第12章建筑物變形觀測

第12章建筑物的變形觀測學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解：變形觀測的任務(wù)、目標(biāo)、分類及變形觀測實施的方法；變形觀測的精度和頻率；掌握：沉降觀測點的布設(shè)及方法；水平位移觀測的方法；變形觀測資料的整理。12.1

概述建筑物的變形觀測: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(jìn)行的測量工作。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)系的原因（如建筑物本身荷載）；變形分類：靜態(tài)變形和動態(tài)變形；變形觀測的任務(wù)：周期性地對觀測點進(jìn)行重復(fù)觀測，求得其在兩個觀測周期內(nèi)的變化量。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±0.3±0.1±1.5變形特別敏感的高層、高聳建、構(gòu)筑物、精密工程設(shè)施、地下管線等二級±0.5±0.3±3.0變形比較敏感的高層、高聳建、構(gòu)筑物、重要工程設(shè)施、地下管線、隧道拱頂下沉、結(jié)構(gòu)收斂等三級±1.0±0.5±6.0一般性高層、高聳構(gòu)筑物、地下管線等四級±2.0±1.0±12.0觀測精度要求低的建、構(gòu)筑物、地下管線等變形觀測的方法：常規(guī)測量方法攝影測量方法特殊測量方法：激光準(zhǔn)直儀、測斜儀空間測量技術(shù)變形觀測的內(nèi)容：沉降觀測；位移觀測；傾斜觀測；裂縫觀測；撓度觀測。11.2建筑物的沉降觀測

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，對它的觀測稱沉降觀測。沉降觀測通常采取水準(zhǔn)測量的方法。沉降觀測的高程依據(jù)是水準(zhǔn)基點，即在水準(zhǔn)基點高程不變的前提下，定期地測出變形點相對于水準(zhǔn)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(zhǔn)基點及其布設(shè)工作基點：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(shè)在變形建筑附近、便于引測和觀測沉降觀測點的地方；基準(zhǔn)點：用來定期檢查工作基點的穩(wěn)定的參考點稱為基準(zhǔn)點；基準(zhǔn)點應(yīng)埋設(shè)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(zhǔn)點不宜少于三個；基準(zhǔn)點和工作基點應(yīng)聯(lián)成水準(zhǔn)路線，構(gòu)成沉降觀測的高程控制網(wǎng)。1、基準(zhǔn)點的布設(shè)

基準(zhǔn)點是沉降觀測的基準(zhǔn)，因此基準(zhǔn)點的布設(shè)應(yīng)滿足以下要求：要有足夠的穩(wěn)定性：基準(zhǔn)點必須設(shè)置在沉降影響范圍以外，冰凍地區(qū)基準(zhǔn)點應(yīng)埋設(shè)在冰凍線以下0.5m。要具備檢核條件：為了保證基準(zhǔn)點高程的正確性，基準(zhǔn)點最少應(yīng)布設(shè)三個，以便相互檢核。要滿足一定的觀測精度：基準(zhǔn)點和觀測及基點之間的距離應(yīng)適中，相距太遠(yuǎn)會影響觀測精度，一般應(yīng)在100m范圍內(nèi)。水準(zhǔn)基點的布設(shè)基準(zhǔn)點工作基點二、沉降觀測點的布設(shè)

沉降觀測點的位置

沉降觀測點應(yīng)布設(shè)在能全面反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(shè)備基礎(chǔ)，柱子基礎(chǔ)和地質(zhì)條件變化處。沉降觀測點的數(shù)量

一般沉降觀測點是均勻布置的，它們之間的距離一般為10～20m。沉降觀測點的設(shè)置形式

如圖所示。沉降觀測點的布設(shè)三、沉降觀測

1、觀測周期

觀測的時間和次數(shù)，應(yīng)根據(jù)工程的性質(zhì)、施工進(jìn)度、地基地質(zhì)情況及基礎(chǔ)荷載的變化情況而定。當(dāng)埋設(shè)的沉降觀測點穩(wěn)固后，在建筑物主體開工前，進(jìn)行第一次觀測。在建（構(gòu)）筑物主體施工過程中，一般每蓋1～2層觀測一次。如中途停工時間較長，應(yīng)在停工時和復(fù)工時進(jìn)行觀測。當(dāng)發(fā)生大量沉降或嚴(yán)重裂縫時，應(yīng)立即或幾天一次連續(xù)觀測。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2～3個月觀測一次，直至沉降穩(wěn)定為止。2、觀測方法

觀測時先后視水準(zhǔn)基點，接著依次前視各沉降觀測點，最后再次后視該水準(zhǔn)基點，兩次后視讀數(shù)之差不應(yīng)超過±1mm。沉降觀測的水準(zhǔn)路線（從一個水準(zhǔn)基點到另一個水準(zhǔn)基點）應(yīng)為閉合水準(zhǔn)路線。3、精度要求

沉降觀測的精度應(yīng)根據(jù)建筑物的性質(zhì)而定。多層建筑物的沉降觀測，可采用DS3水準(zhǔn)儀，用普通水準(zhǔn)測量的方法進(jìn)行，其水準(zhǔn)路線的閉合差不應(yīng)超過mm（n測站數(shù)）。高層建筑物的沉降觀測，則應(yīng)采用DS1精密水準(zhǔn)儀，用二等水準(zhǔn)測量的方法進(jìn)行，其水準(zhǔn)路線的閉合差不應(yīng)超過mm（n為測站數(shù)）。4、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(yīng)盡可能做到四定：固定觀測人員；使用固定的水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺；使用固定的水準(zhǔn)基點；按固定的實測路線和測站進(jìn)行。四、沉降觀測的成果整理

1、整理原始記錄

每次觀測結(jié)束后應(yīng)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、計算沉降量

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計算累積沉降量：

累積沉降量=本次沉降量+上次累積沉降量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。觀測次數(shù)觀測時間各觀測點的沉降情況施工進(jìn)展情況荷載情況/（t/m2）123…高程/m本次下沉/mm累積下沉/mm高程/m本次下沉/mm累積下沉/mm…11998.02.1040.3540040.37300…上一層樓板203.2240.350-4-440.368-5-5…上三層樓板45304.1740.345-5-940.365-3-8…上五層樓板65405.1240.341-4-1340.361-4-12…上七層樓板75506.0640.338-3-1640.357-4-16…上九層樓板85607.3140.334-4-2040.352-5-21…主體完115709.3040.331-3-2340.348-4-25…竣工812.0640.329-2-2540.347-1-26…使用91999.02.1640.327-2-2740.346-1-27…1005.1040.326-1-2840.344-2-29…1108.1240.325-1-2940.343-1-30…1212.2040.3250-2940.3430-30…備注：此欄應(yīng)說明點位草圖、水準(zhǔn)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

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時間（年、月）1212.3

建筑物位移觀測

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。位移觀測首先要在建筑物附近埋設(shè)測量控制點，再在建筑物上設(shè)置位移觀測點。位移觀測的方法有以下幾種：測角前方交會基準(zhǔn)線法極坐標(biāo)法導(dǎo)線法基準(zhǔn)線法1、測角前方交會ABPαβ2、基準(zhǔn)線法原理：建立一條基準(zhǔn)線，根據(jù)它測定建筑物垂直于基準(zhǔn)線方向的水平位移。這種方法適用于變形方向為已知的線形建(構(gòu))筑物，是水壩、橋梁等常用的方法。基準(zhǔn)線法由于觀測方法的不同，又分為測小角法和活動覘牌法。測小角法BAaλS變形方向PP′活動覘牌法基準(zhǔn)點AP觀測點基準(zhǔn)點B02468246802468246812.4建筑物的傾斜觀測

傾斜觀測:用測量儀器來測定建筑物的基礎(chǔ)和主體結(jié)構(gòu)傾斜變化的工作。原因：地基承載力不均勻、建筑物體型復(fù)雜形成不同荷載及受外力風(fēng)荷載、地震等影響引起基礎(chǔ)的不均勻沉降。表示方法：一般用傾斜率i值來衡量建筑物的傾斜程度。

Hδa式中：a——傾斜角（°）。1、一般建筑物主體的傾斜觀測MNPQXYH?A?BN′Q′?A?B?

建筑物主體的傾斜觀測，應(yīng)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。

2、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。yy1y2y1′y2′x1′x2′x1x2xOO′?x?yABA′B′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ΔD，即

12.5建筑物的裂縫觀測和撓度觀測一、裂縫觀測

當(dāng)建筑物出現(xiàn)裂縫之后，應(yīng)及時進(jìn)行裂縫觀測。常用的裂縫觀測方法有以下三種：石膏板標(biāo)志白鐵皮標(biāo)志

金屬棒標(biāo)志1、石膏板標(biāo)志

用厚10mm，寬約50～80mm的石膏板（長度視裂縫大小而定），固定在裂縫的兩側(cè)。當(dāng)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2、利用白鐵皮標(biāo)志建筑物的裂縫觀測用兩塊白鐵皮，一片取150mm×150mm的正方形，固定在裂縫的一側(cè)。另一片為50mm×200mm的矩形，固定在裂縫的另一側(cè)，使兩塊白鐵皮的邊緣相互平行，并使其中的一部分重疊。在兩塊白鐵皮的表面，涂上紅色油漆。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，可用尺子量出。白鐵板

3、金屬棒標(biāo)志

在發(fā)生裂縫變形的墻體內(nèi)埋設(shè)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，高聳建筑物會產(chǎn)生側(cè)向彎曲。測定建筑物構(gòu)件受力后產(chǎn)生彎曲變形的工作稱為撓度觀測。