhǔn)測(cè)量要求施測(cè)。

1.4觀測(cè)周期

對(duì)該大樓進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，施工期每施工完一層觀測(cè)一次，主體結(jié)構(gòu)封頂后至竣工時(shí)每?jī)蓚€(gè)月觀測(cè)一次； 竣工后第一年每三個(gè)月觀測(cè)一次，第二年每六個(gè)月觀測(cè)一次?？⒐ず蟮诙觊_始如沉降量小于0.1 mm/天，即可認(rèn)為建筑物沉降穩(wěn)定，可停止觀測(cè)。在施工期的沉降觀測(cè)中如發(fā)生沉降異常及異常的地理及天氣情況（ 如地震、長(zhǎng)時(shí)間的降雨等） 應(yīng)及時(shí)向建設(shè)方通報(bào)有關(guān)情況，需加密觀測(cè)。

三、高層建筑物變形分析

3.1 高層建筑物變形的原因

引起高層建筑物變形的因素很多：建筑物基礎(chǔ)的地質(zhì)構(gòu)造不均勻、土壤的物理性質(zhì)不同、大氣溫度變化、地基的塑性變形、地下水位季節(jié)性和周期性的變化、建筑物本身的荷重、建筑物的結(jié)構(gòu)及動(dòng)荷載的作用，都會(huì)引起基礎(chǔ)及其四周地形變形，從而導(dǎo)致建筑物變形。高層建筑物的變形如果超過一定的限度，就會(huì)影響到它的正常使用，尤其是產(chǎn)生不均勻沉降，更會(huì)危及建筑物的安全。

3.2高層建筑物變形監(jiān)測(cè)

3.2.1監(jiān)測(cè)內(nèi)容

高層建筑物地基和基礎(chǔ)變形觀測(cè)內(nèi)容主要有：①基坑回彈測(cè)量，在基坑開挖前、中、后期，測(cè)出事先埋設(shè)在基礎(chǔ)底面上的觀測(cè)點(diǎn)，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；②地基分層沉降測(cè)量：測(cè)出埋設(shè)在不同土層上的觀測(cè)點(diǎn)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；③建筑物的沉降測(cè)量：測(cè)出建筑物或基礎(chǔ)上的觀測(cè)點(diǎn)，因時(shí)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(cè)值即得沉降量。

高層建筑物上部變形觀測(cè)內(nèi)容主要有：①傾斜觀測(cè)，測(cè)定建筑物（尤其是頂部）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(cè)點(diǎn)，定期觀測(cè)其相對(duì)位移值，也可直接觀測(cè)頂部中心點(diǎn)相對(duì)于底部中心點(diǎn)的位移值，然后推算建筑物的傾斜度；②位移觀測(cè)，測(cè)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(cè)點(diǎn)的建立視工程情況和位移的方向而定；③裂縫觀測(cè)：測(cè)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(cè)標(biāo)志，定期觀測(cè)其位置變化，以取得裂縫的大小和走向等資料；④撓度觀測(cè)，測(cè)定建筑物受力后產(chǎn)生的撓曲程度。一般測(cè)定設(shè)置在建筑物垂直面內(nèi)不同高度觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于底點(diǎn)的水平位移值；⑤擺動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)觀測(cè)：測(cè)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(dòng)量和扭曲程度。

3.2.2高層建筑物變形監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)

高層建筑物變形監(jiān)測(cè)，就是利用測(cè)量?jī)x器及其它專用儀器和方法對(duì)變形體的變形現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)視、觀測(cè)的工作。為了能及時(shí)監(jiān)測(cè)高層建筑物的變形狀況，必須對(duì)建筑物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。建筑物前期施工現(xiàn)場(chǎng)堆放物較多， 施工現(xiàn)場(chǎng)凌亂， 基礎(chǔ)辨析觀測(cè)點(diǎn)容易被壓蓋或碰撞?，F(xiàn)場(chǎng)施工人員龐雜， 各工序人員不同， 交接協(xié)調(diào)工作如不及時(shí)， 觀測(cè)點(diǎn)就有被人為覆蓋或損毀的可能。如不及時(shí)進(jìn)行觀測(cè)， 就會(huì)失去某一時(shí)段的觀測(cè)數(shù)據(jù)， 且無法恢復(fù)或重測(cè)。每次觀測(cè)完畢， 應(yīng)及時(shí)處理數(shù)據(jù)， 以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題解決問題。因此， 簡(jiǎn)而言之，高層建筑變形觀測(cè)自身具有以下特點(diǎn)：①監(jiān)測(cè)環(huán)境復(fù)雜性， 障礙物多， 通視條件差；②觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)位易受破壞， 影響沉降觀測(cè)的連續(xù)性；③監(jiān)測(cè)工期較長(zhǎng)， 人力物力消耗大；④原始數(shù)據(jù)量大， 數(shù)據(jù)處理繁瑣；⑤監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性和不可逆性。

3.3高層建筑物變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法

3.3.1大地測(cè)量法

大地測(cè)量法應(yīng)用最多的是水準(zhǔn)測(cè)量法。精密水準(zhǔn)測(cè)量是測(cè)定變形體垂直位移的主要方法，但誤差較大，而消除或者改正大氣折光誤差對(duì)精密水準(zhǔn)測(cè)量結(jié)果的影響是相當(dāng)困難的。盡管中、美、俄等國(guó)家的科技專家在這方面進(jìn)行長(zhǎng)期、大量的研究，但目前尚未能提出一種切實(shí)有效的方法。

3.3.2攝影測(cè)量法

包括地面單張相片攝影測(cè)量、地面立體攝影測(cè)量、航空攝影測(cè)量等。單相片攝影測(cè)量只能測(cè)定平行于攝影機(jī)承片框平面上的變形。地面立體攝影測(cè)量則可測(cè)定物體空間位置的移動(dòng)和變形，這兩種方法最適于近距離單體建筑物的變形測(cè)量。

結(jié) 論：本文討論了高層建筑物沉降觀測(cè)方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容，對(duì)于精度要求較高的變形觀測(cè)，還需作觀測(cè)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)?？茖W(xué)合理的方案設(shè)計(jì)不僅能達(dá)到預(yù)期的觀測(cè)目的，還可以有效的提高工作效率，起到事半功倍的作用。

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