基于北斗在建筑物变形测量的应用前景分析

《基于北斗在建筑物变形测量的应用前景分析》

（杭州蛟驰科技有限公司，310011,杭州）

摘要：近年来，建筑物因变形而发生的重大安全事故屡见报端，并往往伴随着灾难性的后果。从结构的受力特征、引起结构破坏的墙体拆改、新建工程对既有建筑的影响、自然环境影响等方面分析事故发生的机理和原因，提出基于北斗高精度定位的建筑物形变监测综合解决方案。

关键词：建筑物变形；安全事故；北斗高精度定位

THE APPLICATIONPROSPECTOFBUILDINGS’DEFORMATION

MONITORINGBASED ON BDS

(HangZhouJorchi Technology Co.Ltd ,310011,HangZhou )

Abstract: In recent years, major accidents in buildings due to deformation are often reported in newspapers,often go with catastrophic consequences. This paper analyzes the stress characteristics of the structure, causing structural damage to the lack of wall , the effects of new construction to the existing building effects, the impact of natural environment and analysis of the mechanism and the impact of these fators, puts forward the comprehensivesolution to building deformation monitoringbased on the Beidou high precision positioning means.

Key words: deformation of buildings; safety accidents; Beidouhigh precision positioning

1.引言：

上世纪80、90年代，我国房地产市场逐渐形成，大量的居民楼于这一时期建造。但由于当时建筑材料质量较低，施工受到工艺限制，房屋本身即存在一定隐患，加上住户普遍存在自行拆改承重墙的不当行为，引发了多起房屋坍塌的安全事件；另一方面因新建工程对既有建筑物产生不利影响，因没有及时发现并采取应对措施，引起原有建筑物的不均匀沉降和倾斜，严重的甚至发生整楼倾覆事故。

例如A案例：2012年12月浙江某地一小区一幢6层居民楼整体坍塌，造成一死一伤，该房子结构为多层砖混砌体结构，1989年竣工，于2012年发生事故，使用寿命低于设计使用年限；B案例，2009年6月上海莲花河畔景苑7号楼整体倾覆倒塌，一名工人逃生不及被压致死，该房子为高层框架结构，总层数13层，建筑高度约35米，发生事故时该楼南侧有一新开挖的基坑正在施工。

避免此类事故的发生，必须在认清不同事故的原因及其结构破坏机理的基础上，针对破坏结构的因素，采取有效措施。砖混砌体结构由于承重墙被拆建导致楼板受力失效，基坑开挖对既有建筑物会产生倾斜和沉降，结构的形变和失效都是逐渐发展的，当构件承载力超过临界点时才会演变为结构坍塌的一幕。

2.事故分析

2.1砖混砌体结构事故发生的诱因和结构受力破坏机理分析

2.1.1事故原因综合概述

A案例中调查组给出的事故原因分析显示，“该幢房屋拆改墙体、违章搭建、改变房屋使用性质现象严重，每一层都有拆改承重墙体的情况。底层有一户居室拆改承重墙体特别严重，导致底层大部分墙体承载力严重不足。墙体砌筑的砂浆，抗压强度普遍较低，未达到设计要求。

2.1.2砖混砌体结构的受力特征

砖混砌体结构中主要的横向和竖向的受力构件就是墙体，称之为承重墙，有纵墙和横墙之分，横墙便是人们常说的山墙。在砖混结构中，埋设在墙体中的圈梁和构造柱均为构造构件，不起实际受力作用，其主要作用是提高房屋的延性和整体性能，合理地布置构造柱和圈梁可以有效地减少墙体的裂缝并限制已产生裂缝的发展。根据《砌体结构设计规范》中相关条文的要求，在住宅砌体结构中，当层数超过4层时，除应在底层和檐口处各设一道同墙等厚的圈梁以外，至少应在所有纵横墙隔层设置。由此可见，建筑物高度越高，房屋对结构延性的要求就越高。

2.1.3建筑物受墙体拆改方面的影响分析

该楼为6层砖混砌体结构，在多层砌体房屋中，以竖向荷载为主，其中包括屋面、墙体、楼板等构件的恒荷载，还有楼面均布活荷载，在最新的《建筑结构荷载规范》中要求每平米取活荷载2KN，活荷载里面包括正常的装修荷载和人为的活动荷载，所有这些荷载均需通过纵横墙最终传导至基础，如果中间任一楼层的墙体缺失都将导致荷载竖向荷载传力途径中断，使得该楼层以上一层的楼板需要承受上部墙体传来的所有荷载，显然楼板是无法承受的，承受超过预期荷载的楼面板起初会生成裂缝，裂缝一旦生成，弯矩引起的抗拉荷载就全由板内钢筋来承担，裂缝经过一定时间的发展以后，板内钢筋因无法承受上部荷载引起的弯矩作用而被拉断，最终楼板发生较大的变形以致结构受力失效破坏。（图1）

图1 砖混砌体结构墙体被拆改的失稳分析

2.2基坑开挖对既有建筑物的影响及沉降、位移形成机理分析

2.2.1事故现场施工情况及原因概述

在B案例中，7号楼主体结构已结顶，而距离此楼南侧7~8米处基坑才开始开挖，基坑深度达到4.6m，基坑侧壁采用喷水泥砂浆护坡，同时距7号楼北侧约20m处堆土

迅速高达10m左右。专家组给出的事故原因分析：大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致建筑物倾倒。

2.2.2既有建筑物受新建工程、自然坏境方面的影响分析

B案例中新开挖的基坑是7号楼向南侧基坑方向倾斜直至倾覆的重要导火索。城市建筑密度大，有的楼房拆除之后要在原址上新建，这样势必会对周边已有建筑物产生不利影响，比如新建建筑物基坑开挖便会使周边建筑物产生沉降和倾斜，在城市地铁建设中，隧道在穿越主城区时也会对沿线建筑物的产生不利影响。

基坑开挖时正值雨季，在雨水的作用下，北侧堆土自身产生滑动，滑动产生的水平作用力，不但使得该楼产生水平位移，与桩基下部深层土体的摩阻力互为形成力偶，加速了桩基的倾斜和房屋的沉降。同时7号楼地基土在压力差的作用下，逐渐向基坑内渗流，从而发生流沙的现象，一旦发生流沙现象，土体会完全丧失承载力，严重时会引起基坑边坡的塌方，7号楼下的地基也会被掏空，从而使建筑物不断下沉和倾斜。当结构主体重心产生偏心以后，结构上部的自重荷载将进一步加剧这一偏心的过程，形成重力二阶效应，从而严重影响结构的整体稳定性。（图2）

2.3基于上述事故分析，我们可以得到以下两点结论：

1.砖混砌体结构的承重墙不能随意拆改，不仅会使结构传力途径中断，如果大量

拆除承重墙，还会引发房屋的不均匀沉降。

2.基坑开挖对周边建筑物会产生倾斜和沉降的不利作用，但是单个建筑物的形变

是逐渐发生的，刚开始很难用肉眼观测得到，比如B案例中7号楼在压力差的

作用下逐渐向基坑方向倾斜，到最后整栋楼倾覆倒塌是要经历一段时间的。3.基于北斗高精度定位的建筑物形变监测综合解决方案