高层建筑物沉降观测设计与分析

山东科技大学毕业设计(论文)1摘要本文以16层高的兖州奎星苑小区这一高层建筑物为例，介绍了对高层建筑物沉降观测如何进行技术设计，通过完成的沉降观测数据，运用几何分析方法，阐明了高层建筑物沉降与形变的主要成因，提出了在施工过程中如何不断地修正，为未来沉降提供了可行的预报方法。关键词：高层建筑物、沉降量、沉降成因分析山东科技大学毕业设计(论文)2AbstractInthispaperKuiXingestatesofyanzhou16storeyheightresidentialthishigh-risebuildingsasexample,thepaperintroduceshowtohigh-risebuildingssettlementobservationtechnologydesign,throughthecompletesettlementobservationdata,usegeometricalanalysismethod,illustratesthehigh-risebuildingssettlementanddeformation,putsforwardthemaincauseinconstructionprocesscontinuouslyrevisedhowforfuturesettlement,provideafeasiblemethodforforecast.Keywords:high-risebuildings,settlementquantity,settlement,causeanalysis山东科技大学毕业设计(论文)3目录1绪论...........................................11.1沉降观测的目的.........................................11.2兖州奎星苑小区A-9概况.................................22奎星苑沉降观测设计................................82.1作业依据...............................................82.2沉降观测...............................................83沉降分析......................................143.1水准测量各项目计算....................................143.2沉降量计算.............................................143.3奎星苑沉降综合分析....................................174结论..........................................264.1设计与分析过程........................................264.2结论................................................264.3几点建议..............................................27参考文献：.........................................29致谢...............................................30附录...............................................31山东科技大学毕业设计(论文)11.绪论随着经济和技术的发展，城市人口的高度集中，用地日趋紧张，建造更多的高层建筑物愈来愈必要。因此，无论在建筑材料、建筑结构施工监测以及工程地质勘察方面，将会提出新的课题。建筑物的变形观测（沉降是其中一种）是一门年轻的科学。随着我国社会主义经济建设步伐的加快，高层建筑物、工业建筑物等工程设施如雨后春笋般在兴建，在这些建筑物及其设备运营过程中，都会产生形变。这种形变超过一定限度，就会影响建筑物的正常使用，严重时还会危及建筑物的安全。因此，在建筑物的施工与运营期间，必须对它们进行监视观测。了解建筑物变形的成因非常重要。建筑物变形的客观原因主要有：建筑物的自重、使用中的动荷载、振动或风力等因素引起的附加荷载，建筑物的结构形式，地下水位的升降和它对基础的侵蚀作用，地基土在荷载与地下水位变化影响下产生的各种工程地质现象，温度的变化，建筑物附近新工程对地基的扰动等。建筑物变形的主观原因主要有：地质勘探不充分与结果不准确，设计错误，施工质量差，施工方法不当等。1.1沉降观测的目的为了掌握建筑物、构筑物在修建中和竣工后的变形情况，正确指导施工，保证工程质量，检验工程设计的正确性和利于建山东科技大学毕业设计(论文)2筑物、构筑物的安全使用，对指定建筑物、构筑物进行变形观测非常必要。沉降观测是最主要的变形观测内容。沉降观测作业简单、精度高，它不仅能提供沉降量，还可以推算建筑物的倾斜以及水平构件的挠度等。沉降观测的主要方法是精密水准测量。工程建筑物从施工开始到竣工，以及建成运营后很长一段时间，沉降是不可避免的。如果沉降在一定的限度之内属正常现象，但一旦超过某一限度，就会危及建筑物的安全。因此，在建筑物的施工和运营期间，都必须对建筑物进行沉降观测，以便及时掌握沉降情况，发现问题，采取措施，保证建筑物从施工开始到运营期间均安全有效。沉降观测点依据以下原则布设：（1）参照设计图纸；（2）建筑物的四角及大转角处及沿外墙每10—15m处；（3）高低层建筑物、纵横墙的交接处两侧；（4）建筑物沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处。根据以上原则并结合本工程的特点，共在上布置8个沉降观测点，具体点位详见沉降观测点平面布置图。1.2兖州奎星苑小区A-9概况1.2.1地理位置本工程为兖州市奎星苑安置一期A-9（4）＃住宅楼工程，建设地点位于兖州市城区九洲大道以南，东桥路东侧，共青团路西侧。建设单位为兖州市城区拆迁改造安置小区建设办公室，设计单位为兖州市建筑设计院，施工单位为山东永胜建设集团有限公司。本工程总建筑面积8328.40平方米。该建筑结构概况：该工程地上21层，地下一层，建筑高度60.20米，结构类型为剪力墙结构。基础形式为钻孔灌注桩基础。山东科技大学毕业设计(论文)31.2.2、土质结构山东西南的地质结构，基底岩层形成于元古代，以轻变质岩系为主，其构造运动以上升隆起为主。该建筑的土质结构为粘土、砾石、沙等近代和现代冲积物。在工程地质理论中，粘土、砾石、砂质土质有如下特征：砾类土的工程特征：这类土主要属于冲积成因的，其颗粒多近似圆形，一般为圆砾、卵石与漂石，充填物以上居多。这类土的颗粒粗大，空隙大，透水性强，压缩性低，内摩擦角和抗剪强度大，但当其孔隙中大量充填粉粒时，其工程性质会变差，透水性、内摩擦角、抗剪强度均会降低，压缩性增大。就承载力而言，砾类土作为建筑物的天然地基，是高层建筑物的良性持力层。砂类土的工程特征：这类土一般没有连结，呈单粒结构，山东科技大学毕业设计(论文)4透水性强，稍密状态以上的砂土内摩擦角有较大差别，一般也是高层建筑物较理想的持力层。当土中含细粒组时其工程性质将受到影响，特别是土的渗透性，随着细粒含量的增加而明显变小。一般粘性土的工程特征：粘性土指Ip＞10的土，10＜Ip≤17为粉质粘土，Ip＞17者为粘土。一般性粘土广泛分布于我国各地。粘性土中粘粒的含量一般在15%以上，粘粒表面吸附一层结合水，不仅粘性土的可塑性与之密切相关，而且粘性土的许多工程特性如膨胀、收缩、渗透性、固结时间、触变性等也是结合水在起作用。粘性土的渗透性很低，渗透系数K一般小于10-6cm/s。受压后空隙水压力消散慢，固结时间亦长，其含水量的变化范围亦很大，当含水量从小于塑限到大于液限变化时，土可以从硬塑态向软塑态直至流态变化。空隙比与土的应力历史有关，欠固结土较超固结土空隙比大、压缩性大，但抗剪强度低。当受外力作用扰动时，土的强度降低，压缩性增高；扰动停止后，土的部分强度又会随时间增长而恢复，承载力逐渐有所提高。这些特性，往往会引起地基的过量沉降、边坡和坑底不稳定及降低地下水困难等工程地质问题。土的物理性质取决于土的密度、重度、水下浮重、比重、含水量、干密度、空隙比、空隙率和饱和度。1.2.3沉降观测原始数据兖州奎星苑小区沉降观测布设了8个点，按规范要求分别位于大楼各转角处，编号依次为沉降01、沉降02……沉降08。奎星苑沉降观测开始于基础浇灌完成后，于2011年2月28日进行第一次测量，使用的仪器为天宝DiNi0.3精密水准仪及铟钢条码水准标尺进行沉降观测。仪器最小分辨率为0.01mm。观测按二等水准测山东科技大学毕业设计(论文)5量的技术要求，基准点高程假设为0米，基准点到沉降08测段为往返测段，沉降08—沉降04—沉降08构成观测（见图2）闭合环，平差环闭合差，推算出各点的相对高程。首次观测是在基础浇筑完成但没有楼层施工荷载（主要是重力，在建筑工程地质学中通常用单位面积基础的承载力来分析沉降）情况下进行的，假定首次观测高程为基准高程，在大楼施工过程中，采取每建筑一层进行一次沉降观测，先后观测15次，各点经平差后的高程具体数据见表1，各沉降点之间距离见表2。山东科技大学毕业设计(论文)6奎星苑沉降观测点高程表（单位：mm）（表1）沉降01沉降02沉降03沉降04沉降05沉降06沉降07沉降08闭合差测站数观测日期第1次1055.01036.71061.71068.31113.31092.11045.51087.8-1.6121月5日第2次1056.21039.91066.11071.51119.31092.61046.01088.9-2.4121月21日第3次1056.71038.71063.21068.51115.91092.51046.41089.0+0.2131月26日第4次1057.01038.41063.91069.91114.61094.11046.61089.4+1.5132月1日第5次1055.61036.91062.81069.21114.41093.71045.51089.4-0.6133月5日第6次1055.91037.71063.31069.11114.51093.01044.51088.8+0.7133月19日第7次1055.61036.81062.01068.71113.51093.71043.91088.4-0.2124月12日第8次1055.01037.71062.91069.51114.81093.41045.11088.9+1.4124月22日第9次1055.61036.31062.21069.21114.01093.71044.81087.7+1.3125月13日第10次1054.71037.61062.91069.21114.51092.81044.91088.5+1.4125月27日第11次1054.41037.21062.71068.71113.91091.91044.51087.9+1.3126月1日第12次1054.11036.41062.31066.81112.11091.01043.21087.0-0.6126月5日第13次1053.61035.91061.91067.21112.81092.41043.71087.0+2.8126月17日第14次1053.31036.01061.61067.41116.51091.81040.61083.2+2.2127月23日第15次1060.41066.11109.41088.31038.9+0.3119月23日说明：表内各点每次观测高程是以基准点高程为H基=0.0mm推算的经带权平差后的高程。山东科技大学毕业设计(论文)7奎星苑各沉降点间距离（表2）边距离（m）沉降01—沉降0212沉降0