第12章建筑物變形觀測

1、第第12章章 建筑物的變形觀測建筑物的變形觀測學習目標：學習目標：了解：了解：變形觀測的任務、目標、分類及變形變形觀測的任務、目標、分類及變形觀測實施的方法；變形觀測的精度和頻率；觀測實施的方法；變形觀測的精度和頻率；掌握：掌握：沉降觀測點的布設及方法；水平位移沉降觀測點的布設及方法；水平位移觀測的方法；變形觀測資料的整理。觀測的方法；變形觀測資料的整理。12.1 概概 述述l建筑物的變形觀測建筑物的變形觀測:主要就是對建筑物（構(gòu)筑物）以及地基所產(chǎn)生的沉降、傾斜、撓度、裂縫、位移等變形現(xiàn)象進行的測量工作。l變形產(chǎn)生的原因：變形產(chǎn)生的原因：一是自然條件及其變化（如地質(zhì)水文），二是建筑物本身相聯(lián)系

2、的原因（如建筑物本身荷載）；l變形分類：變形分類：靜態(tài)變形和動態(tài)變形；l變形觀測的任務：變形觀測的任務：周期性地對觀測點進行重復觀測，求得其在兩個觀測周期內(nèi)的變化量。l建筑物的變形觀測的分級：建筑物的變形觀測的分級：按不同的工程要求分為四個等級，各等級精度要求見下表。變形測量等級垂直位移測量水平位移測量適用范圍變形點的高程中誤差（mm） 相鄰變形 點的高差中誤差（mm）變形點的點位中誤差（mm）一級0.30.11.5變形特別敏感的高層、高聳建、構(gòu)筑物、精密工程設施、地下管線等二級0.50.33.0變形比較敏感的高層、高聳建、構(gòu)筑物、重要工程設施、地下管線、隧道拱頂下沉、結(jié)構(gòu)收斂等三級1.00.

3、56.0一般性高層、高聳構(gòu)筑物、地下管線等四級2.01.012.0觀測精度要求低的建、構(gòu)筑物、地下管線等l變形觀測的方法：變形觀測的方法：v常規(guī)測量方法常規(guī)測量方法v攝影測量方法攝影測量方法v特殊測量方法：激光準直儀、測斜儀特殊測量方法：激光準直儀、測斜儀v空間測量技術(shù)空間測量技術(shù)l變形觀測的內(nèi)容：變形觀測的內(nèi)容：v沉降觀測；沉降觀測；v位移觀測；位移觀測；v傾斜觀測；傾斜觀測；v裂縫觀測；裂縫觀測；v撓度觀測。撓度觀測。 11.2 建筑物的沉降觀測建筑物的沉降觀測 l建筑物受地下水位升降、荷載的作用及地震等的影響，會使其產(chǎn)生高程上的位移。一般說來，在沒有其它外力作用時，多數(shù)呈下沉現(xiàn)象，對它的

4、觀測稱沉降觀測沉降觀測。l沉降觀測通常采取水準測量水準測量的方法。l沉降觀測的高程依據(jù)是水準基點水準基點，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(guī)律。一、水準基點及其布設一、水準基點及其布設v工作基點：工作基點：直接用來測定沉降觀測點的參考點稱為直接用來測定沉降觀測點的參考點稱為工作基點；工作基點可埋設在變形建筑附近、便于工作基點；工作基點可埋設在變形建筑附近、便于引測和觀測沉降觀測點的地方；引測和觀測沉降觀測點的地方；v基準點：基準點：用來定期檢查工作基點的穩(wěn)定的參考點稱用來定期檢查工作基點的

5、穩(wěn)定的參考點稱為基準點；基準點應埋設在變形區(qū)域以外、地質(zhì)條為基準點；基準點應埋設在變形區(qū)域以外、地質(zhì)條件良好的地方，且無論變形區(qū)域的大小，基準點不件良好的地方，且無論變形區(qū)域的大小，基準點不宜少于三個；宜少于三個；v基準點基準點和和工作基點工作基點應聯(lián)成水準路線，構(gòu)成沉降觀測應聯(lián)成水準路線，構(gòu)成沉降觀測的高程控制網(wǎng)。的高程控制網(wǎng)。1 1、基準點的布設、基準點的布設 基準點是沉降觀測的基準，因此基準點的布設應基準點是沉降觀測的基準，因此基準點的布設應滿足以下要求：滿足以下要求：v要有足夠的穩(wěn)定性：要有足夠的穩(wěn)定性：基準點必須設置在沉降影響范基準點必須設置在沉降影響范圍以外，冰凍地區(qū)基準點應埋設在

6、冰凍線以下圍以外，冰凍地區(qū)基準點應埋設在冰凍線以下0.5m。v要具備檢核條件：要具備檢核條件：為了保證基準點高程的正確性，為了保證基準點高程的正確性，基準點最少應布設三個，以便相互檢核。基準點最少應布設三個，以便相互檢核。v要滿足一定的觀測精度：要滿足一定的觀測精度：基準點和觀測及基基準點和觀測及基 點之間的距離應適中，相距太遠會影響觀測精度，點之間的距離應適中，相距太遠會影響觀測精度，一般應在一般應在100m范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。水準基點的布設基準點基準點工作基點工作基點二、沉降觀測點的布設二、沉降觀測點的布設 v沉降觀測點的位置 沉降觀測點應布設在能全面反沉降觀測點應布設在能全面反映建筑物沉降情

7、況的部位，如建筑物四角，沉降縫映建筑物沉降情況的部位，如建筑物四角，沉降縫兩側(cè)，荷載有變化的部位，大型設備基礎，柱子基兩側(cè)，荷載有變化的部位，大型設備基礎，柱子基礎和地質(zhì)條件變化處。礎和地質(zhì)條件變化處。v沉降觀測點的數(shù)量 一般沉降觀測點是均勻布置的，一般沉降觀測點是均勻布置的，它們之間的距離一般為它們之間的距離一般為1020m。v沉降觀測點的設置形式 如圖所示。如圖所示。沉降觀測點的布設三、沉降觀測三、沉降觀測 1 1、觀測周期、觀測周期 觀測的時間和次數(shù)，應根據(jù)工程的性質(zhì)、施工進度、地基地質(zhì)情況及基礎荷載的變化情況而定。l當埋設的沉降觀測點穩(wěn)固后，在建筑物主體開工前，進行第一次觀測。l在建（

8、構(gòu)）筑物主體施工過程中，一般每蓋12層觀測一次。如中途停工時間較長，應在停工時和復工時進行觀測。l當發(fā)生大量沉降或嚴重裂縫時，應立即或幾天一次連續(xù)觀測。l建筑物封頂或竣工后，一般每月觀測一次，如果沉降速度減緩，可改為23個月觀測一次，直至沉降穩(wěn)定為止。2、觀測方法、觀測方法 l觀測時先后視水準基點，接著依次前視各沉降觀測點，最后再次后視該水準基點，兩次后視讀數(shù)之差不應超過1mm。l沉降觀測的水準路線（從一個水準基點到另一個水準基點）應為閉合水準路線。3、精度要求、精度要求 沉降觀測的精度應根據(jù)建筑物的性質(zhì)而定。v多層建筑物的沉降觀測，可采用DS3水準儀，用普通水準測量的方法進行，其水準路線的閉

9、合差不應超過 mm（n測站數(shù)）。v高層建筑物的沉降觀測，則應采用DS1精密水準儀，用二等水準測量的方法進行，其水準路線的閉合差不應超過 mm（n為測站數(shù)）。n0 . 2n0 . 14、工作要求、工作要求 沉降觀測是一項長期、連續(xù)的工作，為了保證觀測成果的正確性，應盡可能做到四定：l 固定觀測人員；l 使用固定的水準儀和水準尺；l 使用固定的水準基點；l 按固定的實測路線和測站進行。四、沉降觀測的成果整理四、沉降觀測的成果整理 1、 整理原始記錄整理原始記錄 每次觀測結(jié)束后應檢查記錄的數(shù)據(jù)和計算是否正確，精度是否合格，然后調(diào)整高差閉合差，推算出各沉降觀測點的高程，并填入 “沉降觀測表”中。2、

10、計算沉降量計算沉降量 l計算各沉降觀測點的本次沉降量： 沉降觀測點的本次沉降量=本次觀測所得的高程上次觀測所得的高程l計算累積沉降量： 累積沉降量=本次沉降量+上次累積沉降量l將計算出來的各沉降觀測點的本次沉降量、累積沉降量和觀測日期、荷載等情況填入 “沉降觀測表”中。觀觀測測次次數(shù)數(shù)觀測時間觀測時間各觀測點的沉降情況各觀測點的沉降情況施工進施工進展情況展情況荷載荷載情況情況/ /（t/mt/m2 2）123高程高程/m/m本次本次下沉下沉/mm/mm累積下沉累積下沉/mm/mm高程高程/m/m本次本次下沉下沉/mm/mm累積下沉累積下沉/mm/mm11998.02.1040.3540040.

11、37300上一層樓板上一層樓板203.2240.350-4-440.368-5-5上三層樓板上三層樓板45304.1740.345-5-940.365-3-8上五層樓板上五層樓板65405.1240.341-4-1340.361-4-12上七層樓板上七層樓板75506.0640.338-3-1640.357-4-16上九層樓板上九層樓板85607.3140.334-4-2040.352-5-21主體完主體完115709.3040.331-3-2340.348-4-25竣工竣工812.0640.329-2-2540.347-1-26使用使用91999.02.1640.327-2-2740.346

12、-1-271005.1040.326-1-2840.344-2-291108.1240.325-1-2940.343-1-301212.2040.3250-2940.3430-30備注：此欄應說明點位草圖、水準點號碼及高程、其他備注：此欄應說明點位草圖、水準點號碼及高程、其他沉降觀測記錄表工程名稱：某醫(yī)院門診樓 記錄： 計算： 校核： 3、繪制沉降曲線、繪制沉降曲線 為了更清楚地表示沉降、荷重、時間三者的關(guān)系，還要畫出各觀測點的沉降、荷重、時間關(guān)系曲線圖，即沉降曲線圖，如圖所示。 2001200220033579113579110408010012010203040F/(t/m2)s/mmt時

13、間（年、月）1212.3 建筑物位移觀測建筑物位移觀測 l根據(jù)平面控制點測定建筑物的平面位置隨時間而移動的大小及方向，稱為位移觀測位移觀測。l位移觀測首先要在建筑物附近埋設測量控制點，再在建筑物上設置位移觀測點位移觀測點。l位移觀測的方法有以下幾種：v測角前方交會v基準線法 v極坐標法v導線法v基準線法1 1、測角前方交會、測角前方交會cotcotcotcotcotcotcotcotBABApBABApxxyyyyyxxxABP)(sinsinsin222 Dmmp2、基準線法基準線法v原理：原理：建立一條基準線，根據(jù)它測定建筑物垂直于基準線方向的水平位移。v這種方法適用于變形方向為已知的線形

14、建(構(gòu))筑物，是水壩、橋梁等常用的方法。v基準線法由于觀測方法的不同，又分為測小角法測小角法和活動覘牌法活動覘牌法。測小角法BAaS變形方向變形方向PP活動覘牌法基準點AP 觀測點基準點B02468246802468246812.4 建筑物的傾斜觀測建筑物的傾斜觀測 l傾斜觀測傾斜觀測: :用測量儀器來測定建筑物的基礎和主體結(jié)構(gòu)傾斜變化的工作。l原因：原因：地基承載力不均勻、建筑物體型復雜形成不同荷載及受外力風荷載、地震等影響引起基礎的不均勻沉降。l表示方法：表示方法：一般用傾斜率i值來衡量建筑物的傾斜程度 。 HaHi tan式中： a傾斜角（）。1 1、一般建筑物主體的傾斜觀測、一般建筑物

15、主體的傾斜觀測MNPQXYHABNQAB 建筑物主體的傾斜觀測，應測定建筑物頂部觀測點相對于底部觀測點的偏移值，再根據(jù)建筑物的高度，計算建筑物主體的傾斜度。 HDi tan22)()(YX 2、圓形建（構(gòu)）筑物主體的傾斜觀測圓形建（構(gòu)）筑物主體的傾斜觀測 對圓形建（構(gòu)）筑物的傾斜觀測，是在互相垂直的兩個方向上，測定其頂部中心對底部中心的偏移值。 yy1y2y1y2x1x2x1x2xOOxyABAB222211yyyyy 222211xxxxx 用矢量相加的方法，計算出頂部中心O對底部中心O的總偏移值D，即 22yxD arctan()DH12.5 建筑物的裂縫觀測和撓度觀測建筑物的裂縫觀測和撓

16、度觀測一、裂縫觀測一、裂縫觀測 當建筑物出現(xiàn)裂縫之后，應及時進行裂縫觀測。常用的裂縫觀測方法有以下三種：l石膏板標志l白鐵皮標志 l金屬棒標志1、石膏板標志、石膏板標志 用厚10mm，寬約5080mm的石膏板（長度視裂縫大小而定），固定在裂縫的兩側(cè)。當裂縫繼續(xù)發(fā)展時，石膏板也隨之開裂，從而觀察裂縫繼續(xù)發(fā)展的情況。石膏板石膏板2、利用白鐵皮標志建筑物的裂縫觀測、利用白鐵皮標志建筑物的裂縫觀測l用兩塊白鐵皮，一片取用兩塊白鐵皮，一片取150mm150mm的正方形，固定在的正方形，固定在裂縫的一側(cè)。裂縫的一側(cè)。l另一片為另一片為50mm200mm的矩形，固定在裂縫的另一側(cè)，使的矩形，固定在裂縫的另一

17、側(cè)，使兩塊白鐵皮的邊緣相互平行，并使其中的一部分重疊。兩塊白鐵皮的邊緣相互平行，并使其中的一部分重疊。l在兩塊白鐵皮的表面，涂上紅色油漆。在兩塊白鐵皮的表面，涂上紅色油漆。l如果裂縫繼續(xù)發(fā)展，兩塊白鐵皮將逐漸拉開，露出正方形上，如果裂縫繼續(xù)發(fā)展，兩塊白鐵皮將逐漸拉開，露出正方形上，原被覆蓋沒有油漆的部分，其寬度即為裂縫加大的寬度，可原被覆蓋沒有油漆的部分，其寬度即為裂縫加大的寬度，可用尺子量出。用尺子量出。白鐵板白鐵板 3、金屬棒標志、金屬棒標志 在發(fā)生裂縫變形的墻體內(nèi)埋設間距為l鋼筋，若裂縫繼續(xù)發(fā)展，則金屬棒之間的間距也不斷增大。定期觀測兩金屬棒的間距并比較，即可獲得裂縫的變化情況。 l二、撓度觀測二、撓度觀測l撓度：撓度：指建(構(gòu))筑物或其構(gòu)件在水平方向或豎直方向上的彎曲值，例如橋的梁部在中間會產(chǎn)生向下彎曲，高聳建筑物會