山东理工大学图书馆沉降观测方案设计样本.doc

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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。中国地质大学( 武汉) 题 目: 中国地质大学( 武汉) 北区综合楼沉降观测方案学 院: 信息工程学院 专 业: 测 绘 工 程 学生姓名: 陈 祖 新 指导教师: 明 祖 涛 摘 要随着中国改革开放的不断深入和经济建设的飞速发展, 各种建筑物及重点工程不断出现。这些建筑物在施工和运营过程中, 由于地质条件和土壤性质的不同、 地下水位和大气温度的变化、 建筑物荷载和外力作用等影响, 使其在施工和使用过程中, 会产生一定的变形, 当这种变形在一定限度内时可认为属正常现象, 但超过了一定的范围就会影响其正常使用并危及建筑物自身及人身的安

2、全。因此需要对施工中的重要建筑物和已发现变形的建筑物进行变形观测, 掌握其变形量、 变形发展趋势和规律, 以便一旦发现对建筑物不利的变形能够及时采取加固措施, 以确保建筑物的施工安全和使用安全。本次设计采用三等水准测量的方法对我校图书馆的沉降变化进行了实验研究, 阐述了北区综合楼沉降观测的等级和所达到的技术指标, 研究了建筑物沉降观测点的布设原则, 以及在特定条件下如何进行基准点的选择与埋设及基准点、 观测点的外业观测和内业计算。同时, 提出了具体的一些预防沉降的措施, 用以指导建筑物的设计、 施工和已有建筑物的健康维护。主要成果有: ( 1) 依据北区综合楼所处位置及周围控制点分布情况, 合

3、理地选择了对图书馆沉降及其变形进行观测的基准点和工作基点, 并与已知控制点进行联测, 得到了基础数据, 建立了沉降观测网, 为进一步进行多周期观测做好了准备条件, 具有现实意义。( 2) 对各沉降观测点进行了周期性的观测, 并得出了相应的数据, 经过理论分析, 论证了北区综合楼在近期的沉降变化情况及其稳定性, 验证了有关建筑地基、 结构设计的理论和设计参数的准确性与可靠性。( 3) 运用Microsoft Excel电子表格处理软件代替传统手工进行沉降观测数据的整理、 计算和汇总。( 4) 研究变形规律, 预报变形趋势, 为安全性诊断提供依据, 最后提出了建筑物不均匀沉降的防治措施。目 录摘

4、要I目 录 第一章 引 言11.1 课题的目的和意义11.2 变形观测研究近期的进展31.3 本课题的研究目标、 方法和内容7第二章 变形观测的基本理论82.1 引起变形的原因分析82.2 类型划分、 观测方法及特点82.3 监测网参考基准的选取与统一102.4 建筑物变形观测的实施过程122.5 观测成果的整理与分析132.6 反馈调整, 确保安全14第三章 北区综合楼降观测方案设计153.1 中国地质大学( 武汉) 北区综合楼概况153.2 变形观测点的布设153.2.1 沉降观测点的布设163.2.2 基准点的设置183.3 观测周期及频率的确定193.4 观测方法和精度要求193.4.

5、1 三、 四等水准测量相关规范和方法203.4.2 沉降观测各等级观测的技术指标233.5 三等水准测量中应注意的问题243.6 沉降观测的成果整理25第四章 测量数据处理及成果整理分析284.1 已知控制点分布图及三维坐标数据284.2 基准网的测量及平差计算294.2.1 引点联测304.2.2 各基准点高程计算314.3 基准点的检核344.4 沉降观测点各期观测数据整理分析35第五章 不均匀沉降对建筑物的影响及防治措施395.1 不均匀沉降对建筑物的影响395.2 建筑措施395.3 结构措施425.4 施工措施45结论47参考文献48致谢及声明49第一章 引言1.1 课题的目的和意义

6、一、 问题的提出变形是自然界普遍存在的现象, 它是指变形体在各种荷载作用下, 其形状、 大小及位置在时间和空间域中的变化。变形体的变形在一定范围内是允许的, 如果超出允许值, 则可能引发灾害。自然界的变形危害现象很普遍, 如地震、 滑坡、 岩崩、 地表沉陷、 火山爆发、 溃坝、 桥梁与建筑物的倒塌等。建筑在软土地基上的建( 构) 筑物, 人们对其结构和地质条件等环境因素精心设计、 研究, 在施工或运营过程中, 依然产生倾斜、 裂缝, 影响安全使用, 更有甚者倒塌或自行实施爆破销毁。例如: 苏州虎丘塔, 原名云岩寺塔, 建于公元 961年( 宋朝) , 距今1040年有余。全塔七层, 高47.5

7、m, 塔底直径13.66m, 呈八角形, 由外壁、 回廊与塔心三部分组成。1961年国务院将其列为全国重点文物保护单位。1980年, 虎丘塔因向东北方向严重倾斜( 塔顶离中心垂线 2.31m, 倾斜角24702, 倾斜值0.0486大于建筑地基基础设计规范0.006这个允许值的8倍) , 塔底座处发生多处裂缝, 成为危险建筑而停止开放, 称为中国的”比萨斜塔”。相比之下, 加拿大特朗斯康谷仓( 平面呈矩形, 长度59.4m, 宽度23.47m , 高度31.00m, 容积 36368m3。谷仓圆筒仓, 每排13个, 5排, 总计65个圆筒仓组成, 19 谷仓开始施工) 却没有这么幸运, 它19

8、 秋完工, 谷仓自重 0t, 相当于装满谷物后总重的42.5%。19 9月起, 往此谷仓装谷物, 仔细装载, 均匀分布。10月, 当谷仓装了31822 m3谷物时, 发现谷仓下沉, 一小时沉降达30.5cm , 结构物向西倾斜, 并在24小时整座谷仓迅速倾倒, 倾斜度离垂线达27, 谷仓西端下沉了8.8m, 东端上抬1.5m。人们不禁要问: 如何保证建筑物的质量? 采用什么样的手段监控建筑物的质量? 采取什么样的措施确保建筑物的安全? 为此, 变形监测的首要目的是要掌握变形体的实际性状, 为判断其安全提供必要的信息。本文经过对建筑物沉降变形观测的方案设计进行系统的研究, 取得了部分可用于工程实

9、践的成果。本次设计的目的是: 结合我校图书馆沉降观测方案设计, 掌握变形监测方案的整个设计及观测、 分析过程, 对变形分析在工程建设及安全保障中的应用做进一步的深入了解。二、 课题的意义改革开放以来, 中国工程建设方面同其它领域一样在改革发展, 在搞活经济的带动下, 整体上取得了较好的业绩, 人民居住条件进一步改进。随着中国建筑事业的发展, 各种高层建筑、 超高层建筑等复杂的建筑物应运而生。可是在当前, 地基不均匀沉降、 墙体渗水、 屋面渗水、 管道漏水、 下水道堵塞不畅等质量通病依然存在, 有些已建住宅的上述情况还十分严重。这些问题的存在就对建筑物的质量及安全保证提出了更高及更加严格的要求,

10、 如何及时发现潜在问题并进行有效防治成为建筑施工与竣工后管理中的一个亟待认真采取措施解决好的关键问题, 而建筑物变形监测则是解决这一问题的重要方案, 其中高层建筑物的沉降观测显得尤为重要。所谓变形监测, 就是利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。其任务是确定在各种荷载和外力作用下, 变形体的形状、 大小及位置变化的空间状态和时间特征。变形监测工作是人们经过变形现象获得科学认识、 检验理论和假设的必要手段。变形体的范围能够大到整个地球, 小到一个工程建( 构) 筑物的块体, 它包括自然和人工的构筑物。随着改革的不断深入和经济建设的飞速发展, 各种建筑物及重点工程不断出现。

11、这些建筑物在施工和运营过程中, 由于地质条件和土壤性质的不同、 地下水位和大气温度的变化、 建筑物荷载和外力作用等影响, 都会产生一定的变形, 当这种变形在一定限度内时可认为属正常现象, 但超过了一定的范围就会影响正常使用并危及建筑物及人身的安全, 因此需要对施工中的重要建筑物和已发现变形的建筑物进行变形观测, 掌握其变形量、 变形发展趋势和规律, 以便一旦发现对建筑物不利的变形能够及时采取措施, 确保施工安全和建筑物的安全。同时, 经过对变形观测资料的分析, 能够验证有关的设计理论和假说, 或用以修正理论上的某些假设和采用的参数, 为建筑物的安全和损害防护提供指导( 见图1-1) , 当前建

12、筑物的变形预测正向着边缘学科发展( 测量、 结构、 施工、 计算机等) 。可见, 建筑物变形观测具有安全预报、 科学评价及检验施工质量等三方面的作用, 是工程施工和运营管理的安全的保证。为保证工程建筑物在施工、 使用和运行中的安全, 以及为建筑设计积累资料, 必须在建筑进行中及竣工后进行变形监测。建筑工程的变形监测包括沉降观测、 倾斜观测、 位移观测等。由于我校图书馆落成时间较晚, 需要结合学校现状, 对其定期进行包括沉降与倾斜观测, 以确保其变形在安全范围之内, 确保安全。理论上做一定的参数假设建( 构) 筑物变形设计各种内外因作用变形观测变形预测公式分析变形与其成因之间的关系异常修正理论技

13、术警报图1-1 变形观测与分析预报流程图变形监测工作的意义重点表现在两方面, 首先是实用上的意义, 主要是掌握各种建筑物和地质构造的稳定性, 为安全性诊断提供必要的信息, 以便及时发现问题并采取措施; 其次是科学上的意义, 包括更好地理解变形的机理, 验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说, 进行反馈设计以及建立有效地变形预报模型。1.2 变形观测研究近期的进展一、 变形观测工作的研究现状人类社会的进步和国民经济的发展, 加快了工程建设的进程, 而且对现代工程建筑物的规模、 造型、 难度提出了更高的要求。与此同时, 变形监测工作的意义更加重要。众所周知, 工程建构筑物在施工和运营期间, 由于受

14、多种主观和客观因素的影响, 会产生变形, 变形如果超出了规定的限度, 就会影响建筑物的正常使用, 严重时还会危及建筑物的安全, 给社会和人民生活带来巨大的损失。尽管工程建筑物在设计时采用了一定的安全系数, 使其能安全承受所考虑的多种外荷载影响, 可是由于设计中不可能对工程的工作条件及承受能力做出完全准确的估计, 施工质量也不可能完美无缺, 工程在运行中还有可能发生某些不利的变化因素, 因此, 国内外仍有一些工程出现事故。以大坝为例, 发过67m高的马尔巴赛( Malpasset) 拱坝1959年垮坝; 意大利262m高的瓦依昂( Vajont) 拱坝1963年因库岸大滑坡导致涌浪翻坝且水库淤满

15、失效; 美国93m高的提堂( Teton) 土坝1976年溃决; 中国板桥和石漫滩两座土坝1975年洪水漫坝失事等。可见, 保证工程建筑物安全是一个十分重要且很现实的问题。建筑工程安全监测起步较晚, 它是随着建筑工程的失事为人们提供教训后, 不断地寻求监测和监测手段而逐步发展起来的。由于建筑物破坏性变形危害巨大, 变形观测的作用逐步为人们了解和重视, 因此在建筑立法方面也赋予其一定的地位, 建设部已制定颁布了中华人们共和国行业标准建筑变形测量规范( JGJ/T8-97) , 并自1998年6月1日起施行。当前国内许多大中城市己经提出要求和做出决定: 新建的高层、 超高层, 重要的建筑物必须进行变形观测, 否则不予验收。同时要求, 把变形观测资料作为工程验收依据和技术档案之一, 呈报和归档。为确保施工安全和建筑物的安全使用, 必须对其变形进行长期观测。当前, 灾害的监测与防治已越来越受到全社会的普遍关注, 各级政府及主管部门对此问题十分重视, 诸多国际学