池倫煌

1.概述

最近幾年，我國的綜合經(jīng)濟實力提升顯著，社會經(jīng)濟發(fā)展非常迅速，建筑領域有充裕的資源、資金投入，投入總量非常大且模式也很新穎，建造了一大批功能多樣的建筑物。多功能建筑物在為我們的生活帶來很大便利的同時，也極大地推動了社會經(jīng)濟的增長，不少多功能建筑物已經(jīng)成為城市地標建筑，彰顯城市形象、傳播城市文化。我們知道，建設企業(yè)在具體的建設實踐中，做好建設成本管控、建設工程質量管控、建設工程進度管控是整個建設過程的重中之重，這三項工作互相影響，并且共同決定著整個工程的建設效果。目前，在上述這幾個方面，相關研究比較豐富，有很多可行方法，而且在具體的施工實踐中，都已經(jīng)證明了這些方法是正確的，可行性很高，但與建設變形分析與預報技術管控相關的研究不多，主要的原因是建設變形分析與預報技術很難控制，而且很多突發(fā)狀況極大地影響著建設變形分析與預報技術。筆者在此淺析了建筑物變形分析與預報技術的相關概述及其積極作用，并在這一基礎上，總結了建筑物變形分析與預報技術管控的可行性方法，希望這些方法可以對同行們有所幫助[1]。

2.建筑物變形分析與預報技術研究

圖1 頻譜分析儀原理示意圖

當今技術飛速發(fā)展，網(wǎng)絡技術幾乎被應用在了所有行業(yè)中，且應用的水平越來越高，在分析和預報建筑物變形方面，各種理論因為網(wǎng)絡技術的發(fā)達而得以使用。建筑物變形的種類非常多，且變形理論十分復雜，因此，在研究過程中，一定要使用有效模型的方法，才能對建筑物變形的特征和規(guī)律進行模擬和精準總結，這對于建筑工程設計及災害預防而言，是非常重要的?？傮w而言，對建筑物變形相關數(shù)據(jù)進行分析、處理，解釋各種建筑物變形現(xiàn)象，才是建筑物變形設計的主要內(nèi)容，鑒于此，我們可以將建筑物變形分成兩個部分：變形物理解釋和變形幾何分析[2]。

2.1 變形物理解釋

變形物理解釋的目的是明確建筑物變形和導致變形形成原因二者的關系，同時解釋變形的原因，具體方法包括以下幾種：

2.1.1 統(tǒng)計分析法

創(chuàng)建回歸模型，分析建筑物變形和導致變形主要原因之間的關系，以建立體現(xiàn)荷載-變形二者關系的數(shù)學模型。統(tǒng)計分析法目前的應用非常廣泛，且有著明顯的“后驗”特性，變形因素具有很強的多樣性、不確定性，加之觀測資料非常有限，因此嚴重影響回歸分析建模的精準性。

2.1.2 確定函數(shù)法

此法使用的是有限元法，先設定假設條件，再結合變形體的力學、物理學特性以及應變與應力的關系建立變形與荷載函數(shù)模型。使用這一模型，預報變形體可能會在負荷下發(fā)生變形狀況，該模型具有明顯的“先驗”特性，和傳統(tǒng)模型相比，函數(shù)模型在物料概念方面的優(yōu)勢更強一些，但是函數(shù)模型的計算量較大，因此在計算數(shù)據(jù)方面的規(guī)定比較特殊。

2.1.3 混合模型法

混合模型法是在統(tǒng)計模型和確定性模型的基礎上得以發(fā)展的。如果效應量和原音量之間的關系比較明確，則建議主要使用有限元法（Finite Element Method，F(xiàn)EM）進行計算。假設原音量之間的函數(shù)關系就算是使用物理理論也無法確定或是和效應量之間的關系不明確，那么在分析時，建議使用統(tǒng)計模型，然后在這一基礎之上，再與實際值擬合而把模型建立起來。比如，我國的一些專家，在分析壩體形態(tài)時，使用了應用混合模型，取得的效果較好。另外，用應用模型分析、預報建筑物變形情況時，還可以使用反分析法，此法是在效仿系統(tǒng)識別理論的基礎之上，用正分析成果為證據(jù)分析相關理論，借助反求向建筑物設計施工等單位反饋建筑物相關參數(shù)及規(guī)律，以對建筑物開展變形監(jiān)測。

2.2 幾何分析方法

2.2.1 時間序列分析

相關研究數(shù)據(jù)顯示：在檢測變形狀況的過程中，可以使用時間序列分析方法建立ARMA（p 階自回歸q 階滑動平均模型）。實踐證明：用組合動態(tài)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的方法或是趨勢函數(shù)模型+ARMA 組合的方法構建模型，取得的效果可能會更好，上述兩種方法的作用分別是：（1）將非平穩(wěn)相關序列逐漸轉變?yōu)槠椒€(wěn)相關序列；（2）可用建立模型的方法處理隨機動態(tài)系表達式的尋求過程。因為系統(tǒng)輸出的特征主要表現(xiàn)在模型參數(shù)方面，因此可以解釋導致變形的原因，然后，在這一前提下，再預報建筑物變形狀況。因為誤差可能會產(chǎn)生一定的影響，所以，我們可以考慮使用穩(wěn)健時間序列分析法構建模型；如果時間序列的數(shù)據(jù)量不大，則可在建模時，使用灰色系統(tǒng)理論，用累加生成法對原始數(shù)據(jù)進行加工，讓其生成數(shù)列，這樣可以達到增強規(guī)律性的目的。在時序分析時，先分析單測點，假設在分析測點間相互關系時可用多點關聯(lián)變形分析法，那么對建筑物分析和預報的效果會更好。

2.2.2 頻譜分析法

假設變形時間序列有一定的周期性特性，例如大壩水平位移，具有較強的周期性，那么應該用Fourier 變換，將時域信息轉換成頻域信息，同時對這些信息進行分析，而后在這一基礎之上，計算各諧波頻率振幅，同時確定最大振幅的主頻，這樣就能確定變形變化的周期。估計響應譜函數(shù)、頻率響應函數(shù)等函數(shù)，計算輸入和輸出之間的關聯(lián)性，找出導致變形的主要因子，進而對變形進行物理解釋，在這一基礎上，預報建筑物變形狀況。

2.2.3 小波分析法

隨著科學不斷地發(fā)展，社會、自然等學科之間互相交叉，進而就形成了小波理論，這一理論是學科交叉產(chǎn)生的結晶，目前，已經(jīng)被廣泛使用在各項科學研究和各類工程的建設過程中，使用小波分析法，可以有效提取時頻域局部信號中的有效信息，然后用離散小波變換的方法，將變形觀測數(shù)據(jù)進行分解、重構，這樣可以有效分離誤差，也能更好地反映整體變形的趨勢和局部變形的具體特征。小波分析法和傅里葉變換有些相似，使用小波分析法也可以探測周期性變形，在分析動態(tài)變形時，可用小波分析法，成功構建基于小波的多分辨卡爾曼濾波模型，這一模型可為分析、預報建筑物變形提供條件。

2.3 相關結論

實踐表明，進行變形監(jiān)測，這是進行各類工程建筑物及其地質構造穩(wěn)定性檢查的一個極其重要的手段，因為通過變形監(jiān)測，可把變形體相關變形數(shù)據(jù)準確獲得，并以此來對變形體在時間特性及空間狀態(tài)方面進行深入研究，從而能夠做到科學解釋變形成因，并在此基礎上進一步對變形狀況做出準確預報。而分析、預報土木工程建筑物變形狀況，是十分復雜的過程；總結變形分析在建筑物進行了很多實踐，獲得了很多成果，然后在這一基礎上，深入研究與分析、預報土木工程建筑物變形相關的各項技術，對保證各種建筑物安全，推動建筑業(yè)穩(wěn)健發(fā)展，都有著非常重要的積極作用。

3.結束語

綜上所述，近年來國內(nèi)建筑水平持續(xù)提升，各種多功能建筑物的建設數(shù)量也在不斷增加。建筑規(guī)模持續(xù)增大，施工技術也越來越先進、越來越復雜。建筑項目管理工作是建筑項目建設工作得以順利、高質完成的基本保障。項目施工必須按照合同約定的完工時間組織具體的施工工作。在當前建筑業(yè)飛速發(fā)展的今天，建筑物變形分析與預報技術管理是決定項目能否順利施工并安全投入運營的關鍵因素，科學管控建筑物變形分析與預報技術，可確保項目施工的高質完成和項目管理目標的順利實現(xiàn)。另外，建筑物變形分析與預報技術管控能力是整個建筑項目監(jiān)管水平的直接體現(xiàn)，在建設項目的時候，施工企業(yè)將建筑物變形分析與預報技術管控工作做好了，對于美化企業(yè)市場形象、提高企業(yè)的綜合管理能力而言，都是十分有利的。這就需要施工企業(yè)結合施工現(xiàn)場的實際狀況，合理做好項目施工規(guī)劃工作和施工技術管控工作，保證現(xiàn)場的施工可以按照施工計劃順利落實到位，爭取建筑物變形在規(guī)范的要求內(nèi)，建筑項目可以完美投入運營。另外，施工企業(yè)的各個部門之間，必須進行及時有效的溝通，科學制定施工組織，切實落實施工計劃，并積極做好建筑物變形分析與預報技術管控工作，保證建筑項目以高性價比按時按質按量竣工和運營。