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1、高层建筑变形监测方案设计及监测方案研究高层建筑变形监测方案设计及监测方法研究 摘 要所谓变形观测，就是用测量仪器或专用仪器定期测定建筑物及其地基在建筑物的荷载和外力作用下随时间而变形的工作。实施变形测量时，一般就是在建筑物的特征部位埋设观测标志，在变形区域外的稳固地区埋设测量基准点，定期测量各标志点相对基准点的几何位置的变化量。观测周期视变形量的大小和速度而定，一般变形量变化较大的时候，观测周期应短些，当变形趋于稳定时观测周期可以适当放长。通过变形观测，可以监视建筑物安全使用，同时通过对大量观测数据的分析比较，对验证有关工程设计的理论和相关参数以及某种新结构、新材料、新工艺的性能做出科学的客观
2、的评价具有重要的意义。 关键词 变形监测 /高层建筑/沉降监测High-rise Building Deformation Monitoring Plan and Monitoring Methods ABSTRACT Deformation survey（deformation measurements） is testing on the objects (deformed) that were measured to determine its spatial location and internal patterns of change over time. Deformation
3、survey, also known as the deformation measurements or deformation observation. Deformed buildings typically include engineering, technical equipment, as well as other natural or artificial objects, works of buildings and technical equipment as well as the local surface deformation deformation monito
4、ring project is an important aspect of surveying. With the rapid development of the socio-economic deformation measurement attention increasingly become the focus of engineering survey research community one. KEY WORDS High-rise Building, Deformation monitoring, Subsidence monitoring目 录第一章 变形监测概述21.
5、1变形监测的内容及任务21.2 变形监测的目的及意义2第二章 监测数据预处理概述52.1 统计学方法在数据预处理中的应用52.1.1误差的概念52.1.2 粗差检验方法62.1.3 系统误差检验7第三章 变形监测的过程83.1 电子水准仪的应用83.1.1 水准路线的作业模式83.1.2 电子水准仪使用过程存在的问题及误差分析83.2 变形观测的方法93.2.1 基准点和观测点的布设93.2.1.1 基准点的布置93.2.1.2 沉降观测点的布置103.2.2 水准点稳定性监测103.2.3 变形监测的方法103.2.4变形监测的精度12第四章 沉降观测144.1 沉降观测的原因144.2 楼
6、体变形的原因14第五章 变形监测的方案设计155.1 变形监测方案的制定准则155.2 沉降观测实例155.3 执行技术标准155.4 变形测量精度的要求165.5 监测成果及分析175.5.1 主要监测成果.17第六章 展望及总结19致 谢20参考文献21第一章 变形监测概述1.1变形监测的内容及任务变形监测是对被检测的对象或物体也就是变形体进行测量，用这种方法来确定它的内部形态及空间位置随时间的变化特征的监测形式。变形监测又称为变形测量或变形观测。我们常遇到的变形体一般是工程建筑物，自然或者是人工对象以及其他的技术设备，其中工程建筑物和技术设备变形以及局部地表形变的监测，变形监测是工程测量
7、学的重要内容。随着社会经济的高速发展变形测量逐渐受到人们和社会的关注，成为工程测量界的重点研究方向之一。 变形监测的内容：变形体的性质和地基情况可以很明确的反映出监测当中的具体情况。对于水利工程建筑物和住房建筑物来说主要是外部观测，它的观测内容主要是垂直位移、水平位移、渗透以及裂缝等；为了认识建筑物(如水电站)内部结构的情况，还应对混凝土应力、钢筋应力、温度等进行观测，这些内容称为内部观测。只有我们将内、外观测资料结合起来进行分析才能使进行变形监测数据处理时，尤其是对变形原因做物力的解释时提供理论依据，这样监测所得的结果才能够更好的为我们后期施工工作所利用。变形监测要实时的掌握变形建筑物的实际
8、性状，科学、准确、及时的进行分析和预报所监测建筑物的变形状况，这样对所监测建筑物的施工和运营管理极为重要。变形监测是一项跨学科的研究在应用当中涉及到了工程测量、水文、结构力学、工程地质、地球物理、计算机科学等诸多学科的知识，并慢慢的向边缘学科方向发展。监测的过程是一个十分严谨的过程，通过使用高精密的监测仪器还有非常严谨的监测方法，通过两者的紧密结合，才能获得高精度的数据。1.2 变形监测的目的及意义假如人们对变形产生的各种原因与变形规律了如指掌，则变形测量失去了存在的意义。问题在于，实际上人们对物体变形规律掌握的远远不够，这带来两个方面的问题，一是现实设计的建筑物不是百分之百安全，二是对变形问
9、题需要继续进行深入研究。变形监测的存在就是为这两个问题服务的。变形监测主要是检查各种工程建筑物、地质构造、工业构件等的稳定性，以便及时发现问题和采取应对措施。我们之所以说变形监测是工程质量的一面镜子是因为建筑工程的变形监测成果资料对地质勘察所提供资料的准确程度，以及建筑物主体是否倾斜和建筑物基础的处理质量反映异常敏感，建筑工程的变形监测能及时发现存在的质量隐患，可见变形监测在我们的实际生活中起着一个安全桥梁的作用。我们也能从监测的过程中不断的总结经验提高工作质量和水平。变形监测的资料可以显示出工程的质量是否合格因此在现行建筑施工规范中已明确表示在建筑物的验收过程中，其变形监测资料将是一项重要内
10、容及依据。下面我举出几个例子具体说明一下变形监测的必须性。拦河大坝是一类重要的工程建筑物，大坝失事将在极短时间内造成巨大的损失。例如，1959年法国66m高的Malpasset拦坝，蓄水30000000m，在坝崩溃时形成巨大洪水以36km/h的速度向下游倾斜，造成400多人的死亡，直接造成经济损失达到6800万美元。1963年意大利266m高的Vajaut拱坝，南岸发生大滑坡，滑坡体以25-30m/s的速度滑向水库，在短短30-60s内共滑下300,000,000m的土石方，使水库中50，000，000m的水被挤出，掀起250m的巨大水浪，洪水浸没坝顶100m高，在下游1.5km的峡口处，仍有
11、60m高的巨浪，从滑坡开始到下游被摧毁，只经历了短短7分钟，一个城市再加上几个小城镇就被毁坏了，死亡人数达到3000人。坚持长时期的、严密的变形监测可以避免或减少损失。例如，瑞士的Zeuzier拱坝，高156m，在竣工后的20多年中，大坝仍运转正常，但1978年突然发现异常，拱座间距离缩短5cm，坝顶下沉10cm，坝冠顶向上游移动9cm，超出预计变形值一倍以上。发现异常后，泄放了库中90%的水，发现坝体已产生严重的裂缝。仔细检查和分析原因，才得知这是由于离大坝不远处（距大坝1400m，比坝低300m），正在开挖一条穿过阿尔比斯山的公路隧道早成的，当隧道工程停止后，坝体变形明显减小。在我国，所有
12、大型工程建筑物和危机人民安全的重点滑坡地带都定期进行变形监测，对避免灾害起了积极作用。例如，1984年长江三峡发地区生了一次大的滑坡，由于该地区进行了广泛的变形测量，对可能发生的划破作了正确的预报，是滑坡体上一万多的居民在滑坡移动前一周搬离，避免了一场难以预测灾难的发生。近几十年我国正处于高速发展的时期，在建筑工程规模和种类上均处于世界的领先地位，而我国地大物博且幅员辽阔，所处地质类型复杂，地质条件参差不齐，这就需要对各个工程做好长期的变形监测工作，这不仅对人民群众财产，国家财产的有效保护，还对当地经济发展提供了良好的发展环境和空间，所以应当充分重视变形监测工作的开展。变形监测的成功与否，很大
13、程度上取决于其数据分析的得出结果是否符合实际情况，即由分析所得数据推断变形量是否超过了限定值，从而判断建筑是否处于危险当中。第二章 监测数据预处理论述由于全球卫星定位技术，测量机器人、多传感器集成系统等高新技术的不断应用，变形监测所集的资料多，数据量大，如何及时、有效地从大量变形监测信息中进行数据挖掘，进行分析、解释，具有重要的实用价值和理论意义。由于观测条件的影响，变形监测资料可能存在很大的误差。观测误差分为3类：粗差、系统误差和偶然误差（又称随机误差）。且偶然误差可以通过平差等手段基本剔除。但由于粗差、系统误差本身不具统计规律行，如何准确减弱或消除粗差、系统误差的影响便显得尤为重要。监测数
14、据的预处理是指在对数据处理之前预先剔除数据中的残粗差等非偶然因素的影响，主要包括：监测数据的粗差检查，以及系统误差的检验等。本章主要介绍统计学理论在变形监测中的应用。 2.1 统计学方法在数据预处理中的应用变形数据的分析常常会因系统误差或粗差而增加很多测量人员很大的内业处理时间。同时，变形量可能会较小，“淹没”在测量误差中。为了区分变形信息和误差，从中提取变形特征信息，需消除或减弱误差，减少观测误差对变形分析的影响。2.1.1误差的概念偶然误差：对一个量进行多次观测，误差的大小和符号没有规律性。系统误差：，对一个量进行多次观测，在大小、符号上表现出一致的倾向，或者按一定的规律变化，或保持常数的
15、误差。（上述两种误差来源都是在等精度观测的条件下）。中误差（均方误差）m：数理统计学中叫标准差，在一组观测条件相同的观测值中，各观测值与真值之差叫做真误差，以 表示，观测次数为n， 则表示该组观测值的中误差（均方误差）m的计算式为： 式中：n是观测值的个数；观测精度是与m值成反比的，观测精度越好则m值越小，反之表示观测精度差。平差：即是对高差进行改正使闭合差等于零的调整过程。如果测得水准路线上的几个待求高程点的误差在允许范围内，则认为各测站产生的误差是相等的，对闭合差要按测站数成正比例反符号分配即可。允许误差：又叫极限误差或限差，是指在一定观测条件下偶然误差绝对值不应超过的限值。偶然误差的大小是区分观测成果是否合格的界限。在测量中允许误差常取23倍中误差作为它的限定值。闭合差：由一个已知高程点按照一个环形路线向施工现场引进测取各各待测高程点，待测量完毕后又闭合到这个已知高程点上，各段高差的总和即为闭合差。一般闭合差越小则测得的高程数据越是准确。其中检测的依据有：(1)、建筑变形测
