土木工程测量(岳建平)第13章-建筑变形监测

第13章建筑变形监测变形监测概述变形监测目的变形监测内容建筑物沉降观测建筑物位移观测竣工总图绘制§13.1变形监测概述建筑物在工程建设中建筑物在使用过程中建筑物沉降建筑物位移建筑物挠曲建筑物倾斜建筑物裂缝勘察设计施工使用失误建筑物特点工程地质复杂外界环境变化建筑物高大建筑物荷载大建筑物体形复杂建筑物荷载不均匀沙质土淤泥冻土地下水位变化大气温度变化外界风力变化地震破坏其它外力一、概述建筑变形测量是每隔一定时期，对控制点和观测点进行重复测量，通过计算相邻两次测量的变形量及累积变形量来确定建筑物的变形值和分析变形规律。意大利比莎斜塔资料介绍：八层，高55m，1~6层为大理石砌，7~8为青砖石砌，内径7.65m，呈圆环形。1173年—1371年竣工，经过198年建到四层倾斜，停工94年。复建到第七层又停工83年，再建时第八层明显有转折。经测量：塔北侧沉降为量为90cm，塔南侧沉降为量为270cm，向南倾5.5°塔顶离开竖向中心线为5m,倾斜值为0.093原因：1.地基粉砂土，施工不慎，粉砂外挤，偏心荷载南侧压力大，造成倾斜。2.塔基地压力大，超过地基承受力，下沉。3.比萨平原深层抽水，使水位下降相当于大面积加载。二、变形监测目的通过对变形体动态监测，获得精确观测数据，对监测数据综合分析，达到以下目的：对各种工程建筑物在施工或使用过程中的异常变形作出预报，提供施工和管理方法，以便及时采取措施，保证工程质量和建筑物安全。了解变形机理，验证工程设计理论和地壳运动假说。对采用新结构、新材料、新工艺性能做出客观评价。建立正确的监测预报理论和方法。三、变形监测内容1、内部监测内部应力、应变监测动力特性监测加速度监测2、外部监测沉降监测位移监测倾斜监测裂缝监测挠度监测静态监测动态监测四、变形监测特点2.重复观测：测量时间跨度大，观测时间和重复周期取决于观测目的、变形量量大小和速度。3.严密数据处理方法：数据量大，变形量小，变形原因复杂。4.变形资料提供快和准确。1.测量精度高：一般位置精度为1mm.五、变形测量点的设置变形测量点可分为控制点和观测点（又称为变形点），控制点包括基准点、工作基点及联系点、检核点、定向点。§13.2建筑物沉降观测一、概述建筑物沉降——是指建筑物及其基础在垂直方向上的变形即垂直位移，通过测定观测点与基准点之间高差随时间变化量。被测建筑物：高层建筑物高层建筑物深坑基重要厂房柱基及主要设备基础高大构筑物——水塔、烟囱、高炉等人工加固地基等采用方法：精密水准测量静力水准测量二、沉降观测监测网的布设沉降观测监测网点包括基准点和观测点1.基准点：是沉降观测的基准，应埋设在建筑物变形影响范围之外，距开挖边线50m之外，按二、三等水准点规格埋石，个数不少于3个。2.观测点：观测点设立在变形体上，能反应变形的特征点深基坑支护结构观测点埋设在锁口架上，一般20m埋设一个,在支护的阳角处和距基坑很近的原建筑物应加密观测点。建筑物——在建筑物四角沿外墙间隔10~15米处布设，在柱上每隔2~3根柱设一个点。圆形构筑物——在基础轴线对称部位设点，不少于四个点。不同建筑物分界处：人工地基和天然地基接壤处，裂缝、伸缩缝处，不同高度建筑交接处，新旧建筑物交接处。3.观测点埋设：沉降观测基准点三、精密水准测量方法1.观测周期（1）基准点应在建筑物基坑开挖前布设，并与已知水准点联测。（2）观测点埋设稳定后，应与基准点联测两次，作为沉降观测数据处理基础。（3）施工过程中观测周期深基坑开挖时1~2天出现暴雨，管涌应加密浇筑地下室底板后3~4天建筑物主体施工1~2层结构封顶后3个月竣工投入使用3个月直至沿体稳定2.观测方法仪器技术标准观测方法限差（mm）精密水准仪二等水准测量闭合水准闭合差容许值±0.6附合水准精度要求：一般建筑物能反映2mm重要建筑物能反映1mm精密工程0.2mm3、成果整理1.采用专用记录手簿——逐步检查2.每次观测当日计算成果，分析成果。3.及时上报沉降结果4.绘制沉降曲线图5.沉降观测总结报告。计算各观测点高程计算相邻两次观测沉降量计算累积沉降量§13.3建筑物位移观测建筑物位移观测——包括主体倾斜观测、水平位移观测、裂缝观测、挠度观测、日照变形观测、风振观测和场地滑坡观测等。一、建筑物主体倾斜测量主体倾斜原因——基础不均匀沉降。主体倾斜观测——测定建筑物顶部相对于底部或各层间上层相对于下层的水平位移与高差，分别计算整体或分层的倾斜度、倾斜方向以及倾斜速度。1、倾斜原因：2、主体倾斜观测方法①测定基础沉降差法建筑物基础上选设沉降观测点A，B，精密水准测量法定期观测A，B两点沉降差Δh，A，B两点的距离为L，基础倾斜度为例如：测得Δh=0.023m，L=7.25m，倾斜度i=0.003172=0.3172%Lhi测定基础沉降差法②激光垂准仪法建筑物顶部与底部间有竖向通道，在建筑物顶部适当位置安置接收靶，垂线下的地面或地板上埋设点位安置激光垂准仪激光垂准仪的铅垂激光束投射到顶部接收靶，接收靶上直接读取或用直尺量出顶部两位移量Δu,Δv与倾斜度与倾斜方向角uvhvui122tan激光垂准仪法③投点法适用于建筑物周围比较空旷的主体倾斜。选择建筑物上、下在一条铅垂线上的墙角，分别在两墙面延长线方向、距离约为1.5~2.0h处埋设观测点A,B在两墙面墙角分别横置直尺；分别在A,B点安置经纬仪，双盘位将房顶墙角投射到横置直尺取两次读数平均值。uvhvui122tan)(21AAARLl)(21BBBRLlBBAAllvllu投点法④测水平角法适用于塔形、圆形建筑物的主体倾斜观测。在纵横两轴线的延长线上、距离建筑物1.5~2.0h处设置观测点，分别测定其至圆形建筑物底座外墙的最短水平距离在建筑物上标定1，2，5，6与3，4，7，8两组点，每组观测点等高。A点安置经纬仪，C点为零方向，方向观测法依次观测1，2，3，4点3~4测回，计算出各方向的平均值分别为l’1，l’2，l’3，l’4。24321llllAOOATBB点安置经纬仪，D点为零方向，方向观测法依次观测5，6，7，8点3~4测回，计算出各方向的平均值分别为l’5，l’6，l’7，l’8。OB→OT的位移量为28765llllBOOBTBRdvRduBBAAuvhvui122tan测水平角法⑤测角前方交会法适用于不规则高耸建筑物的主体倾斜观测，建筑物顶部无适宜照准目标时，应在顶部便于观测与保护的位置埋设观测标志，如避雷针状照准标志。分别在A，B两点安置经纬仪，测回法观测水平角与3~4测回，取平均代入余切公式计算观测点平面坐标。uvhvui122tanPPPPyyvxxu测角前方交会法3、裂缝观测裂缝——由建筑物不均匀沉降产生裂缝观测与沉降观测同步进行，便于综合分析，及时采取措施，确保建筑物安全。建构筑物多处产生裂缝时进行裂缝观测。测定建筑物上的裂缝分布位置，裂缝走向、长度、宽度及其变化程度。观测数量视需要而定，主要的或变化大的裂缝应进行观测。观测周期视裂缝变化速度定。通常开始可半月测一次，以后一月左右测一次。裂缝加大时，增加观测次数，直至几天或逐日一次的连续观测。1)裂缝观测标志统一编号裂缝。每条裂缝至少应布设两组观测标志，一组在裂缝最宽处，另一组在裂缝末端。每组观测标志由裂缝两侧各一个标志组成。观测标志具有可供量测的明晰端面或中心。观测期较短或要求不高时，采用油漆平行标志或建筑胶粘帖的金属片标志；观测期较长时，采用嵌或埋入墙面的金属标志、金属杆标志或楔形板标志。要求较高、需要测出裂缝纵横向变化值时，采用坐标方格网板标志。裂缝观测标志裂缝观测标志2)裂缝观测的工具与方法数量不多，易于量测的裂缝，视标志型式的不同，用比例尺、小钢尺或游标卡尺等工具定期丈量标志间的距离求得裂缝变位值，或用方格网板定期读取“坐标差”计算裂缝变化值；较大面积且不便于人工量测的众多裂缝，用近景摄影测量方法；需连续监测裂缝变化时，裂缝宽度数据应量取至0.1mm，每次观测应绘出裂缝的位置、形态和尺寸，注明日期，附必要的照片资料。3)裂缝观测的成果资料裂缝观测结束后，提供裂缝分布位置图、裂缝观测成果表、观测成果分析说明资料等，当建筑物裂缝与基础沉降同时观测时，可选择典型剖面绘制两者的关系曲线。§13.4竣工总图的编绘编绘竣工总平面图的目的：①施工中由于设计时没有考虑到的问题使设计有所变更，应通过测量反映到竣工总平面图上。②便于日后进行各种设施的维修工作，特别是地下管道等隐蔽工程的检查和维修工作。③为项目扩建提供原有各建筑物、构筑物、地上和地下各种管线及交通线路的坐标、高程等资料。随着工程的陆续竣工同步进行。一面竣工，一面利用竣工测量成果编绘竣工总平面图。发现地下管线的位置有问题，可及时到现场查对，使竣工图能真实地反映实际情况。包括室外实测和室内资料编绘两方面的内容。(1)竣工测量单项工程完成后，由施工单位进行竣工测量。①工业厂房及一般建筑物：房角坐标，各种管线进出口的位置和高程，附房屋编号、结构层数、面积和竣工时间。②铁路和公路：包括起止点、转折点、交叉点的坐标，曲线元素，桥涵等构筑物的位置和高程。③地下管网：窨井、转折点的坐标，井盖、井底、沟槽和管顶等的高程；并附注管道及窨井的编号、名称、管径、管材、间距、坡度和流向。④架空管网：包括转折点、结点、交叉点的坐标，支架间距，基础面高程。⑤其它：工程的名称，施工依据，施工成果，作为编绘竣工总平面图的依据。(2)竣工总平面图的编绘建筑方格网点、主轴线点、矩形控制网点、水准点和厂房、辅助设施、生活福利设施、架空及地下管线、铁路等建筑物或构筑物的坐标和高程，厂区内空地和本建区的地形。综合竣工总平面图、交通运输竣工总平面图和管线竣工总平面图。比例尺一般采用1/1000，工程密集部分可采用1:500的比例尺。附必要的说明及图表，连同原始地形图、地址资料、设计图纸文件、设计变更资料、验收记录等合编成册。本课程理论讲解完成THEEND