建筑物的變形監(jiān)測(cè)課件

項(xiàng)目九建筑物的變形監(jiān)測(cè)

建筑物位移觀測(cè)3建筑物沉降觀測(cè)1建筑物傾斜觀測(cè)2項(xiàng)目九建筑物的變形監(jiān)測(cè)建筑物位移觀測(cè)3建筑物沉降觀測(cè)變形觀測(cè)：對(duì)建筑物在施工和運(yùn)營(yíng)期間產(chǎn)生的變形進(jìn)行的監(jiān)視觀測(cè)，即變形觀測(cè)。一、建筑物變形的原因

建筑物變形主要是由兩方面原因引起的。即：

1.自然條件及其變化，即建筑物地基的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、土壤的物理性質(zhì)、大氣溫度等。

2.建筑物本身，即建筑物本身的荷重，建筑物的結(jié)構(gòu)、型式及動(dòng)荷載（如風(fēng)力、震動(dòng)、日照等）的作用。變形觀測(cè)：對(duì)建筑物在施工和運(yùn)營(yíng)期間產(chǎn)生的變形進(jìn)行的監(jiān)視觀測(cè)，二、建筑物變形的分類

按類型區(qū)分：靜態(tài)變形和動(dòng)態(tài)變形

靜態(tài)變形：變形觀測(cè)的結(jié)果只表示在某一期間內(nèi)的變形值，亦即，它只是時(shí)間的函數(shù)。

動(dòng)態(tài)變形：在外力影響下而產(chǎn)生的變形，亦即，它是以外力為函數(shù)來表示的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)對(duì)于時(shí)間的變化，其觀測(cè)結(jié)果表示建筑在某個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)變形。二、建筑物變形的分類三、變形觀測(cè)的任務(wù)、內(nèi)容

變形觀測(cè)的任務(wù)：其最主要的任務(wù)就是要對(duì)變形觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行周期性的觀測(cè)，求得其在兩個(gè)觀測(cè)周期間的變化量；并對(duì)變化量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，評(píng)定觀測(cè)量、變形量質(zhì)量；對(duì)工程建筑物進(jìn)行變形分析與預(yù)報(bào)，分析變形成因等。

變形觀測(cè)的內(nèi)容：其內(nèi)容應(yīng)根據(jù)建筑物的性質(zhì)與地基情況來確定定，既要重點(diǎn)突出，又要通盤考慮，以能正確反映出建筑物的變化情況，達(dá)到監(jiān)視建筑物安全運(yùn)營(yíng)、了解其變形規(guī)律為目的。三、變形觀測(cè)的任務(wù)、內(nèi)容變形觀測(cè)的內(nèi)容：其內(nèi)容應(yīng)根據(jù)建筑四、變形觀測(cè)的方法

變形觀測(cè)的方法，要根據(jù)建筑物的性質(zhì)、使用情況、觀測(cè)、周圍的環(huán)境以及對(duì)觀測(cè)的要求選定。

垂直位移：多采用精密水準(zhǔn)測(cè)量、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量、微水準(zhǔn)測(cè)量的方法觀測(cè)。

水平位移：基準(zhǔn)線方法（視準(zhǔn)線法、激光準(zhǔn)直法、激光波帶法）、前方交會(huì)方法、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)GPS方法等。

撓度：對(duì)于混凝土壩的撓度觀測(cè)多采用懸掛重錘線法（正錘線法和倒錘線法）。

其他：如使用測(cè)縫計(jì)進(jìn)行裂縫觀測(cè)，運(yùn)用近景攝影測(cè)量進(jìn)行各種建筑物、建筑文物的變形監(jiān)測(cè)等。四、變形觀測(cè)的方法

任務(wù)1建筑物沉降觀測(cè)一、水準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)(1)水準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)

考慮水準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性、觀測(cè)上的方便和精度要求來合理地埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)。最少要布設(shè)三個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，它們應(yīng)埋在受壓、受震范圍以外，埋設(shè)深度至少要在冰凍線下0.5m。

(2)觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

一般，沿房屋四周每隔15～30m應(yīng)設(shè)立一個(gè)。另外，在最容易變形的地方要設(shè)立觀測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)點(diǎn)分兩種形式：一種是設(shè)在墻上的，用角鋼做成；另一種是設(shè)在基礎(chǔ)上的，可用鉚釘做成。任務(wù)1建筑物沉降觀測(cè)一、水準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)二、觀測(cè)時(shí)間、觀測(cè)方法和精度要求

一般在增加較大荷重(如澆灌基礎(chǔ)、安裝柱子和屋架、砌筑磚墻、鋪設(shè)屋面、安裝吊車等)之后要進(jìn)行沉降觀測(cè)?？⒐ず笠闯两盗康拇笮。ㄆ谶M(jìn)行觀測(cè)。開始，可每隔1～2月觀測(cè)一次，以每次沉降量在5～10mm以內(nèi)為限度，否則要增加觀測(cè)次數(shù)。以后，隨著沉降量的減小，可逐漸延長(zhǎng)觀測(cè)周期，直至沉降穩(wěn)定為止。二、觀測(cè)時(shí)間、觀測(cè)方法和精度要求三、沉降觀測(cè)的成果整理

把各觀測(cè)點(diǎn)歷次的高程列入成果表中，計(jì)算兩次觀測(cè)之間的沉降量和累計(jì)沉降量，并注明觀測(cè)日期和荷重情況。為了更清楚地表示沉降、荷重與時(shí)間之間的關(guān)系，還要畫出各觀測(cè)點(diǎn)的沉降時(shí)間關(guān)系曲線圖。三、沉降觀測(cè)的成果整理建筑物的變形監(jiān)測(cè)課件實(shí)訓(xùn)任務(wù)1:建筑物的沉降觀測(cè)實(shí)訓(xùn)任務(wù)1:建筑物的沉降觀測(cè)

傾斜觀測(cè)主要針對(duì)高聳建構(gòu)筑物主體進(jìn)行，如高層建筑、水塔、煙囪等。

通過測(cè)定頂部觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)底部觀測(cè)點(diǎn)的偏移量及相對(duì)高度，計(jì)算出傾斜度與傾斜方向。

傾斜度是指最大水平偏移值與相對(duì)高度的比值；

傾斜方向是指最大水平偏移方向與建筑物軸線或正北方向的夾角。

任務(wù)2建筑物傾斜觀測(cè)傾斜觀測(cè)主要針對(duì)高聳建構(gòu)筑物主體進(jìn)行，如高層建筑、水一、測(cè)角儀器垂直投影法

如右圖所示：墻Π1、Π2正交，C、C′為墻角點(diǎn)，C投為C點(diǎn)的垂直投影。在墻Π2地腳線的延長(zhǎng)線上置測(cè)角儀器，如A點(diǎn)，精確照準(zhǔn)頂部C點(diǎn)后，將其投影至緊貼在墻Π1上的水平直尺上，讀取水平偏移分量δx；同理得分量δy。另外由卷尺或三角高程測(cè)得CC′高差ΔH。則有如下三式：

最大傾斜量δ=

傾斜度i=δ/ΔH在墻Π1地腳線為主軸的局部坐標(biāo)系中，

最大傾斜方向的主值β=arctan(δy÷δx)一、測(cè)角儀器垂直投影法如右圖所示：墻Π1、Π2正交，

配盤：參照前圖，置全站儀于A點(diǎn)，瞄準(zhǔn)C點(diǎn)后，配盤270°。置儀于B點(diǎn)則配180°，如此配盤是顧及“外偏為正”。

測(cè)量方式：免棱鏡模式或反射片模式

測(cè)量三維坐標(biāo)：測(cè)出（XCYCZC）和（XC′YC′ZC′）二、全站儀坐標(biāo)測(cè)量——測(cè)房角點(diǎn)坐標(biāo)法最大傾斜量δ=傾斜度i

=δ/ΔH=δ/（ZC-ZC’）局部坐標(biāo)系中：最大傾斜方向的主值β=arctan((YC-YC′)÷(XC-XC′))配盤：參照前圖，置全站儀于A點(diǎn)，瞄準(zhǔn)C點(diǎn)后，配盤27

參照前圖，參照直接測(cè)角點(diǎn)三維坐標(biāo)法置儀與配盤。

首先在A測(cè)站，測(cè)出墻Π1上且與C點(diǎn)臨近的多個(gè)同高點(diǎn)，擬合出墻Π1頂部外墻直線l1；然后測(cè)量和擬合出墻Π1下部外墻直線l1′；接著支站至B點(diǎn)，A點(diǎn)定向后，測(cè)量和擬合出墻Π2上部、下部外墻直線l2和l2′；

l1與

l2、l1′與l2′兩兩求交，得墻角點(diǎn)C、C′平面坐標(biāo)，進(jìn)而求出傾斜量和傾斜方向。三、全站儀坐標(biāo)測(cè)量——直線擬合交會(huì)法參照前圖，參照直接測(cè)角點(diǎn)三維坐標(biāo)法置儀與配盤。三、全此法可用于圓形構(gòu)筑物監(jiān)測(cè)?；诒O(jiān)測(cè)網(wǎng)和全站儀免棱鏡功能，采集構(gòu)筑物頂部圓和基部圓的筒壁三維坐標(biāo)，同高碎部點(diǎn)≥3個(gè)。利用同高點(diǎn)擬合圓方程，解得筒心平面坐標(biāo)，再由上下兩筒心坐標(biāo)差，求得最大傾斜量、傾斜方向和傾斜率。此法成果可靠，精度較高。四、全站儀坐標(biāo)測(cè)量——曲線擬合法此法可用于圓形構(gòu)筑物監(jiān)測(cè)。四、全站儀坐標(biāo)測(cè)量——曲線擬合法

如右圖，基于監(jiān)測(cè)網(wǎng)和全站儀圓柱偏心測(cè)量功能，直接測(cè)得上、下筒心三維坐標(biāo)，據(jù)之推出最大傾斜量、傾斜方向和傾斜率。五、全站儀坐標(biāo)測(cè)量——圓柱偏心測(cè)量法如右圖，基于監(jiān)測(cè)網(wǎng)和全站儀圓柱偏心測(cè)量功能，直接測(cè)得上、

如右圖所示，置測(cè)角儀器于A，按B-下左-下右-上右-上左-B順序，全圓方向觀測(cè)得各方向值，顧及AO上、AO下為對(duì)應(yīng)角平分線，推得水平角BAO上和BAO下。同理得水平角ABO上和ABO下。注意下左與下右，上右與上左需同高。六、角度前方交會(huì)法

根據(jù)角度前方交會(huì)原理，內(nèi)業(yè)解得上、下筒心平面坐標(biāo)，據(jù)之推出最大傾斜量、傾斜方向。顧及高度可得傾斜率。如右圖所示，置測(cè)角儀器于A，六、角度前方交會(huì)法

早年，工匠常采用錘球檢查墻體是否鉛垂。

目前，測(cè)量員?；诮ㄖ镓Q向通道，用垂準(zhǔn)儀建立垂直基準(zhǔn)線，丈量上、下同名特征點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)線的縱、橫坐標(biāo)，再由坐標(biāo)差推出最大傾斜量和傾斜方向。七、垂直基準(zhǔn)線法

早年，工匠常采用錘球檢查墻體是否鉛垂。七、

基礎(chǔ)差異沉降法也是建筑物傾斜觀測(cè)一種重要方法。根據(jù)一對(duì)沉降觀測(cè)點(diǎn)的沉降差和間距，可得基礎(chǔ)在該方向上的傾斜角（相對(duì)初期狀態(tài)），同理得到正交方向傾斜角。由此可推出基礎(chǔ)最大傾斜角及傾斜方向，顧及剛體特性，可知監(jiān)測(cè)體頂部?jī)A斜情況。八、基礎(chǔ)差異沉降法

正交時(shí):最大傾斜角局部坐標(biāo)系中最大傾斜方向主值基礎(chǔ)差異沉降法也是建筑物傾斜觀測(cè)一種重要方法。八、基實(shí)訓(xùn)任務(wù)2:建筑物傾斜觀測(cè)實(shí)訓(xùn)任務(wù)2:建筑物傾斜觀測(cè)

變形觀測(cè)中的位移觀測(cè)是指建構(gòu)筑物的整體水平位移，或上部相對(duì)于下部的位移。

產(chǎn)生原因主要有地質(zhì)滑坡、深基坑施工，橫向外力、氣溫變化、水壓變化等。

任務(wù)3建筑物位移觀測(cè)變形觀測(cè)中的位移觀測(cè)是指建構(gòu)筑物的整體水

基準(zhǔn)線法可細(xì)分為視準(zhǔn)線法、激光準(zhǔn)直法和引張線法。一、基準(zhǔn)線——測(cè)小角法

如下圖所示，在監(jiān)測(cè)點(diǎn)Pi所在直線延長(zhǎng)線上，建工作基準(zhǔn)A和B。

di為監(jiān)測(cè)點(diǎn)至基準(zhǔn)線的垂距。置測(cè)角儀器于A，以B為置零方向，精確測(cè)出水平角BAPi（βi），并規(guī)范至小角，同時(shí)測(cè)出APi間概略距離SAPi。水平位移值：di

=SAPiⅹtan(βi)=SAPiⅹsin(βi)=SAPiⅹβi/ρ″位移方向：

βi為正時(shí)右偏

βi為負(fù)時(shí)（規(guī)范前近360°）左偏基準(zhǔn)線法可細(xì)分為視準(zhǔn)線法、激光準(zhǔn)直法和引張線法。一、基

在Pi點(diǎn)上安置活動(dòng)覘牌，并對(duì)活動(dòng)覘牌進(jìn)行零位差測(cè)定。

參照測(cè)小角法，置測(cè)角儀器于A，精確照準(zhǔn)B點(diǎn)并水平制動(dòng)，松垂直制動(dòng)，調(diào)焦使活動(dòng)覘牌像清晰，指揮組員緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微器，使覘牌中心精確落在望遠(yuǎn)鏡縱絲上，再由測(cè)微器直接讀出偏移量。

二、基準(zhǔn)線——活動(dòng)覘牌法

在Pi點(diǎn)上安置活動(dòng)覘牌，并對(duì)活動(dòng)覘牌進(jìn)行零位差測(cè)定。二如圖所示：A、B為工作基準(zhǔn)，Pi為監(jiān)測(cè)點(diǎn)。置測(cè)角儀器于Pi，A為置零方向，精確測(cè)出APiB組成的交角γi，同時(shí)測(cè)出Pi至A、B的概略距離SAPi和SBpi。顧及三角形APiB面積公式及直伸特性，可得如下等式：三、基準(zhǔn)線——測(cè)交角法

（SAPi+SBpi）*di

/2=SAPi*SBpi*sin(γi)/2由此可推出水平位移值：di=SAPi*SBpi*sin(γi)/（SAPi+SBpi）位移方向：交角γi＜180°時(shí)右偏，γi＞180°時(shí)左偏。本法基準(zhǔn)線端點(diǎn)可設(shè)在墻面上。

如圖所示：A、B為工作基準(zhǔn)，Pi為監(jiān)測(cè)點(diǎn)。三、基準(zhǔn)線——測(cè)隨著高精度（測(cè)角精度0.5″～1″測(cè)距精度1+1ppm）、伺服型全站儀的出現(xiàn)，極坐標(biāo)測(cè)量成為水平位移監(jiān)測(cè)一種快捷方法。四、全站儀極坐標(biāo)測(cè)量法

大壩、危巖等建議用伺服型全站儀自動(dòng)觀測(cè)，一般建筑工地可選用非伺服型，如樁位檢測(cè)，但宜采用雙測(cè)站觀測(cè)法提高可靠性。垂直角較大時(shí)宜采用導(dǎo)線形式觀測(cè)計(jì)算。

隨著高精度（測(cè)角精度0.5″～1″測(cè)距精度1+1p

用交會(huì)法進(jìn)行水平位移觀測(cè)，宜采用三點(diǎn)交會(huì)法提高可靠性。角度前方交會(huì)的交會(huì)角宜在60°～120°之間；距離前方交會(huì)的交會(huì)角宜在30°～150°之間；自由設(shè)站法（后方交會(huì)）亦被廣泛使用。五、交會(huì)法

用交會(huì)法進(jìn)行水平位移觀測(cè)，宜采用三點(diǎn)交會(huì)法提高可靠性

地殼運(yùn)動(dòng)，大區(qū)域地表變形、高大建筑、大型橋梁變形等，可基于衛(wèi)星（GPS）定位技術(shù)建立變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、全天候、實(shí)時(shí)、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。六、衛(wèi)星定位法

杭州灣大橋GPS監(jiān)測(cè)工程地殼運(yùn)動(dòng)，大區(qū)域地表變形、高大建筑、大型橋梁變形等建筑物的變形監(jiān)測(cè)課件測(cè)斜儀常用于監(jiān)測(cè)基坑壁或滑坡的深層土體水平位移。七、測(cè)斜儀法

測(cè)斜儀工作原理