沉降观测在高层建筑物变形监测中的应用

浅析沉降观测在高层建筑物变形监测中的应用

中图分类号：[tu208.3] 文献标识码：a 文章编号：

摘要：随着社会的发展、人口的增多，特别是城市土地有效利用面积的减少，为了提高土地的利用率，无论是国家政府还是房地产开发商，都力求通过高层建筑物的建造来提高土地的有效利用率。特别是在大城市的中心地带，可以看到各种高楼大厦，而且高层建筑的层数限制时刻都在被刷新。高层建筑的多少已经成为城市繁荣、国家发展、社会进步的重要标志。然而这些亦然耸立高层建筑，它的地基反应情况如何？它变形情况如何？它是否依然安全可靠，这些我们都不知道，为了了解高层建筑的安全情况，为了对高层建筑物的变形情况进行监测，文章着重对高层建筑物变形监测中沉降观测法进行分析，以便时刻保证高层建筑物的安全。

随着高层建筑物的增高和荷载的增加，在地基基础上和上部结构的共同作用下，建筑物将发生不均匀沉降，轻者将使建筑物产生倾斜或裂缝影响正常使用，重者将危及建筑物的安全。因此，建筑物的稳定性和可靠性已经成为人们关注的焦点，只有定期对高层建筑进行变形观测，掌握其变形规律，才能合理预测未来的变形大小，及时采取预防或善后措施，确保建筑物的安全使用。高层建筑的变形观测包括沉降观测、倾斜观和测和裂缝观测。其中沉降观侧是变形观侧的重点，文章对其进行追本溯源的分析。

1概述

在对沉降观测法监测高层建筑物变形进行分析之前，要对层建筑

物变形产生的原因进行探究，只有这样才能根据原因采取监测的措施。高层建筑物发生变形的原因主要有两方面，一是自然条件及其变化，即高层建筑物地基的工程地质，水文地质及土壤的物理性质等；二是与建筑物本身相联系的原因，即建筑物本身的荷重，高层建筑物的结构，型式及动荷载（如风力、震动等）。此外，由于勘测、设计、施工以及运营管理等方面工作做得不合理还会引起建筑物产生额外的变形。针对以上各种变形产生的原因，沉降观测法可以根据变形产生的原因而做出正确、有效的监测。高层建筑沉降观测是根据水准基点定期测出设置在变形体上的变形点的高程变化值。建筑物的沉降观测宜采用几何水准或液体静力水准测量方法。单个构件，可采用测微水准仪或机械倾斜仪器等测量。

2合理布置水准基点和沉降观测点

2.1水准基点的布置

水准基点是垂直位移观测的基准，因此，水准基点应设在建筑物变形影响范围之外，距变形观测点20～100m之间，保证稳固不变，并永久保存，不受施工影响的安全地点。可按二、三等水准点标规格埋设标石，也可设在稳固的建筑物或基岩上，为了对水准基点进行校核一般点数不少于3个。

2.2沉降观测点的布置

观测点布设在变形体上，并能正确反映其变形有代表性的特征点。点的位置和数量应根据地质情况、支护结构形式、基坑周边环境和建（构）筑物荷载情况而定。高层建筑物应沿其周围每隔10～

20m设置一点。如2008年5月开工建设的33层泉州东海滨城一期f地块二期1#、2#楼工程，框架结构，分析其各种实际情况，根据其地质、支护及周围环境，每幢楼布置沉降观测点9个。观测点应埋设稳固、不受破坏且能长期保存。点的高度，在朝向要便于垂直立尺观测。观测点的埋设形式应根据建（构）筑物结构、形式而设置，一般有以下几种形式，角钢埋设观测点，如图1（a）、设备基础观测点，如图1（b）、永久性观测点，如图1（c）。

图1 沉降观测点形式

除了沉降观测点数量、位置、形式的确定外，其标志选用也是一个重要内容，观测点的标志一般用圆钢φ20～25mm，角钢φ30×30mm制成，为了不影响建筑物外表的美观，并起装饰作用时，可用有色金属制成，而且观测标志应在建筑物施工的同时安在建筑物的基础上墙上或地下室、的适当位置为便于立尺观测，观测标志应离开墙面和地面一定距离，标志埋入墙体内的尺寸应大于外露尺寸的三倍。

2.3沉降观测精度要求及观测方法

沉降观测就是根据水准基点定期进行水准测量，测量出建筑物上观测点的高程，从而计算其下沉量。对于高层建筑、深基坑开挖、桥梁和水坝的沉降观测，通常采用精密水准仪，按国家二等水准测量的要求进行施测，将各观测点布设成闭合或附合水准路线联测到水准基点上。观测精度要求和观测方法见表1，对精度要求较低的

建筑物可采用三等水准施测。

表1 沉降观测精度要求及观测方法

观测时，应在成像清晰、稳定的时间内进行，同时应尽量不转站，视线长度应小于50m。前、后视距离应保持相等。为了提高精度，采取固定人员、固定仪器和固定施测路线的“三固定”方法。沉降观测的周期，应根据建（构）筑物的特征、观测精度等因素综合考虑。高层建筑主体结构施工时，每1～2层楼面结构浇筑完毕就须观测一次（或者得在加载达到一定的数目就须观测一次），在施工完成后一年内每季观测一次，在竣工后的第二年内分旱雨两季各观测一次至沉降稳定为止。

2.4沉降观测结果处理

观测工作结束后，应及时检查和整理外业观测手薄，确认无误后再进行内业计算。内业计算位移量的数值取位，如依照一、二等水准测量的要求施测则取到0.10mm；如依照三、四等水位准测量的要求施测则取到。内业数据处理的方法有经典法严密平差和采用自由网平差时的统计检验方法，以及经典法和统计检验相结合的方法。最后的计算结果应符合表1的要求。

第一次观测后，经过计算，就对各个沉降观测点赋予了一个起始值（相当于一个基准），在以后每次观测结束后，都可以根据基准点高程算出各观测点高程，然后分别计算各观测点相邻两次观测的沉降量（本次观测高程减去上次观测高程）和累积沉降量（本次观

测高程减去第一次观测的起始值）并将计算结果记录到沉降量观测记录表中。表中应该包括观测次数、观测时间、高程、本次下沉、累计下沉、高程、施工进度、荷载等必要信息。

为了更形象地表示沉降、荷重、时间之间的关系，可绘制荷重、时间、沉降量关系曲线图，如图2所示。时间—沉降量关系曲线是以纵轴为沉降量，横轴为时间t，根据每次观测日期和相应的沉降量按比例画出各点位，然后连接各点，构成沉降曲线图。

图2 沉降曲线图

3结语

在建筑工程中，高层建筑物变形监测是判别建筑物的质量、保证建筑物永固安全的必备步骤，沉降观测法就是其中的一种重要途径。文章只是对其主要内容进行分析，在具体的监测施工，还需根据实际情况及相关规范作出分析与操作，以保证高层建筑的稳定性，从而保证人民的居住安全。