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每个工程师都应懂的建筑变形观测(沉降、倾斜、裂缝、位移观测)
RSS 打印 复制链接 发布时间:2017-09-13 10:36:02

建筑变形观测起了什么作用?

为保证建筑物在施工、使用和运行中的安全,以及为建筑物的设计、施工、管理及科学研究提供可靠的资料,在建筑物施工和运行期间,需要对建筑物的稳定性进行观测,这种观测称为建筑物的变形观测。

建筑物变形观测包括哪些内容?

建筑物沉降观测

建筑物倾斜观测

建筑物裂缝观测

建筑物位移观测

一、建筑物的沉降观测

建筑物沉降观测是用水准测量的方法,周期性地观测建筑物上的沉降观测点和水准基点之间的高差变化值。

1.水准基点的布设

水准基点是沉降观测的基准,因此水准基点的布设应满足以下要求:

(1)要有足够的稳定性 水准基点必须设置在沉降影响范围以外,冰冻地区水准基点应埋设在冰冻线以下0.5m。

(2)要具备检核条件 为了保证水准基点高程的正确性,水准基点最少应布设三个,以便相互检核。

(3)要满足一定的观测精度 水准基点和观测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。

2.沉降观测点的布设

进行沉降观测的建筑物,应埋设沉降观测点,沉降观测点的布设应满足以下要求:

(1)沉降观测点的位置 沉降观测点应布设在能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。

(2)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10~20m。

(3)沉降观测点的设置形式 。

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3.沉降观测

(1)观测周期

1)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。

2)在建(构)筑物主体施工过程中,一般每盖1~2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。

3)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。

4)建筑物封顶或竣工后,一般每月观测一次,如果沉降速度减缓,可改为2~3个月观测一次,直至沉降稳定为止。

(2)观测方法

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。

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。

1)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

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(n测站数)。

2)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:

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(4)工作要求

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:

1)固定观测人员

2)使用固定的水准仪和水准尺

3)使用固定的水准基点

4)按固定的实测路线和测站进行

4.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

1)计算各沉降观测点的本次沉降量:

本次沉降量=本次观测所得的高程-上次观测所得的高程

2)计算累积沉降量:

累积沉降量=本次沉降量+上次累积沉降量

将计算出的沉降观测点本次沉降量、累积沉降量和观测日期、荷载情况等记入“沉降观测表”中。

(3)绘制沉降曲线

沉降曲线分为两部分,即时间与沉降量关系曲线和时间与荷载关系曲线。

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1)绘制时间与沉降量关系曲线

首先,以沉降量s为纵轴,以时间t为横轴,组成直角坐标系。

然后,以每次累积沉降量为纵坐标,以每次观测日期为横坐标,标出沉降观测点的位置。

最后,用曲线将标出的各点连接起来,并在曲线的一端注明沉降观测点号码,这样就绘制出了时间与沉降量关系曲线。

2)绘制时间与荷载关系曲线

首先,以荷载为纵轴,以时间为横轴,组成直角坐标系。

再根据每次观测时间和相应的荷载标出各点,将各点连接起来,即可绘制出时间与荷载关系曲线。

二、建筑物的倾斜观测

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,称为倾斜观测。

1.一般建筑物主体的倾斜观测

建筑物主体的倾斜观测,应测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,即

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式中 i——建筑物主体的倾斜度;

∆D——建筑物顶部观测点相对于底部观测点的偏移值(m);

H——建筑物的高度(m);

α——倾斜角(°)。

倾斜测量主要是测定建筑物主体的偏移值ΔD。偏移值ΔD的测定一般采用经纬仪投影法。

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经纬仪投影法,观测方法如下:

(1)将经纬仪安置在固定测站上,该测站到建筑物的距离,为建筑物高度的1.5倍以上。瞄准建筑物X墙面上部的观测点M,用盘左、盘右分中投点法,定出下部的观测点N。用同样的方法,在与X墙面垂直的Y墙面上定出上观测点P和下观测点Q。M、N和P、Q即为所设观测标志。

(2)隔一段时间后,在原固定测站上,安置经纬仪,分别瞄准上观测点M和P,用盘左、盘右分中投点法,得到N′和Q′。如果,N与N′、Q与Q′不重合,说明建筑物发生了倾斜。

(3)用尺子,量出在X、Y墙面的偏移值ΔA、ΔB,然后用矢量相加的方法,计算出该建筑物的总偏移值ΔD,即:

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根据总偏移值ΔD和建筑物的高度H即可计算出其倾斜度i。

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。

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(1)在烟囱底部横放一根标尺,在标尺中垂线方向上,安置经纬仪,经纬仪到烟囱的距离为烟囱高度的1.5倍。

(2)用望远镜将烟囱顶部边缘两点A、A′及底部边缘两点B、B′分别投到标尺上,得读数为y1、y1′及y2、y2′。烟囱顶部中心O对底部中心O′在y方向上的偏移值Δy为:

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(3)用同样的方法,可测得在x方向上,顶部中心O的偏移值Δx为:

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(4)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ΔD,即

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根据总偏移值ΔD和圆形建(构)筑物的高度H即可计算出其倾斜度i。

另外,亦可采用激光铅垂仪或悬吊锤球的方法,直接测定建(构)筑物的倾斜量。

3.建筑物基础倾斜观测

建筑物的基础倾斜观测一般采用精密水准测量的方法,定期测出基础两端点的沉降量差值Δh,在根据两点间的距离L,即可计算出基础的倾斜度:

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对整体刚度较好的建筑物的倾斜观测,亦可采用基础沉降量差值,推算主体偏移值。

用精密水准测量测定建筑物基础两端点的沉降量差值Δh,在根据建筑物的宽度L和高度H,推算出该建筑物主体的偏移值ΔD,即

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三、建筑物的裂缝观测

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两种。

1.石膏板标志

用厚10mm,宽约50~80mm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。

2.白铁皮标志

(1)用两块白铁皮,一片取150mm×150mm的正方形,固定在裂缝的一侧。

(2)另一片为50mm×200mm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。

(3)在两块白铁皮的表面,涂上红色油漆。

(4)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。

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四、建筑物位移观测

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。

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。

位移观测的方法有以下两种:

1.角度前方交会法

2.基准线法

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