關于工程建筑物變形觀測的相關探討

沈特營

摘要：各種大型建筑物在其建設與使用階段均可能發生局部或整體位移，也就是所說的“變形”或“形變”。變形觀測的任務是測量并預報形變，為制定補救措施提供重要的參考數據。文章主要對工程建筑物變形觀測進行了探討。

關鍵詞：工程；建筑物；變形；觀測

引言

隨著城市中高層建筑數量的增加，其安全問題也已得到人們的廣泛關注。變形觀測技術作為保障高層建筑工程安全的一項關鍵技術，不但能夠提供給施工一個安全的環境，而且可以增加高層建筑的穩定性，如減少高層建筑的傾斜、裂縫等，因而具有十分重要的實際意義。本文就高層建筑變形觀測技術進行簡單分析探討。

1工程建筑物變形觀測的要求

1.1工程建筑物變形觀測概述

建筑物隨時間的推移發生沉降、位移、撓曲、傾斜及裂縫等現象，這些現象統稱為變形。變形的原因主要有：建筑物在工程建設和使用過程中，由于基礎的地質構造不均勻，土壤的物理性質不同，土基的塑性變形，地下水位的變化，大氣溫度的變化，建筑物荷身的荷重及動荷載（如風力、震動等）的作用等。建筑物變形監測的主要目的包括以下幾個方面：分析估計建筑物的安全程度，以便及時采取措施，設法保證建筑物的安全運行；利用長期的觀測資料驗證設計參數；反饋工程的施工質量；研究建筑物變形的基本規律。建筑物變形觀測的實質是定期地對建筑物的有關幾何量進行測量，并從中整理、分析出變形規律。其基本原理是在建筑物上選擇一定數量的有代表性的點，通過對這些點的重復觀測來求出幾何量的變化。

1.2基準點與變形點的構造與布設

建筑物的變形是通過量測觀測點與基準點間的相對位置變化而求得的。 基準點及其布設：（1）基準點：要求穩固可靠，一般應選在變形區域之外，且地質條件穩定，無震動源的地方。（2）工作基點：對于一些大型工程，要求基準點距變形區遠，為方便觀測，在觀測點相對穩定處設立一些工作基點，由它直接對觀測點進行觀測。（3）布設要求：對于水平位移觀測，基準點間應構成平面控制網。通常要求埋設觀測墩，實行強制對中；對于水準位移觀測，基準點間應構成水準網（高程基準點不少于三個）。

建筑物監測基準點布點原則：高層建筑物的變形監測基準點應該分布在建筑物周圍，點之間距離應小于100米，并且最少應該布設個3以上基準點；水準點的布設網形應以閉合圖形為主，每一個設站點最少能與場地內的2個水準點通視；各點位的布設位置應不受其他影響而穩定的存在，且能長期保存。

1.3建筑物變形監測頻率

對建筑物的變形監測以出地面為準開始，首先要布設沉降觀測標并完成建筑物主體的初次觀測。之后每增加一層荷載，進行一次沉降觀測，直至建筑主體封頂為止。工程進人裝修階段后，每個月觀測一次。工程暫停及復工時各測一次；假如建筑物突然產生大量沉降、不均勻沉降或嚴重裂縫時，迅速展開每天或幾天一次的連續觀測。主體梭工后，第一年觀測4次；第二年觀測3次；第三年后每年觀測一次直至穩定為止。

2工程建筑物變形觀測要點

2.1垂直位移觀測方法

垂直位移觀測的高程依據是水準基點，即在水準基點高程不變的前提下，定期地測出變形點相對于水準基點的高差，并求出其高程，將不同周期的高程加以比較，即可得出變形點高程變化的大小及規律。垂直位移監測網由水準基點構成水準網，可布設成閉合環或附合水準路線。如果設置有工作基點，則每年應進行一至兩次與水準基點的聯測，以檢查工作基點是否發生變動。聯測工作應盡可能選擇固定的月份，即保證外界條件基本相同，以減少外界條件變化對成果的影響。垂直位移觀測最常用的是水準測量。

垂直位移變形觀測注意點：當用水準測量方法時，要求做到三固定，即設置固定的測站與轉點，使每次觀測在固定的位置上進行；人員固定，以減少人差的影響；使用固定的儀器和水準尺，以減少儀器誤差的影響。

2.2水平位移觀測方法

水平位移觀測基礎是水平位移監測網（平面控制網）。為使各控制點的精度一致，都采用一次布網，并采用獨立坐標系統，例如大壩、橋梁等往往以它的軸線方向作為x軸，而y坐標的變化，即是它的側向位移。監測網的精度應能滿足變形點觀測精度的要求。故在設計監測網時，要預估該網的精度，并選擇適宜的觀測等級與方法。

水平位移監測網的形式：依建筑物的結構形式、儀器設備及場地條件而定，可分別采用測角網、導線網、邊角網及視準線法等。

觀測點水平位移測量方法：（1）導線法。當相鄰的變形點間可以通視，且在觀測點上可以安置儀器進行測角、測距時，可采用這種方法。通過各次觀測所得的坐標值進行比較，便可得出點位位移的大小和方向。這種方法多用于非直線型建筑物的水平位移觀測，如對弧形拱壩和曲線橋的水平位移觀測。（2）視準線法。該法適用于線性建筑物，如直線大壩和直線橋。每次觀測出觀測點相對于視準線的橫向偏移量，一般用活動覘牌測量其偏移量。與此類似的還有激光準直法。（3）引張線法。工作原理與視準線法相似，但要求無風。它是在量基準點AB間引張一根直徑為1mm的鋼絲以代替視準線。各觀測點上安置與引張線垂直的分劃尺，以讀出其與引張數相截的讀數，各次觀測的讀數差即為水平位移。大壩廊道的水平位移觀測多采用此方法。

3工程建筑物變形觀測數據處理

高層建筑物變形監測中數據的處理和分析是非常重要的，首先在建筑物變形觀測中就要求數據的精度一定要非常的高，但是同時確定精度的時候也要考慮其合理性，因為太復雜的數據，會使得測量工作復雜化，且消耗的費用和時間也會過于龐大，而過低的精度會影響分析變形情況的準確度，所以在對監測數據精度的要求上，一定要設置的比較合理。在建筑物變形監測中，重復監測是其中的一個要求，對變形監測數據分析的時候，所以在對變形數據進行分析的時候，可以通過分析相鄰兩個周期內數據的變化情況，來判斷變形的時間特征。

變形監測的數據分為很多類型，有一些是在監測過程中測量的，還有一些是外部因素，建筑物所在城市的天氣、溫度等對建筑物的變形都有一定的影響，所以對數據的處理可以分為兩類：內部監測數據，外部測量數據，而對這兩種數據的處理方法也存在一定的差別。對變形監測數據的處理，一般都有一定的步驟，而每個步驟中數據的計算等都需要做到絲毫不差，哪怕其中一步中的數據處理出現差錯，對最后的分析結果都會造成很大的影響。

變形觀測的外業工作結束后，應及時對觀測手簿進行整理和檢查。由于觀測變形點的依據是監測網點，首要的是監測網點必須穩定可靠。為能判定其是否穩定，也要定期進行復測。變形量的計算，是以首期觀測的成果作為基礎，即變形量是相對于首期的結果而言的，所以要特別注意首期觀測的質量。從多次觀測的成果中，發現變形的規律和大小，進而分析變形的性質和原因，以便采取措施。

結束語

綜上所述，變形監測在工程建筑物中發揮著重要的作用，可以有效的對建筑物進行監測與預報，而變形監測并不是一項簡單的工作，它蘊含著方方面面的東西，需要我們在不斷的探索與研究中，讓其更好的為人類社會服務。

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