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1、第12章 建筑物的变形观测学习目标：了解：变形观测的任务、目标、分类及变形观测实施的方法；变形观测的精度和频率；掌握：沉降观测点的布设及方法；水平位移观测的方法；变形观测资料的整理。12.1 概 述l 建筑物的变形观测:主要就是对建筑物（构筑物）以及地基所产生的沉降、倾斜、挠度、裂缝、位移等变形现象进行的测量工作。l 变形产生的原因：一是自然条件及其变化（如地质水文），二是建筑物本身相联系的原因（如建筑物本身荷载）；l 变形分类：静态变形和动态变形；l 变形观测的任务：周期性地对观测点进行重复观测，求得其在两个观测周期内的变化量。l 建筑物的变形观测的分级：按不同的工程要求分为四个等级，各等级
2、精度要求见下表。变形测量等级垂直位移测量水平位移测量适用范围变形点的高程中误差（mm）相邻变形 点的高差中误差（mm）变形点的点位中误差（mm）一级0.30.11.5变形特别敏感的高层、高耸建、构筑物、精密工程设施、地下管线等二级0.50.33.0变形比较敏感的高层、高耸建、构筑物、重要工程设施、地下管线、隧道拱顶下沉、结构收敛等三级1.00.56.0一般性高层、高耸构筑物、地下管线等四级2.01.012.0观测精度要求低的建、构筑物、地下管线等l 变形观测的方法：常规测量方法 摄影测量方法 特殊测量方法：激光准直仪、测斜仪 空间测量技术l 变形观测的内容：沉降观测；位移观测；倾斜观测；裂缝观
3、测；挠度观测。11.2 建筑物的沉降观测 l 建筑物受地下水位升降、荷载的作用及地震等的影响，会使其产生高程上的位移。一般说来，在没有其它外力作用时，多数呈下沉现象，对它的观测称沉降观测。l 沉降观测通常采取水准测量的方法。l 沉降观测的高程依据是水准基点，即在水准基点高程不变的前提下，定期地测出变形点相对于水准基点的高差，并求出其高程，将不同周期的高程加以比较，即可得出变形点高程变化的大小及规律。一、水准基点及其布设 工作基点：直接用来测定沉降观测点的参考点称为工作基点；工作基点可埋设在变形建筑附近、便于引测和观测沉降观测点的地方；基准点：用来定期检查工作基点的稳定的参考点称为基准点；基准点
4、应埋设在变形区域以外、地质条件良好的地方，且无论变形区域的大小，基准点不宜少于三个；基准点和工作基点应联成水准路线，构成沉降观测的高程控制网。1、基准点的布设 基准点是沉降观测的基准，因此基准点的布设应满足以下要求：要有足够的稳定性：基准点必须设置在沉降影响范围以外，冰冻地区基准点应埋设在冰冻线以下0.5m。要具备检核条件：为了保证基准点高程的正确性，基准点最少应布设三个，以便相互检核。要满足一定的观测精度：基准点和观测及基 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。水准基点的布设基准点基准点工作基点工作基点二、沉降观测点的布设 沉降观测点的位置 沉降观测点应布设在能
5、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。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。沉降观测点的设置形式 如图所示。沉降观测点的布设三、沉降观测 1 1、观测周期 观测的时间和次数，应根据工程的性质、施工进度、地基地质情况及基础荷载的变化情况而定。l 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。l 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。l 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。l 建筑物封顶
6、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 l 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。l 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。3、精度要求 沉降观测的精度应根据建筑物的性质而定。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 mm（n测站数）。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 mm（n为测站数）。n0.2n0.14、工作要求
7、 沉降观测是一项长期、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：l 固定观测人员；l 使用固定的水准仪和水准尺；l 使用固定的水准基点；l 按固定的实测路线和测站进行。四、沉降观测的成果整理 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 l 计算各沉降观测点的本次沉降量：沉降观测点的本次沉降量=本次观测所得的高程上次观测所得的高程l 计算累积沉降量：累积沉降量=本次沉降量+上次累积沉降量l 将计算出来的各沉降观测点的本次沉降量、累积沉降量和观测日期、荷载等情况填入
8、“沉降观测表”中。观测次数观测时间各观测点的沉降情况施工进展情况荷载情况/（t/mt/m2 2）123高程/m/m本次下沉/mm/mm累积下沉/mm/mm高程/m/m本次下沉/mm/mm累积下沉/mm/mm11998.02.1040.3540040.37300上一层楼板203.2240.350-4-440.368-5-5上三层楼板45304.1740.345-5-940.365-3-8上五层楼板65405.1240.341-4-1340.361-4-12上七层楼板75506.0640.338-3-1640.357-4-16上九层楼板85607.3140.334-4-2040.352-5-21主
9、体完115709.3040.331-3-2340.348-4-25竣工812.0640.329-2-2540.347-1-26使用91999.02.1640.327-2-2740.346-1-271005.1040.326-1-2840.344-2-291108.1240.325-1-2940.343-1-301212.2040.3250-2940.3430-30沉降观测记录表工程名称：某医院门诊楼 记录：计算：校核：3、绘制沉降曲线 为了更清楚地表示沉降、荷重、时间三者的关系，还要画出各观测点的沉降、荷重、时间关系曲线图，即沉降曲线图，如图所示。20012002200335791135791
10、10408010012010203040F/(t/m2)s/mmt时间（年、月）1212.3 建筑物位移观测 l 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。l 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。l 位移观测的方法有以下几种：测角前方交会 基准线法 极坐标法 导线法 基准线法1、测角前方交会cotcotcotcotcotcotcotcotBABApBABApxxyyyyyxxxABP)(sinsinsin222 Dmmp2、基准线法 原理：建立一条基准线，根据它测定建筑物垂直于基准线方向的水平位移。这种方法适用于变形方向为已知的
11、线形建(构)筑物，是水坝、桥梁等常用的方法。基准线法由于观测方法的不同，又分为测小角法和活动觇牌法。测小角法测小角法BAaS变形方向变形方向PP活动觇牌法活动觇牌法基准点AP 观测点基准点B02468246802468246812.4 建筑物的倾斜观测 l 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。l 原因：地基承载力不均匀、建筑物体型复杂形成不同荷载及受外力风荷载、地震等影响引起基础的不均匀沉降。l 表示方法：一般用倾斜率i值来衡量建筑物的倾斜程度。HaHi tan式中：a倾斜角（）。1 1、一般建筑物主体的倾斜观测MNPQXYHABNQAB 建筑物主体的倾斜观测，应测
12、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。HDi tan22)()(YX 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。yy1y2y1y2x1x2x1x2xOOxyABAB222211yyyyy 222211xxxxx 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 22yxD )(arctan1HD12.5 建筑物的裂缝观测和挠度观测一、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以下三种：l 石膏板标志l 白铁皮标志 l
13、金属棒标志1、石膏板标志 用厚10mm，宽约5080mm的石膏板（长度视裂缝大小而定），固定在裂缝的两侧。当裂缝继续发展时，石膏板也随之开裂，从而观察裂缝继续发展的情况。石膏板石膏板2、利用白铁皮标志建筑物的裂缝观测l 用两块白铁皮，一片取150mm150mm的正方形，固定在裂缝的一侧。l 另一片为50mm200mm的矩形，固定在裂缝的另一侧，使两块白铁皮的边缘相互平行，并使其中的一部分重叠。l 在两块白铁皮的表面，涂上红色油漆。l 如果裂缝继续发展，两块白铁皮将逐渐拉开，露出正方形上，原被覆盖没有油漆的部分，其宽度即为裂缝加大的宽度，可用尺子量出。白铁板白铁板 3、金属棒标志 在发生裂缝变形
14、的墙体内埋设间距为l钢筋，若裂缝继续发展，则金属棒之间的间距也不断增大。定期观测两金属棒的间距并比较，即可获得裂缝的变化情况。l二、挠度观测l挠度：指建(构)筑物或其构件在水平方向或竖直方向上的弯曲值，例如桥的梁部在中间会产生向下弯曲，高耸建筑物会产生侧向弯曲。l测定建筑物构件受力后产生弯曲变形的工作称为挠度观测。l挠度是通过测量观测点的沉降量来计算的。挠度观测：l首先需要在梁的两端及中部设置三个变形观测点A、B及C，定期对这三个点进行沉降观测；l然后，根据下式计算各期相对于首期的挠度值：ACBLALBSASCSBFe)()(ABBAABCeSSLLLSSF式中：LA、LB观测点间的距离；SA、SB、SC观测点的沉降量。本 章 重 点l 建筑物变形观测的内容；l 建筑物沉降观测和位移观测的方法及实施；l 建筑物变形观测成果的处理。
