綜合實(shí)驗(yàn)樓沉降觀測(cè)研究

菏澤學(xué)院本科畢業(yè)論文

I

目錄

摘要

1

關(guān)鍵詞1

Abstract

1

keywords1

引言

1

1 建筑物變形觀測(cè)概述

2

1.1建筑物變形觀測(cè)內(nèi)容簡(jiǎn)介

2

1.2建筑物變形觀測(cè)方法

2

1.3建筑物變形觀測(cè)特點(diǎn)

2

1.3.1觀測(cè)精度高

2

1.3.2重復(fù)觀測(cè)量大

2

1.4建筑物變形觀測(cè)意義

2

2沉降觀測(cè)方案設(shè)計(jì)

3

2.1工程概況

3

2.2作業(yè)依據(jù)

3

2.3沉降觀測(cè)方案

4

2.3.1布設(shè)水準(zhǔn)基點(diǎn)

4

2.3.2布設(shè)工作基點(diǎn)

5

2.3.3觀測(cè)方法

5

2.3.4計(jì)算沉降量

5

2.4沉降觀測(cè)注意問題及解決措施

5

2.4.1注意問題

5

2.4.2解決措施

6

3變形觀測(cè)數(shù)據(jù)的整理與分析

6

3.1作圖

6

3.2分析

7

4結(jié)束語

7

參考文獻(xiàn)

8

致謝

8

綜合實(shí)驗(yàn)樓沉降觀測(cè)研究

綜合實(shí)驗(yàn)樓沉降觀測(cè)研究

土木工程專業(yè)學(xué)生石坤

指導(dǎo)老師張世富

摘要：文章通過對(duì)建筑物變形監(jiān)測(cè)意義、變形監(jiān)測(cè)特點(diǎn)，以及監(jiān)測(cè)步驟進(jìn)行分析，并且以菏澤學(xué)院綜合實(shí)驗(yàn)樓的沉降監(jiān)測(cè)為背景，對(duì)建筑物沉降觀測(cè)技術(shù)方案進(jìn)行探究，以期提高建筑物變形觀測(cè)技術(shù)，從而保證建筑物施工和使用過程中的安全性。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)樓；變形觀測(cè)；測(cè)量

Study

on

settlement

observation

of

experimental

building

StudentmajoringinCivil

engineeringShiKun

TutorZhangShifu

Abstract：Inthispaper,throughthebuildingdeformationmonitoringofthesignificance,thecharacteristicsofdeformationmonitoring,aswellasmonitoringstepsisanalyzed,andthecomprehensivemonitoringoflabbuildinginHezecollegeasthebackground,toexploreofbuildingdeformationobservationtechnique,inordertoimprovethedevelopmentofbuildingdeformationobservationtechnology,Increasingthesafetyofthebuildingsintheprocessofconstructionanduse.

Keywords:laboratorybuilding;deformationobservation;measurement

引言

在當(dāng)今這個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)急速發(fā)展的時(shí)代，伴隨著施工建筑技術(shù)水平的不斷發(fā)展與完善，在中國(guó)的城市建設(shè)中，越來越多的大型工業(yè)與民用建筑如同雨后春筍般涌現(xiàn)，尤其是高層建（構(gòu)）筑物，例如摩天大廈、塔型高樓、巨型水電大壩等，這就是建筑物的變形觀測(cè)引起人們?cè)絹碓礁叩闹匾暤脑?。在各種人為或自然因素的影響下，建筑物在施工運(yùn)作的過程中，基本上都會(huì)發(fā)生不同嚴(yán)重程度的變形與破壞。當(dāng)這種變形超過一定的限度時(shí)，就會(huì)干擾建筑物的正常運(yùn)營(yíng)，甚至對(duì)國(guó)家和人民安全造成巨大損失。所以學(xué)習(xí)并利用建筑物的變形破壞規(guī)律，時(shí)常進(jìn)行觀測(cè)研究調(diào)查是必不可少的。

建筑物變形觀測(cè)概述

1.1建筑物變形觀測(cè)內(nèi)容簡(jiǎn)介

測(cè)量建筑物本身或在外力作用下的建筑物及其基礎(chǔ)的變形和數(shù)據(jù)分析處理，內(nèi)容主要包括沉降，傾斜，位移，撓度，風(fēng)振，裂縫等變形觀測(cè)項(xiàng)目，其目的是檢查施工期間及施工后的安全狀況，核實(shí)地質(zhì)調(diào)查資料和設(shè)計(jì)資料的可靠性，研究變形的原因和規(guī)律，以改進(jìn)設(shè)計(jì)理論和施工方法。由于測(cè)量條件和個(gè)人能力有限，本文僅進(jìn)行垂直方向發(fā)生的沉降測(cè)量。

1.2建筑物變形觀測(cè)方法

研究建筑物變形觀測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，與一些最常用的變形觀測(cè)方法分不開：水準(zhǔn)型測(cè)量方法，GPS方法，全自動(dòng)方法和數(shù)字?jǐn)z影方法。其中水準(zhǔn)型測(cè)量是建筑物變形觀測(cè)研究中最為普遍的方法，沉降監(jiān)測(cè)的水平和參考點(diǎn)的高度可以通過水準(zhǔn)儀精確測(cè)量，周期性高度變化可以通過觀察沉降觀測(cè)點(diǎn)作為分析建筑物變形的依據(jù)來獲得。水準(zhǔn)型測(cè)量法是一種可靠度很高的測(cè)量方法，可在不同觀測(cè)條件，不同觀測(cè)精度下進(jìn)行較為準(zhǔn)確的測(cè)量。

1.3建筑物變形觀測(cè)特點(diǎn)

1.3.1觀測(cè)精度高建筑物的變形與其安全性密切相關(guān)。系統(tǒng)地分析影響變形的因素，研究建筑物變形規(guī)律，準(zhǔn)確觀察數(shù)據(jù)是必不可少的工作。項(xiàng)目的允許變形主要受觀察目的的影響。測(cè)量過程中為了保證建筑物的安全，應(yīng)控制在允許變形值的1/10至1/20。

1.3.2重復(fù)觀測(cè)量大建筑物變形量隨時(shí)間變化，時(shí)間效應(yīng)明顯。一般根據(jù)同一建筑物的坐標(biāo)差和高度差來計(jì)算變形，并且如所示那樣定期觀察變形。按照目的和形變變形觀察來確定變形觀測(cè)的頻率。而且變形觀測(cè)頻率應(yīng)反映變形過程和變化程度并能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)建筑物在不同時(shí)間的變形。

通常，建筑物的變形相對(duì)較小而且與觀測(cè)精度的數(shù)量級(jí)相同，需要重復(fù)觀測(cè)以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在大量變形觀測(cè)資料中搜索變形信息，并采用嚴(yán)格的數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理主要體現(xiàn)在變形預(yù)測(cè)和分析上。

1.4建筑物變形觀測(cè)意義

在建筑物的施工和使用過程中，荷載處于動(dòng)態(tài)變化的過程，由于地下水位的影響，地質(zhì)條件和土壤性質(zhì)變得相對(duì)復(fù)雜，建筑物會(huì)發(fā)生位移（包括垂直方向和水平方向），甚至?xí)l(fā)生傾斜、沉降、撓度、裂縫等常見變形。使用測(cè)量?jī)x器來定期檢測(cè)建筑物變形和分析建筑物的變形發(fā)展是建筑物變形檢測(cè)的常用技術(shù)。建筑物的結(jié)構(gòu)與破壞性變形關(guān)系極為密切，變形觀測(cè)已經(jīng)引起了現(xiàn)代工程師的注意力并獲得前所未有的重視。為提高工程建設(shè)質(zhì)量，國(guó)家出臺(tái)了檢測(cè)建筑物變形的相關(guān)規(guī)定，自從《建筑變形測(cè)量規(guī)范》實(shí)施以來，中國(guó)大中城市對(duì)工程變形控制進(jìn)行了強(qiáng)制檢查，只有檢查通過，才能被接受。建筑物變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)工程是項(xiàng)目建設(shè)的重要檔案，需要?dú)w檔。

2沉降觀測(cè)方案設(shè)計(jì)

2.1工程概況

工程位于山東省菏澤市牡丹區(qū)大學(xué)路菏澤學(xué)院東北部，該綜合實(shí)驗(yàn)樓有三部分組成，主樓M樓地上八層，地下一層，W和E樓均為地上五層，均于2013年完工，平面圖如圖2-1所示。采用混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)；樁基礎(chǔ)?；A(chǔ)持力層為砂礫層。造成建筑物沉降的原因是基礎(chǔ)、地基和上部結(jié)構(gòu)的負(fù)荷增加以及沉降問題。沉降，特別是當(dāng)差異沉降超過一定限度時(shí)，影響安全和建筑物的正常使用。所以，在施工階段進(jìn)行精確的沉降觀測(cè)對(duì)于實(shí)時(shí)控制和分析建筑物的沉降來說意義非凡，并且可以確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)不規(guī)則情況并恰當(dāng)?shù)奶幚?，從而使得安全設(shè)計(jì)以及建筑物的質(zhì)量和安全得到保障。

圖2-1

2.2作業(yè)依據(jù)

中國(guó)建筑工業(yè)出版社于1999年7月1日出版的《城市測(cè)量規(guī)范》cJJ8-99；

中國(guó)建筑工業(yè)出版社于2007年11月1日出版的《建筑變形測(cè)量規(guī)程》JGJ／T8-2007；

遼寧省土木建筑學(xué)會(huì)組織編制并于2005年9月1日起實(shí)施的《建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》DB21—907—96；

國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局、建設(shè)部于1993年3月26日聯(lián)合發(fā)布并于1993年8月1日實(shí)施的《工程測(cè)量規(guī)范》[4]GB50026-93；

《建筑變形測(cè)量規(guī)程》[5]JGJ/T8-97,中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),1998-6-1實(shí)施。

2.3沉降觀測(cè)方案

建筑物所承受的全部荷載均由它下面的地基來承擔(dān),地基由巖石基礎(chǔ)和土基礎(chǔ)組成，基礎(chǔ)分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)。盡管有許多種巖石基礎(chǔ)，但它們通?？梢杂米鹘ㄖA(chǔ)。對(duì)于高層建筑基地，基層土壤條件較高，不僅基層要求承載能力較高，沉降較少，更重要的是要通過勘探充分理解和探索基礎(chǔ)土壤特征。這項(xiàng)研究需要對(duì)基礎(chǔ)土地進(jìn)行正確的評(píng)估并提出基本類型要求。建筑物的建設(shè)改變了基礎(chǔ)的原始張力狀態(tài)，并以基礎(chǔ)的基礎(chǔ)為代表的變形發(fā)生。因此，對(duì)于高層建筑來說，有一定的基礎(chǔ)力量需求。而基礎(chǔ)的強(qiáng)度取決于基礎(chǔ)的承載能力：一方面基礎(chǔ)的可持續(xù)性取決于基礎(chǔ)的類型和條件；另一方面，它取決于建筑物的基本類型，尤其是荷載率對(duì)承載能力有很大的影響。由此可知,地基承載力的確定是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的問題,需要系統(tǒng)的考慮各種影響因素。但是，當(dāng)?shù)爻休d能力的設(shè)計(jì)能力計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)際情況不符，導(dǎo)致建筑物的不均勻沉降，建筑物的使用將受到影響。尤其是如果建筑物的負(fù)荷太大并且超過了地基承受剪切破壞的能力，它將蘊(yùn)藏著對(duì)建筑物安全的隱患和危害。

對(duì)建筑物所謂的土地退化的觀察是基于建筑物的觀察點(diǎn)和固定的觀測(cè)點(diǎn)（固定的中間點(diǎn)），并且根據(jù)數(shù)據(jù)指定沉降測(cè)量水平。如果一個(gè)或多個(gè)建筑物或構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)需要觀察點(diǎn)，則需要人工觀察。必須為地基（砂基）設(shè)置土壤檢測(cè)等。在施工期間，觀察和記錄必須按計(jì)劃進(jìn)行或按照低至低的原則進(jìn)行，直至完成。

2.3.1布設(shè)水準(zhǔn)基點(diǎn)經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，我們選擇建立不受施工影響，基礎(chǔ)穩(wěn)定的建筑物沉降觀測(cè)基點(diǎn)如圖2-2所示。三個(gè)基點(diǎn)BM1，BM2和BM3形成一系列閉合水平線并進(jìn)行定期觀測(cè)。在綜合實(shí)驗(yàn)樓附近選擇更穩(wěn)定點(diǎn)作為起點(diǎn)，按照“垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)技術(shù)要求”中的第二類技術(shù)要求，準(zhǔn)確測(cè)量項(xiàng)目水平基點(diǎn)的感知水平。

圖2-2

2.3.2布設(shè)工作基點(diǎn)因?yàn)樽冃斡^測(cè)點(diǎn)與水平基點(diǎn)之間相隔較遠(yuǎn)，所以為了便于觀察并有效減少觀測(cè)誤差，需要再布設(shè)三個(gè)工作基點(diǎn)G1，G2和G3，如圖2-3所示。按照沉降觀測(cè)點(diǎn)布置的有關(guān)要求，沉降觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)該分布在三棟建筑物中，每棟建筑物四個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，距離一樓約0.2米（即±0立面），觀察每座建筑物的變形情況。放置點(diǎn)并使用膨脹螺栓作為觀察點(diǎn)的標(biāo)記。

圖2-3

2.3.3觀測(cè)方法對(duì)各水準(zhǔn)點(diǎn)的觀測(cè)需要采用水準(zhǔn)測(cè)量的方法。觀測(cè)過程應(yīng)該按照一定順序操作。先后視水準(zhǔn)基點(diǎn)，然后依次前視各沉降觀測(cè)點(diǎn)，最后重復(fù)后視該水準(zhǔn)基點(diǎn)，并且前后的兩次后視讀數(shù)之間的差異不應(yīng)該超過±1mm。另外，沉降觀測(cè)的水準(zhǔn)路線（從一個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)到另外一個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)）必須為閉合水準(zhǔn)路線。(1)三次觀測(cè)每個(gè)參考點(diǎn)。三個(gè)參考點(diǎn)的高度必須取公差符合性標(biāo)準(zhǔn)下的觀測(cè)值的平均值(2)通過使用基準(zhǔn)對(duì)工作基點(diǎn)進(jìn)行定期觀測(cè)，根據(jù)調(diào)查期間《施工變形測(cè)量方案》中一級(jí)觀測(cè)±的精度要求，將觀測(cè)點(diǎn)排列成一組封閉水平線，并通過調(diào)整平差來調(diào)整點(diǎn)的高程。當(dāng)結(jié)果符合要求時(shí)，就可以證明現(xiàn)有工作點(diǎn)的穩(wěn)定性。

2.3.4計(jì)算沉降量1)計(jì)算各沉降觀測(cè)點(diǎn)的本次沉降量：沉降觀測(cè)點(diǎn)的本次沉降量=本次觀測(cè)所得的高程-上次觀測(cè)所得的高程

2）計(jì)算累計(jì)沉降量：累計(jì)沉降量=本次沉降量+上次累計(jì)沉降量

2.4沉降觀測(cè)注意問題及解決措施

2.4.1注意問題1）儀器設(shè)備、人員素質(zhì)的要求。根據(jù)觀測(cè)解的高精度特性，通常需要使用精確的基準(zhǔn)和觀測(cè)解的安排規(guī)模。人員配備需要接受專業(yè)培訓(xùn)和技能培訓(xùn)，熟練掌握儀器操作程序，并認(rèn)識(shí)尺寸理論。不同的觀測(cè)方法和觀測(cè)程序可以用來滿足不同項(xiàng)目的具體情況，使觀測(cè)任務(wù)能夠按時(shí)，快速，準(zhǔn)確地完成。

2）質(zhì)量保證措施。操作人員應(yīng)在每次觀察時(shí)詳細(xì)記錄負(fù)荷，描述受測(cè)建筑物的狀況，及時(shí)計(jì)算每個(gè)場(chǎng)地的輔助差異，以檢查讀數(shù)是否正確以及錯(cuò)誤是否在允許范圍內(nèi)。做到記錄清晰，完整，準(zhǔn)確。檢查人員應(yīng)及時(shí)檢查結(jié)果數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)改正。審核人員負(fù)責(zé)審核報(bào)告并提交最后一張優(yōu)質(zhì)合格證。

3）應(yīng)盡量避免在狂風(fēng)暴雨天氣和氣候變幻不定時(shí)進(jìn)行作業(yè)，理論上在觀測(cè)時(shí)應(yīng)該保證視距小于25—30m，從而確保觀測(cè)結(jié)果符合要求。

2.4.2解決措施1）建筑措施

建筑物的尺寸必須簡(jiǎn)單，必須檢查縱橫比，墻壁必須正確布置，必須安裝沉淀縫，并且相鄰建筑物之間的開口必須符合凈距要求。

2）結(jié)構(gòu)措施

在確定了建筑體型和建筑單元后，還可以采取一些有效措施來減少不平整的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，從而有意識(shí)地加強(qiáng)基礎(chǔ)剛度和強(qiáng)度，同時(shí)提高建筑物的剛性，并且通過調(diào)整或減少基地的額外壓力來減輕建筑物的重量。

3）施工措施

①對(duì)施工順序進(jìn)行合理安排

一般來說，首先構(gòu)造重型和高型部件，然后構(gòu)造輕型和低型部件;若要在高低層之間采用連接件，則連接件應(yīng)進(jìn)行最終施工。這是減少部分不均勻沉降問題的有效措施之一。

②減少擾動(dòng)

在挖掘基坑時(shí)，應(yīng)盡可能減少或避免干擾。通?？拥妆Ａ敉翆拥暮穸燃s為200毫米厚，開挖應(yīng)在墊層施工時(shí)進(jìn)行。如果坑底土壤受到干擾，則應(yīng)挖掘受干擾的土壤，并且應(yīng)使用礫石和沙子進(jìn)行回填和壓實(shí)至所需的高程。

③加強(qiáng)高層建筑的沉降檢測(cè)

監(jiān)督單位應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行檢查和再檢測(cè)工作，而且要將數(shù)據(jù)納入項(xiàng)目質(zhì)量評(píng)估。

④地基和基礎(chǔ)措施

在設(shè)計(jì)高層建筑的基礎(chǔ)時(shí)，需要控制變形值。設(shè)計(jì)單位應(yīng)該嚴(yán)格檢查基礎(chǔ)的最終沉降和偏心距。

3變形觀測(cè)數(shù)據(jù)的整理與分析

變形觀測(cè)的另一個(gè)重要方面是通過分析變形觀測(cè)期間收集的數(shù)據(jù)來分析建筑物變形的規(guī)律和特性。變形觀測(cè)結(jié)果應(yīng)包括定值觀測(cè)點(diǎn)計(jì)劃，傾斜觀測(cè)點(diǎn)計(jì)劃，破碎觀測(cè)比較，沉降觀測(cè)調(diào)查表，綜合觀測(cè)表，變形曲線和變形等高線圖。

3.1作圖

變形曲線圖反映了隨著荷載發(fā)展的時(shí)間量的扭曲，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)為結(jié)算的下半部分，上半部分為荷載，每個(gè)沉降線的沉降虛線表示變形曲線。變形等值線圖顯示了空間變形的分布情況，這種變化通過將具有相同建筑物沉降量的點(diǎn)連接到建筑物平面上的曲線來表示。

3.2分析

當(dāng)建筑物位于幾個(gè)周圍物體附近，并且很難直接測(cè)量建筑物的斜度時(shí)，建議通過測(cè)量建筑物基礎(chǔ)的相對(duì)沉積物來確定建筑物的斜度，特別是對(duì)于建筑物的完整性建造效果極佳。倘若僅僅是用于確定建筑物的相對(duì)沉降量，那么靜水平衡水平也可以用于減少控制網(wǎng)絡(luò)的部署并提高觀測(cè)效率;沉降觀測(cè)可以用來確定其他可能的變形。如果建筑物地下室沉沒量大于中間，建筑物中上部也可能有裂縫，裂縫大致從上到下;反之亦然，如果建筑物的兩端在中等時(shí)段，中心與西部之間的建筑物下部可能會(huì)出現(xiàn)裂縫，裂縫一般是由下至上，由大到小?？偠灾?確定建筑物傾斜有很多的方法，其中通過測(cè)定建筑物的不均勻沉降來確定不失為一種好辦法。

4結(jié)束語

盡管中國(guó)的沉降觀測(cè)起步較晚，但它們發(fā)展迅速。各行各業(yè)的專家系統(tǒng)地探討了沉降觀測(cè)方法以及觀測(cè)數(shù)據(jù)處理和沉降分析等，攝影測(cè)量技術(shù)作為一種最新測(cè)量方法，在沉降變形觀測(cè)中是必不可少的。它提供了大量信息，低工作量，短采集時(shí)間和無直接測(cè)量特別是地面攝影測(cè)量技術(shù)隨著攝影測(cè)量?jī)x器分辨率的提高，日益改善了圖像信息處理軟件的優(yōu)勢(shì)。綜上所述，傾斜監(jiān)測(cè)和觀測(cè)工作的重要性通常表現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先，對(duì)于了解各種建筑物和地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提供安全診斷所需的信息具有實(shí)際重要性，以便發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)采取有效措施；其次是科學(xué)興趣，包括更好地了解沉降機(jī)制，工程設(shè)計(jì)理論和地殼假設(shè)認(rèn)證，反饋設(shè)計(jì)和有效建模預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)模型。

參考文獻(xiàn)

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