第2章建筑工程监测技术 - 图文 联系客服

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郑州大学 宋建学 研究生课程讲义

方向,均应为旋进。

4对各周期观测过程中发现的点位变动迹象、地质地貌异常、附近建筑物基础和墙体裂缝等情况,应做好记录,并画出草图,以备分析评价之用。 2.3 高层建筑沉降安全监测

沉降观测在高层建筑物的施工、竣工验收以及竣工后的监测等过程中,具有安全预报、科学评价及检验施工质量三方面的作用。沉降观测即对设置在建筑物上的观测点进行定期重复观测,得到大量的野外观测数据,对这些原始数据进行整理分析,最后得出建筑物的沉降规律。

引起建筑物沉降的因素很多,它与建设场地的地形、地貌、地基岩性特征以及建筑物本身有关。实践表明,通过沉降观测可以了解其沉降速度,并提出预报,以便采取相应的措施,减少因非预计沉降带来的损失。

2.3.1 降观测点的布设 布设原则

通过对多次实践工作的总结和对成果的分析证明,在沉降观测中,观测点的布设起着非常重要的作用,它是沉降观测工作的基础,是能否合理、科学、准确地反映、分析、预测出整体建筑物沉降状况的关键性工作。一些单位往往还采用传统方式沿建筑物外围布设一圈观测点来进行沉降观测。这种以闭合线来代表面用内插方法所提供的整体建筑物的沉降量与实测的沉降量有很大的出入(实践证明建筑物的边点,在某个阶段因荷载的加大往往会出现上升趋势)。因此,就沉降数据的真实性有效性来看,这种做法欠妥。

只有在建筑物内部布点,才能完善此项工作。 地质因素及基础类型

参照岩土类型及其物理力学性质的差异,相对布设观测点的疏与密是科学的。特别是人工填土和特殊土一定要加大观测点的密度,而对于嵌岩桩基础,可以适当减小观测点密度。 高层建筑结构形状

高层建筑的形状不同,地表所承受的压力也不同,所产生的沉降量也有所不同,矩形建筑因地表均匀受力(地表受力是个很复杂的问题,针对沉降观测工作而言,我们只能从宏观上去考虑 )则可不考虑形状因素。对于那些奇特的、不

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规则的异形建筑,一定要考虑形状因素。例如,若建筑物形状为扇形则在布设观测点时,就应考虑到纬线短的区域 (扇把处 )观测点应适当加密;纬线长的区域,观测点应适当减少。 荷载因素

荷载不同,点位的密度则不同。对于楼层高低不同的,而且差异较大的整体建筑 (如带裙楼的高层建筑 ),应根据楼层的高低区分布点密度,楼层低的,点位适当稀;楼层高的,点位适当要密,以能控制住整体建筑物的整体沉降和局部沉降为准则。 经济因素

在布设观测点时,一定要考虑经济因素,如:选取6个点能控制住一个区域的,就不应选择8个,以免造成经济上不必要的浪费。

在具体布设观测点之前,应先收集资料,熟读结构平面图,对建筑结构、施工现场、工程进度等有一个比较全面的了解,然后遵循以下原则进行选点。观测点的布设原则是:从整体到局部;先设计后实施,即“先选取能控制住整体建筑物的点位,后根据局部特征调节、加密;先在图纸上规划、设计,然后到实地踏勘、对照、修改、确定、埋设。

2.3.2、观测点的建立及其稳定性 确定观测场地

在确定观测场地时,首先应考虑观测点位的长久性和易于观测两个因素。如今的高层居民楼大多附带有地下配套设施区域;商业楼均要求有地下车库,在这些区域内布点,既能完整地提供整个施工过程的沉降数据,又能达到长期观测的目的,不但受施工影响小,而且给观测工作提供了一个良好的工作环境。 沿轴线布点

层面确定以后,沿建筑物设计的轴线布点,可隔线布设 (隔一或隔二,取决于建筑物的大小 ),也可隔行交叉布设,有时还需要上下交叉 (地上,地下 )布设。将点连成线,以线构成网,以网代表面,才能控制住整幢大楼,又给绘制各点位沉降曲线图、各轴线的沉降剖面图提供了方便。 在受力体上布点

确定点位时,应在线的主要受力体上布点。目前,高层建筑物的结构多以

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框架、框架-剪力墙结构为主,还有框剪、框筒、筒体等常见的几种结构形式。这几种结构的建筑物,它们的柱体、剪力墙、筒体是布点的关键部位,当然具体布置时,须考虑观测通视情况。 观测点稳定性

在选定观测点位置后,具体埋设观测点时,可以使用防锈的金属件。 一般来讲,地表沉降稳定的标志是:建筑物的下沉速度不超过0.04mm/d,达到此值时停止观测。更可靠的判定方法如下:

若观测点下沉值为S,点位沉降测量中误差为mi,则 若S≤|m|时,该观测点必定是稳定的;

若S≤|2m|,可认为沉降值基本上属于测量误差的干扰,观测点基本稳定;若S>|2m|,则认为观测点是不稳定的,仍在沉降之中。

2.3.3 沉降观测精度

沉降观测的精度既决定着沉降观测结果的质量及由此而得出的建筑物安全状态结论的真实性,也涉及到观测方案的选择,以至观测技术的发展,无论对于测量人员还是建筑的设计和管理人员都是至关重要的。我国《工程测量规范》(GB50026—93)规定:“各等级变形观测高程中误差与垂直位移监测网相应等级精度相当。即一等为±0.3mm,二等为±0.5mm,三等为±1.0mm,四等为±2.00mm。”此规定比较笼统,不能完全适用于根据建筑物的具体情况来确定具体的观测精度和正确反应建筑物沉降过程,不方便为验证设计和优化设计积累研究资料的需要。而各种资料所提出的具体观测精度又各有出入。

我们知道,基础的差异沉降直接作用于建筑物的上部结构,若沉降量差异过大,就会导致建筑物上部结构薄弱处产生应力过大;如果应力超过允许值,建筑物就会出现开裂或破坏。差异沉降量限值Δ容一般设计部门都按规范给出。例如对在地基土为中、低压缩性土上的框架结构,其变形允许值为:

Δ容=2/1000L,

其中 L 为两相邻沉降点间距。

差异沉降量的最大观测误差:m限=1/10×Δ容 差异沉降量的观测中误差:m沉=1/2×m限=1/20Δ容

因此,采用允许变形值的1/20作为沉降观测的精度指标(当变形值为建筑物相关

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沉降点的差异沉降值时 )是能够满足反映建(构)筑物的沉降情况的。

2.3.4 沉降观测频率

关于沉降观测频率,《建筑变形测量规程》JGJ/T97已有规定。规程中规定“民用建筑可每加高1~5层观测一次”。具体操作时到底多少层观测一次,才能真正做到既能反映建筑物的变形情况又有最省时省力,各种文献的说法又各有差异。规程特别强调了“观测次数与间隔时间应视地基与加荷情况而定”。通过对建筑物下沉过程的分析,可以根据建筑物沉降的规律来确定建筑物沉降观测的频率。

首先在施工阶段,当要求观测点稳固后即进行第一次观测,第二次在增加一层或较大荷载(浇灌基础、回填土等)时进行观测。第三次的观测时间要根据第二次的沉降量来定 (因沉降量除了与荷载有关外,还与工程性质、地基地质情况有关 )。若第二次所测得的沉降量不是很小,则以后就每增加一层观测一次;若第二次测得的沉降量很小,则第三次就以每增加二层观测一次,如果每增加二层观测一次的沉降量仍很小,以后可以每增加三层观测一次,甚至四层或五层观测一次,具体视沉降量大小而定。如中途停工时间较长,应在停工的前后进行观测;停工期间隔2~3个月观测一次。如在施工过程中遇到基础附近地面荷载突然增加很大、建筑物周围大量积水或暴雨、建筑物周围大量挖方等情况都要进行观测。另外,当建筑物发生大量沉降或严重裂缝时,应加大观测密度。 竣工后,按沉降速度参照表2-1所列观测周期观测,直到每日沉降量≤0.01mm为止。这样做,既省时省力,又能恰到好处地反映建筑物的沉降过程。总之,建筑物沉降观测的精度与频率的确定,要根据观测的目的和要求以及建筑物具体的情况来确定,在满足必要精度的前提下,尽量做到高效、省时、省力。

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