張勇

摘 要：近年來(lái)我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快，建筑事業(yè)飛速發(fā)展。高層建筑物越來(lái)越多的出現(xiàn)在城市中。為了保證建筑物的正常運(yùn)行和使用，避免因建筑物損傷造成經(jīng)濟(jì)損失以及人員傷亡，需要通過(guò)對(duì)建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)而獲得變形數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析從而判斷建筑物的安全性。

關(guān)鍵詞：高層建筑物；變形觀測(cè)；水準(zhǔn)測(cè)量

中圖分類號(hào)：TU196+1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）25-0159-02

Abstract： In recent years， the process of modernization in China has been accelerating， and the construction industry has been developing rapidly. More and more high-rise buildings have appeared in cities. In order to ensure the normal operation and use of buildings and avoid economic losses and casualties caused by building damage， it is necessary to obtain deformation data through deformation monitoring of buildings. The data are analyzed to determine the safety of the building.

Keywords： high-rise buildings； deformation observation； level measure

1 高層建筑物變形監(jiān)測(cè)的意義

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，土地成為稀缺資源，土地價(jià)格迅速上漲，“地王”不斷出現(xiàn)。為提高土地利用率，建筑物的高度逐漸上升，地標(biāo)性高層建筑物如雨后春筍般地出現(xiàn)在我們的視野里。高層建筑物因荷載較大，高度較高，更容易受到外部因素影響，建筑物產(chǎn)生不均勻的沉降的可能性加大。如果建筑物的不均勻沉降超過(guò)允許值，就會(huì)影響建筑物的使用，是指引發(fā)災(zāi)害，導(dǎo)致建筑物報(bào)廢，造成生命安全和財(cái)產(chǎn)損失。為了監(jiān)測(cè)建筑物的安全性能，必須對(duì)高層建筑進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)掌握高層建筑物的形態(tài)變化，這對(duì)建筑物的安全監(jiān)控具有重要意義。

2 高層建筑物變形監(jiān)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)

由于監(jiān)測(cè)的特殊性，每次建筑物的變形監(jiān)測(cè)過(guò)程中不允許中斷，監(jiān)測(cè)儀器要求也越來(lái)越高，而且各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)要及時(shí)可靠又能實(shí)時(shí)采集，傳統(tǒng)的測(cè)量方法、測(cè)量設(shè)備和數(shù)據(jù)分析方法已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前的建筑物監(jiān)測(cè)需求。監(jiān)測(cè)技術(shù)由傳統(tǒng)的點(diǎn)、線監(jiān)測(cè)模式逐步向點(diǎn)、線、面結(jié)合的空間立體監(jiān)測(cè)模式轉(zhuǎn)變，由人工跟蹤監(jiān)測(cè)向全自動(dòng)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變。在數(shù)據(jù)分析方面，各種模型的引入，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析模型，使建筑物各個(gè)應(yīng)力變化鮮明的表現(xiàn)出來(lái)。

隨著對(duì)建筑物安全性要求的提高，業(yè)主方對(duì)變形監(jiān)測(cè)的精度要求也在不斷提高，推動(dòng)著變形監(jiān)測(cè)技術(shù)也在不斷向前發(fā)展。1990年代以前，變形監(jiān)測(cè)以采用常規(guī)地面測(cè)量方法為主，以傾斜測(cè)量、準(zhǔn)直測(cè)量和應(yīng)變測(cè)量等方法為輔。這些監(jiān)測(cè)方法測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單、能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量，但是無(wú)法反映出建筑物整體的變形信息。2000年以來(lái)，近景攝影測(cè)量，尤其是數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)在變形監(jiān)測(cè)中開(kāi)始應(yīng)用，其監(jiān)測(cè)精度可達(dá)到mm級(jí)，在高層建筑物及滑坡等變形監(jiān)測(cè)中都有成功范例。GPS在山體滑坡、水庫(kù)大壩、采礦區(qū)地面塌陷和地殼形變等的監(jiān)測(cè)上，也得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，3S技術(shù)的相互集成融合逐步成熟，從技術(shù)上為研究和分析形變信息之間的相互作用提供了支撐。因此，基于3S融合的變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的一個(gè)重要研究方向。另外，測(cè)量機(jī)器人正成為高層建筑物自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)的首選設(shè)備。

3 變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

變形觀測(cè)的最終目的是對(duì)可靠詳盡的變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷建筑物的安全性。因此，對(duì)于大量的零亂的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)，必須先進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。通過(guò)平差處理，進(jìn)一步削除偶然誤差，剔除系統(tǒng)誤差。對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷建筑物是否發(fā)生變形，建立起變形與時(shí)間、質(zhì)量、風(fēng)速、日照等因素之間的關(guān)系，以采取適當(dāng)?shù)拇胧┛刂平ㄖ锏淖冃伟l(fā)展。

3.1 觀測(cè)數(shù)據(jù)處理

每次觀測(cè)結(jié)束后，依據(jù)測(cè)量誤差理論和統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)理論對(duì)預(yù)處理后的原始數(shù)據(jù)利用電腦Excel表格計(jì)算處理，計(jì)算監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降量累積和高程計(jì)算。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)與本點(diǎn)首次觀測(cè)時(shí)的沉降量Δh之間的關(guān)系式為：Δh=H1-Hi。

式中：H1表示監(jiān)測(cè)點(diǎn)首次觀測(cè)高程；Hi表示該監(jiān)測(cè)點(diǎn)本次（i次）觀測(cè)高程。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變動(dòng)分析是基于以穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)作為起始點(diǎn)而進(jìn)行的計(jì)算。分析處理后可以比較出監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降趨勢(shì)，當(dāng)有監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形量出現(xiàn)異常變化時(shí)，既要分析觀測(cè)本身是否錯(cuò)誤，也要及時(shí)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)巡視，全面的總結(jié)沉降原因，確定是否真實(shí)變形。必要時(shí)根據(jù)格拉布斯數(shù)值表舍棄一些誤差較大的觀測(cè)值。

3.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降量

根據(jù)沉降觀測(cè)規(guī)范，某點(diǎn)的下沉速度可按下式計(jì)算：

V=（Hi-Hi-1）/ΔD

式中：Hi、Hi-1分別表示i次和i-1次觀測(cè)e點(diǎn)的下沉值；ΔD 表示兩次觀測(cè)的間隔天數(shù)。

當(dāng)最后100天，沉降速率V<0.01～0.04mm/d時(shí)，根據(jù)《建筑變形測(cè)量規(guī)范》規(guī)定，可以認(rèn)為該建筑物的沉降進(jìn)入了穩(wěn)定階段。

3.3 沉降監(jiān)測(cè)表以及沉降量時(shí)間折線圖

以監(jiān)測(cè)時(shí)間段為x軸，以沉降變化量為y軸建立直角坐標(biāo)系，繪制監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量與時(shí)間關(guān)系變化曲線圖并計(jì)算監(jiān)測(cè)點(diǎn)最后100d的沉降速率，判定監(jiān)測(cè)點(diǎn)是否達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)（如表1，表2，圖1）。

8號(hào)樓12層，高度35.2米，鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)；8號(hào)樓共布置了4個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，1#～4#。

8號(hào)樓在2013.12.24最后觀測(cè)時(shí)，有效觀測(cè)點(diǎn)4個(gè)，最大下沉-6.2mm（1#點(diǎn)），最小下沉-0.4mm（3#點(diǎn)），4個(gè)點(diǎn)的平均值為S3平均=-3.55mm；最大下沉量和平均下沉量均小于變形觀測(cè)的預(yù)警值（100mm）。

2013.9.8～2013.12.24 最后兩期期觀測(cè)時(shí)，平均下沉速度為：0.0018mm/d；最后兩期時(shí)間間隔為107天，根據(jù)《建筑變形測(cè)量規(guī)程》第5.5.5條規(guī)定，當(dāng)最后100天，沉降速率V<0.01～0.04mm/d時(shí)，可以認(rèn)為已進(jìn)入穩(wěn)定階段。

8號(hào)樓南側(cè)平均下沉為：S3南平均=-2.71mm；北側(cè)平均下沉為：S3北平均=-1.96mm。南北下沉較差：0.75mm?；A(chǔ)在南北方向平均傾斜0.75mm/13.5m=0.0006，小于《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)程》GB50007-2002，第5.3.4建筑物地基變形允許值0.002的要求。

8號(hào)樓的下沉表現(xiàn)為：總體下沉合理，南北方向傾斜為：0.0006，傾斜值遠(yuǎn)較小規(guī)范要求。最后二期觀測(cè)的下沉速度都小于0.01mm/d。根據(jù)《建筑變形測(cè)量規(guī)程》第5.5.5條規(guī)定，可以認(rèn)為已進(jìn)入穩(wěn)定階段。根據(jù)下沉量、下沉速度與傾斜度觀測(cè)結(jié)果和下沉曲線綜合分析認(rèn)為：樓體平穩(wěn)，建設(shè)合理，進(jìn)入穩(wěn)定期。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以數(shù)學(xué)方法與工程實(shí)例相結(jié)合的方式，介紹了變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)8號(hào)樓進(jìn)行了12次、長(zhǎng)達(dá)287天的沉降觀測(cè)，獲得了該建筑物的沉降數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平差處理后進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，繪制沉降曲線，總結(jié)建筑物的沉降規(guī)律。

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