六节建筑物变形观测

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1、第六节 建筑物的变形观测 为保证建筑物在施工、使用和运行中的安全，以及为建筑物的设计、施工、管理及科学研究提供可靠的资料，在建筑物施工和运行期间，需要对建筑物的稳定性进行观测，这种观测称为建筑物的变形观测。建筑物随时间的推移发生沉降、位移、建筑物随时间的推移发生沉降、位移、挠曲、倾斜及裂缝等现象。这些现象统挠曲、倾斜及裂缝等现象。这些现象统称为变形称为变形。 变形的原因变形的原因: :建筑物在工程建设和建筑物在工程建设和使用过程中，由于基础的地质构造不均使用过程中，由于基础的地质构造不均匀，土壤的物理性质不同，土基的塑性匀，土壤的物理性质不同，土基的塑性变形，地下水位的变化，大气温度的变变形，

2、地下水位的变化，大气温度的变化，建筑物荷身的荷重及动荷载化，建筑物荷身的荷重及动荷载( (如风力、如风力、震动等震动等) )的作用等的作用等变形按时间长短分为：变形按时间长短分为：长周期变长周期变形形(建筑物自重引起的沉降和变形建筑物自重引起的沉降和变形)、短周期变形、短周期变形(温度变化所引起温度变化所引起的变形的变形)和瞬时变形和瞬时变形(风振引屈的风振引屈的变形变形)。 变形按其类型可分为：变形按其类型可分为：静态静态变形和动态变形。变形和动态变形。建筑物变形监测的主要目的包括以下几个建筑物变形监测的主要目的包括以下几个方面：方面： 、分析估计建筑物的安全程、分析估计建筑物的安全程度，以

3、便及时采取措施，设法保证建筑物度，以便及时采取措施，设法保证建筑物的安全运行的安全运行. . 、利用长期的观测资料验证设计、利用长期的观测资料验证设计参数参数. . 、反馈工程的施工质量、反馈工程的施工质量. . 、研究建筑物变形的基本规律、研究建筑物变形的基本规律 为保证建筑物在施工、使用和运行中的安全，以及为建筑物的设计、施工、管理及科学研究提供可靠的资料，在建筑物施工和运行期间，需要对建筑物的稳定性进行观测，这种观测称为建筑物的变形观测。建筑物变形观测的主要内容有：建筑物沉降观测建筑物倾斜观测建筑物裂缝观测建筑物位移观测一、建筑物的沉降观测 建筑物沉降观测是用水准测量的方法，周期性地观测

4、建筑物上的沉降观测点和水准基点之间的高差变化值。主要工作有：1水准基点的布设2沉降观测点的布设3沉降观测4沉降观测的成果整理1水准基点的布设 水准基点是沉降观测的基准，因此水准基点的布设应满足以下要求： （1）要有足够的稳定性 水准基点必须设置在沉降影响范围以外，冰冻地区水准基点应埋设在冰冻线以下0.5m。 （2）要具备检核条件 为了保证水准基点高程的正确性，水准基点最少应布设三个，以便相互检核。 （3）要满足一定的观测精度 水准基点和观测点之间的距离应适中，相距太远会影响观测精度，一般应在100m范围内。2沉降观测点的布设 进行沉降观测的建筑物，应埋设沉降观测点，沉降观测点的布设应满足以下要

5、求： （1）沉降观测点的位置 沉降观测点应布设在能全面反映建筑物沉降情况的部位，如建筑物四角，沉降缝两侧，荷载有变化的部位，大型设备基础，柱子基础和地质条件变化处。 （2）沉降观测点的数量 一般沉降观测点是均匀布置的，它们之间的距离一般为1020m。 （3）沉降观测点的设置形式 。3沉降观测（1）观测周期（2）观测方法（3）精度要求（4）工作要求（1）观测周期 1）当埋设的沉降观测点稳固后，在建筑物主体开工前，进行第一次观测。 2）在建（构）筑物主体施工过程中，一般每盖12层观测一次。如中途停工时间较长，应在停工时和复工时进行观测。 3）当发生大量沉降或严重裂缝时，应立即或几天一次连续观测。

6、4）建筑物封顶或竣工后，一般每月观测一次，如果沉降速度减缓，可改为23个月观测一次，直至沉降稳定为止。（2）观测方法 观测时先后视水准基点，接着依次前视各沉降观测点，最后再次后视该水准基点，两次后视读数之差不应超过1mm。 沉降观测的水准路线（从一个水准基点到另一个水准基点）应为闭合水准路线。 2）高层建筑物的沉降观测，则应采用DS1精密水准仪，用二等水准测量的方法进行，其水准路线的闭合差不应超过: 1）多层建筑物的沉降观测，可采用DS3水准仪，用普通水准测量的方法进行，其水准路线的闭合差不应超过 （n测站数）。（3）精度要求沉降观测的精度应根据建筑物的性质而定。（4）工作要求 沉降观测是一项

7、长期、连续的工作，为了保证观测成果的正确性，应尽可能做到四定：1）固定观测人员2）使用固定的水准仪和水准尺3）使用固定的水准基点4）按固定的实测路线和测站进行4 4沉降观测的成果整理（1）整理原始记录（2）计算沉降量（3）绘制沉降曲线（1）整理原始记录 每次观测结束后，应检查记录的数据和计算是否正确，精度是否合格，然后，调整高差闭合差，推算出各沉降观测点的高程，并填入“沉降观测表”中。（2）计算沉降量 1）计算各沉降观测点的本次沉降量：本次沉降量本次沉降量= =本次观测所得的高程上次观测所得的高程本次观测所得的高程上次观测所得的高程 2）计算累积沉降量：累积沉降量=本次沉降量+上次累积沉降量

8、将计算出的沉降观测点本次沉降量、累积沉降量和观测日期、荷载情况等记入“沉降观测表”中。 （3）绘制沉降曲线 沉降曲线分为两部分，即时间与沉降量关系曲线和时沉降曲线分为两部分，即时间与沉降量关系曲线和时间与荷载关系曲线。间与荷载关系曲线。2001200220033579113579110408010012010203040F/(t/m2)s/mmt时间（年、月）时间（年、月）图图11-36 沉降曲线图沉降曲线图121）绘制时间与沉降量关系曲线 首先，以沉降量s为纵轴，以时间t为横轴，组成直角坐标系。 然后，以每次累积沉降量为纵坐标，以每次观测日期为横坐标，标出沉降观测点的位置。 最后，用曲线将标

9、出的各点连接起来，并在曲线的一端注明沉降观测点号码，这样就绘制出了时间与沉降量关系曲线。2）绘制时间与荷载关系曲线 首先，以荷载为纵轴，以时间为横轴，组成直角坐标系。 再根据每次观测时间和相应的荷载标出各点，将各点连接起来，即可绘制出时间与荷载关系曲线。二、建筑物的倾斜观测 用测量仪器来测定建筑物的基础和主体结构倾斜变化的工作，称为倾斜观测。1一般建筑物主体的倾斜观测2圆形建（构）筑物主体的倾斜观测3建筑物基础倾斜观测 1一般建筑物主体的倾斜观测 建筑物主体的倾斜观测，应测定建筑物顶部观测点相对于底部观测点的偏移值，再根据建筑物的高度，计算建筑物主体的倾斜度，即式中式中 i建筑物主体的倾斜度；

10、建筑物主体的倾斜度； D建筑物顶部观测点相对于底部观测点的偏移值（建筑物顶部观测点相对于底部观测点的偏移值（m）；）； H建筑物的高度（建筑物的高度（m）；）； 倾斜角（倾斜角（）。）。 倾斜测量主要是测定建筑物主体的偏移值D。偏移值D的测定一般采用经纬仪投影法。 MNPQXYHABNQAB图图11-37 一般建筑物的倾斜观测一般建筑物的倾斜观测经纬仪投影法，观测方法如下： （1）将经纬仪安置在固定测站上，该测站到建筑物的距离，为建筑物高度的1.5倍以上。瞄准建筑物X墙面上部的观测点M，用盘左、盘右分中投点法，定出下部的观测点N。用同样的方法，在与X墙面垂直的Y墙面上定出上观测点P和下观测点Q

11、。M、N和P、Q即为所设观测标志。 （2）隔一段时间后，在原固定测站上，安置经纬仪，分别瞄准上观测点M和P，用盘左、盘右分中投点法，得到N和Q。如果，N与N、Q与Q不重合，说明建筑物发生了倾斜。 （3）用尺子，量出在X、Y墙面的偏移值A、B，然后用矢量相加的方法，计算出该建筑物的总偏移值D，即： 根据总偏移值D和建筑物的高度H即可计算出其倾斜度i。yy1y2y1y2x1x2x1x2xOOxyABAB图图11-38 圆形建（构）筑物的倾斜观测圆形建（构）筑物的倾斜观测2圆形建（构）筑物主体的倾斜观测 对圆形建（构）筑物的倾斜观测，是在互相垂直的两个方向上，测定其顶部中心对底部中心的偏移值。 （1

12、）在烟囱底部横放一根标尺，在标尺中垂线方向上，安置经纬仪，经纬仪到烟囱的距离为烟囱高度的1.5倍。 （2）用望远镜将烟囱顶部边缘两点A、A及底部边缘两点B、B分别投到标尺上，得读数为y1、y1及y2、y2。烟囱顶部中心O对底部中心O在y方向上的偏移值y为： （3）用同样的方法，可测得在x方向上，顶部中心O的偏移值x为： （4）用矢量相加的方法，计算出顶部中心O对底部中心O的总偏移值D，即 根据总偏移值D和圆形建（构）筑物的高度H即可计算出其倾斜度i。 另外，亦可采用激光铅垂仪或悬吊锤球的方法，直接测定建（构）筑物的倾斜量。3建筑物基础倾斜观测 建建建建筑筑筑筑物物物物的的的的基基基基础础础础倾

13、倾倾倾斜斜斜斜观观观观测测测测一一一一般般般般采采采采用用用用精精精精密密密密水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的方方方方法法法法，定定定定期期期期测测测测出出出出基基基基础础础础两两两两端端端端点点点点的的的的沉沉沉沉降降降降量量量量差差差差值值值值 h h，在在在在根根根根据据据据两两两两点点点点间间间间的的的的距距距距离离离离L L L L，即可计算出基础的倾斜度：，即可计算出基础的倾斜度：，即可计算出基础的倾斜度：，即可计算出基础的倾斜度： hLLhDH图图11-39 基础倾斜观测基础倾斜观测图图11-40 基础倾斜观测基础倾斜观测测定建筑物的偏移值测定建筑物的偏移值 对整体刚度较

14、好的建筑物的倾斜观测，亦可采用基础沉降量差值，推算主体偏移值。 用精密水准测量测定建筑物基础两端点的沉降量差值h，在根据建筑物的宽度L和高度H，推算出该建筑物主体的偏移值D，即三、建筑物的裂缝观测 当建筑物出现裂缝之后，应及时进行裂缝观测，常用的裂缝观测方法有两种。1石膏板标志2白铁皮标志1石膏板标志 用用厚厚10mm，宽宽约约5080mm的的石石膏膏板板（长长度度视视裂裂缝缝大大小小而而定定），固固定定在在裂裂缝缝的的两两侧侧。当当裂裂缝缝继继续续发发展展时时，石石膏膏板板也也随随之之开开裂裂，从从而而观观察察裂裂缝继续发展的情况。缝继续发展的情况。2白铁皮标志 （1 1）用用用用两两两两块

15、块块块白白白白铁铁铁铁皮皮皮皮，一一一一片片片片取取取取150mm150mm150mm150mm的的的的正正正正方方方方形形形形，固固固固定定定定在在在在裂缝的一侧。裂缝的一侧。裂缝的一侧。裂缝的一侧。 （2 2）另另另另一一一一片片片片为为为为50mm200mm50mm200mm的的的的矩矩矩矩形形形形，固固固固定定定定在在在在裂裂裂裂缝缝缝缝的的的的另另另另一一一一侧侧侧侧，使两块白铁皮的边缘相互平行，并使其中的一部分重叠。使两块白铁皮的边缘相互平行，并使其中的一部分重叠。使两块白铁皮的边缘相互平行，并使其中的一部分重叠。使两块白铁皮的边缘相互平行，并使其中的一部分重叠。 （3 3）在两块

16、白铁皮的表面，涂上红色油漆。）在两块白铁皮的表面，涂上红色油漆。）在两块白铁皮的表面，涂上红色油漆。）在两块白铁皮的表面，涂上红色油漆。 （4 4）如如如如果果果果裂裂裂裂缝缝缝缝继继继继续续续续发发发发展展展展，两两两两块块块块白白白白铁铁铁铁皮皮皮皮将将将将逐逐逐逐渐渐渐渐拉拉拉拉开开开开，露露露露出出出出正正正正方方方方形形形形上上上上，原原原原被被被被覆覆覆覆盖盖盖盖没没没没有有有有油油油油漆漆漆漆的的的的部部部部分分分分，其其其其宽宽宽宽度度度度即即即即为为为为裂裂裂裂缝缝缝缝加加加加大大大大的的的的宽宽宽宽度度度度，可可可可用尺子量出。用尺子量出。用尺子量出。用尺子量出。白铁板白铁板图图11-41 建筑物的裂缝观测建筑物的裂缝观测返回返回四、建筑物位移观测 根据平面控制点测定建筑物的平面位置随时间而移动的大小及方向，称为位移观测。 位移观测首先要在建筑物附近埋设测量控制点，再在建筑物上设置位移观测点。位移观测的方法有以下两种：1角度前方交会法2基准线法