土木工程测量（岳建平）第13章建筑变形监测ppt课件.ppt

第13章建筑变形监测变形监测概述变形监测概述变形监测目的变形监测目的变形监测内容变形监测内容建筑物沉降观测建筑物沉降观测建筑物位移观测建筑物位移观测竣工总图绘制竣工总图绘制13.1 变形监测概述变形监测概述建筑物在工程建设中建筑物在工程建设中建筑物在使用过程中建筑物在使用过程中建筑物沉降建筑物沉降建筑物位移建筑物位移建筑物挠曲建筑物挠曲建筑物倾斜建筑物倾斜建筑物裂缝建筑物裂缝勘察勘察设计设计施工施工使用使用失误失误建筑物特点建筑物特点工程地质复杂工程地质复杂外界环境变化外界环境变化建筑物高大建筑物高大建筑物荷载大建筑物荷载大建筑物体形复杂建筑物体形复杂建筑物荷载不均匀建筑物荷载不均匀沙质土沙质土淤泥淤泥冻土冻土地下水位变化地下水位变化大气温度变化大气温度变化外界风力变化外界风力变化地震破坏地震破坏其它外力其它外力一、概述一、概述建筑变形测量建筑变形测量是每隔一定时期，对控制点和观是每隔一定时期，对控制点和观测点进行重复测量，通过计算相邻两次测量的测点进行重复测量，通过计算相邻两次测量的变形量及累积变形量来确定建筑物的变形值和变形量及累积变形量来确定建筑物的变形值和分析变形规律。分析变形规律。意大利比莎斜塔意大利比莎斜塔资料介绍：八层，高55m，16层为大理石砌，78为青砖石砌，内径7.65m，呈圆环形。1173年1371年竣工，经过198年建到四层倾斜，停工94年。复建到第七层又停工83年，再建时第八层明显有转折。经测量：塔北侧沉降为量为90cm，塔南侧沉降为量为270cm，向南倾5.5塔顶离开竖向中心线为5m,倾斜值为0.093原因：1.地基粉砂土，施工不慎，粉砂外挤，偏心荷载南侧压力大，造成倾斜。2.塔基地压力大，超过地基承受力，下沉。3.比萨平原深层抽水，使水位下降相当于大面积加载。二、变形监测目的二、变形监测目的 通过对变形体动态监测，获得精确观测数据，对通过对变形体动态监测，获得精确观测数据，对监测数据综合分析，达到以下目的：监测数据综合分析，达到以下目的：对各种工程建筑物在施工或使用过程中的异常变形作对各种工程建筑物在施工或使用过程中的异常变形作出预报，提供施工和管理方法，以便及时采取措施，出预报，提供施工和管理方法，以便及时采取措施，保证工程质量和建筑物安全。保证工程质量和建筑物安全。了解变形机理，验证工程设计理论和地壳运动了解变形机理，验证工程设计理论和地壳运动 假说。假说。对采用新结构、新材料、新工艺性能做出客观对采用新结构、新材料、新工艺性能做出客观 评价。评价。建立正确的监测预报理论和方法。建立正确的监测预报理论和方法。三、变形监测内容三、变形监测内容1、内部监测、内部监测内部应力、应变监测内部应力、应变监测动力特性监测动力特性监测加速度监测加速度监测2、外部监测、外部监测沉降监测沉降监测位移监测位移监测倾斜监测倾斜监测裂缝监测裂缝监测挠度监测挠度监测静态监测静态监测动态监测动态监测四、变形监测特点四、变形监测特点 2.重复观测：测量时间跨度大，观测时间和重重复观测：测量时间跨度大，观测时间和重复周期取决于观测目的、变形量量大小和速复周期取决于观测目的、变形量量大小和速度。度。3.严密数据处理方法：数据量大，变形量小，严密数据处理方法：数据量大，变形量小，变形原因复杂。变形原因复杂。4.变形资料提供快和准确。变形资料提供快和准确。1.测量精度高：一般位置精度为测量精度高：一般位置精度为1mm.五、变形测量点的设置五、变形测量点的设置变形测量点可分为变形测量点可分为控制点和观测点控制点和观测点（又称为变形点），（又称为变形点），控制点包括基准点、工作基点及联系点、检核点、定向控制点包括基准点、工作基点及联系点、检核点、定向点。点。13.2 建筑物沉降观测建筑物沉降观测一、概述一、概述建筑物沉降建筑物沉降是指建筑物及其基础在垂直方向上的变是指建筑物及其基础在垂直方向上的变形即垂直位移，通过测定观测点与基准点之间高差随形即垂直位移，通过测定观测点与基准点之间高差随 时间变化量。时间变化量。被测建筑物：被测建筑物：高层建筑物高层建筑物高层建筑物高层建筑物深坑基深坑基重要厂房柱基及主要设备基础重要厂房柱基及主要设备基础高大构筑物高大构筑物水塔、烟囱、高炉等水塔、烟囱、高炉等人工加固地基等人工加固地基等采用方法：采用方法：精密水准测量精密水准测量 静力水准测量静力水准测量二、沉降观测监测网的布设二、沉降观测监测网的布设沉降观测监测网点包括基准点和观测点沉降观测监测网点包括基准点和观测点1.基准点基准点：是沉降观测的基准，应埋设在建筑物变形影响范是沉降观测的基准，应埋设在建筑物变形影响范2.围之外，距开挖边线围之外，距开挖边线50m之外，按二、三等水准点规之外，按二、三等水准点规格埋石，个数不少于格埋石，个数不少于3个。个。2.观测点观测点：观测点设立在变形体上，能反应变形的特征点观测点设立在变形体上，能反应变形的特征点深基坑支护结构观测点埋设在锁口架上，一般深基坑支护结构观测点埋设在锁口架上，一般20m 埋设一个埋设一个,在支在支护的阳角处和距基坑很近的原建筑物应加密观测点。护的阳角处和距基坑很近的原建筑物应加密观测点。建筑物建筑物在建筑物四角沿外墙间隔在建筑物四角沿外墙间隔1015米处布设，在柱上每隔米处布设，在柱上每隔23根柱设一个点。根柱设一个点。圆形构筑物圆形构筑物在基础轴线对称部位设点，不少于四个点。在基础轴线对称部位设点，不少于四个点。不同建筑物分界处：人工地基和天然地基接壤处，裂缝、伸缩缝不同建筑物分界处：人工地基和天然地基接壤处，裂缝、伸缩缝处，不同高度建筑交接处，新旧建筑物交接处。处，不同高度建筑交接处，新旧建筑物交接处。3.观测点埋设观测点埋设：沉降观测基准点沉降观测基准点三、精密水准测量方法三、精密水准测量方法1.观测周期观测周期2.（1）基准点应在建筑物基坑开挖前布设，并与已知水准点联）基准点应在建筑物基坑开挖前布设，并与已知水准点联测。测。3.（2）观测点埋设稳定后，应与基准点联测两次，作为沉降观）观测点埋设稳定后，应与基准点联测两次，作为沉降观测数测数4.据处理基础。据处理基础。5.（3）施工过程中）施工过程中观测周期观测周期深基坑开挖时深基坑开挖时 12天天 出现暴雨，管涌应加密出现暴雨，管涌应加密浇筑地下室底板后浇筑地下室底板后 34天天建筑物主体施工建筑物主体施工 12层层 结构封顶后结构封顶后 3个月个月竣工投入使用竣工投入使用 3个月个月 直至沿体稳定直至沿体稳定2.观测方法观测方法 仪器仪器 技术标准技术标准 观测方法观测方法 限差限差（mm）精密水准仪精密水准仪 二等水准测量二等水准测量 闭合水准闭合水准 闭合差容许值闭合差容许值 0.6 附合水准附合水准 精度要求：一般建筑物能反映精度要求：一般建筑物能反映 2 mm 重要建筑物能反映重要建筑物能反映 1 mm 精密工程精密工程 0.2 mm3、成果整理、成果整理1.采用专用记录手簿逐步检查2.每次观测当日计算成果，分析成果。3.及时上报沉降结果4.绘制沉降曲线图5.沉降观测总结报告。计算各观测点高程计算相邻两次观测沉降量计算累积沉降量13.3 建筑物位移观测建筑物位移观测 建筑物位移观测建筑物位移观测包括包括主体倾斜观测、主体倾斜观测、水平位移观测、裂缝观测水平位移观测、裂缝观测、挠度观测、日照、挠度观测、日照变形观测、风振观测和场地滑坡观测等。变形观测、风振观测和场地滑坡观测等。一、建筑物主体倾斜测量一、建筑物主体倾斜测量主体倾斜原因主体倾斜原因基础不均匀沉降。基础不均匀沉降。主体倾斜观测主体倾斜观测测定建筑物顶部相对于底部或各测定建筑物顶部相对于底部或各层间上层相对于下层的水平位移与高差，分别计算层间上层相对于下层的水平位移与高差，分别计算整体或分层的倾斜度、倾斜方向以及倾斜速度。整体或分层的倾斜度、倾斜方向以及倾斜速度。1、倾斜原因：、倾斜原因：n2 2、主体倾斜观测方法主体倾斜观测方法n 测定基础沉降差法测定基础沉降差法 n建筑物基础上选设沉降观测点建筑物基础上选设沉降观测点A A，B B，n精密水准测量法定期观测精密水准测量法定期观测A A，B B两点沉降差两点沉降差hh，nA A，B B两点的距离为两点的距离为L L，基础倾斜度为，基础倾斜度为n例如：测得例如：测得hh=0.023m=0.023m，L L=7.25m=7.25m，n倾斜度倾斜度i i=0.003172=0.3172%=0.003172=0.3172%测定基础沉降差法n 激光垂准仪法激光垂准仪法n建筑物顶部与底部间有竖向通道，建筑物顶部与底部间有竖向通道，n在建筑物顶部适当位置安置接收靶，在建筑物顶部适当位置安置接收靶，n垂线下的地面或地板上埋设点位安置激光垂准仪垂线下的地面或地板上埋设点位安置激光垂准仪n激光垂准仪的铅垂激光束投射到顶部接收靶，激光垂准仪的铅垂激光束投射到顶部接收靶，n接收靶上直接读取或用直尺接收靶上直接读取或用直尺n量出顶部两位移量量出顶部两位移量uu,vv与与n倾斜度与倾斜方向角倾斜度与倾斜方向角激光垂准仪法 n 投点法投点法n适用于建筑物周围比较空旷的主体倾斜。适用于建筑物周围比较空旷的主体倾斜。n选择建筑物上、下在一条铅垂线上的墙角，选择建筑物上、下在一条铅垂线上的墙角，n分别在两墙面延长线方向、距离约为分别在两墙面延长线方向、距离约为1.52.01.52.0h h处处n埋设观测点埋设观测点A,BA,Bn在两墙面墙角分别横置直尺；在两墙面墙角分别横置直尺；n分别在分别在A,BA,B点安置经纬仪，点安置经纬仪，n双盘位将房顶墙角投射到横置直尺双盘位将房顶墙角投射到横置直尺n取两次读数平均值。取两次读数平均值。投点法n 测水平角法测水平角法n适用于塔形、圆形建筑物的主体倾斜观测。适用于塔形、圆形建筑物的主体倾斜观测。n在纵横两轴线的延长线上、在纵横两轴线的延长线上、n距离建筑物距离建筑物1.52.01.52.0h h处设置观测点，处设置观测点，n分别测定其至圆形建筑物底座外墙的最短水平距离分别测定其至圆形建筑物底座外墙的最短水平距离n在建筑物上标定在建筑物上标定1 1，2 2，5 5，6 6与与3 3，4 4，7 7，8 8两组点，两组点，n每组观测点等高。每组观测点等高。nA A点安置经纬仪，点安置经纬仪，C C点为零方向，点为零方向，n方向观测法依次观测方向观测法依次观测1 1，2 2，3 3，4 4点点3434测回，测回，n计计算算出出各各方方向向的的平平均均值值分分别别为为ll1 1，ll2 2 ，ll3 3 ，ll4 4 。nB点安置经纬仪，点安置经纬仪，D点为零方向，点为零方向，n方向观测法依次观测方向观测法依次观测5，6，7，8点点34测回，测回，n计算出各方向的平均值分别为计算出各方向的平均值分别为l5，l6，l7，l8。nOBOT的位移量为的位移量为测水平角法 n 测角前方交会法测角前方交会法 n适用于不规则高耸建筑物的主体倾斜观测，适用于不规则高耸建筑物的主体倾斜观测，n建筑物顶部无适宜照准目标时，建筑物顶部无适宜照准目标时，n应在顶部便于观测与保护的位置埋设观测标志，应在顶部便于观测与保护的位置埋设观测标志，n如避雷针状照准标志。如避雷针状照准标志。n分别在分别在A，B两点安置经纬仪，两点安置经纬仪，n测回法观测水平角与测回法观测水平角与34测回，测回，n取平均代入余切公式计算观测点平面坐标。取平均代入余切公式计算观测点平面坐标。测角前方交会法n3、裂缝观测裂缝观测n裂裂缝缝由由建建筑筑物物不不均均匀匀沉沉降降产产生生裂裂缝缝观观测测与与沉沉降降观测同步进行，观测同步进行，n便便于于综综合合分分析析，及及时时采采取取措措施施，确确保保建建筑筑物物安安全全。建构筑物多处产生裂缝时进行裂缝观测。建构筑物多处产生裂缝时进行裂缝观测。n测测定定建建筑筑物物上上的的裂裂缝缝分分布布位位置置，裂裂缝缝走走向向、长长度度、宽度及其变化程度。宽度及其变化程度。n观观测测数数量量视视需需要要而而定定，主主要要的的或或变变化化大大的的裂裂缝缝应应进进行观测。行观测。n观观测测周周期期视视裂裂缝缝变变化化速速度度定定。通通常常开开始始可可半半月月测测一一次，以后一月左右测一次。次，以后一月左右测一次。n裂裂缝缝加加大大时时，增增加加观观测测次次数数，直直至至几几天天或或逐逐日日一一次次的连续观测。的连续观测。n1)裂缝观测标志n统一编号裂缝。统一编号裂缝。n每每条条裂裂缝缝至至少少应应布布设设两两组组观观测测标标志志，一一组组在在裂裂缝缝最最宽处，另一组在裂缝末端。宽处，另一组在裂缝末端。n每组观测标志由裂缝两侧各一个标志组成。每组观测标志由裂缝两侧各一个标志组成。n观测标志具有可供量测的明晰端面或中心。观测标志具有可供量测的明晰端面或中心。n观观测测期期较较短短或或要要求求不不高高时时，采采用用油油漆漆平平行行标标志志或或建建筑胶粘帖的筑胶粘帖的金属片标志金属片标志；n观观测测期期较较长长时时，采采用用嵌嵌或或埋埋入入墙墙面面的的金金属属标标志志、金金属杆标志或楔形板标志属杆标志或楔形板标志。n要要求求较较高高、需需要要测测出出裂裂缝缝纵纵横横向向变变化化值值时时，采采用用坐坐标方格网板标方格网板标志。标志。裂缝观测标志裂缝观测标志n2)裂缝观测的工具与方法n数量不多，易于量测的裂缝，数量不多，易于量测的裂缝，n视标志型式的不同，视标志型式的不同，n用用比例尺、小钢尺或游标卡尺等工具比例尺、小钢尺或游标卡尺等工具n定期丈量标志间的距离求得裂缝变位值，定期丈量标志间的距离求得裂缝变位值，n或用方格网板定期读取或用方格网板定期读取“坐标差坐标差”计算裂缝变化值；计算裂缝变化值；n较大面积且不便于人工量测的众多裂缝，较大面积且不便于人工量测的众多裂缝，n用用近景摄影测量方法近景摄影测量方法；n需连续监测裂缝变化时，需连续监测裂缝变化时，n裂缝宽度数据应量取至裂缝宽度数据应量取至0.1mm，n每次观测应绘出裂缝的位置、形态和尺寸，每次观测应绘出裂缝的位置、形态和尺寸，n注明日期，附必要的照片资料。注明日期，附必要的照片资料。n3)裂缝观测的成果资料n裂缝观测结束后，裂缝观测结束后，n提供裂缝分布位置图、裂缝观测成果表、提供裂缝分布位置图、裂缝观测成果表、n观测成果分析说明资料等，观测成果分析说明资料等，n当建筑物裂缝与基础沉降同时观测时，当建筑物裂缝与基础沉降同时观测时，n可选择典型剖面绘制两者的关系曲线。可选择典型剖面绘制两者的关系曲线。n13.4竣工总图的编绘 n编绘竣工总平面图的目的：编绘竣工总平面图的目的：n 施施工工中中由由于于设设计计时时没没有有考考虑虑到到的的问问题题使使设设计计有有所所变变更更，应通过测量反映到竣工总平面图上。应通过测量反映到竣工总平面图上。n 便便于于日日后后进进行行各各种种设设施施的的维维修修工工作作，特特别别是是地地下下管管道道等隐蔽工程的检查和维修工作。等隐蔽工程的检查和维修工作。n 为为项项目目扩扩建建提提供供原原有有各各建建筑筑物物、构构筑筑物物、地地上上和和地地下下各种管线及交通线路的坐标、高程等资料。各种管线及交通线路的坐标、高程等资料。n随着工程的陆续竣工同步进行。随着工程的陆续竣工同步进行。n一面竣工，一面利用竣工测量成果编绘竣工总平面图。一面竣工，一面利用竣工测量成果编绘竣工总平面图。n发发现现地地下下管管线线的的位位置置有有问问题题，可可及及时时到到现现场场查查对对，使使竣竣工图能真实地反映实际情况。工图能真实地反映实际情况。n包括包括室外实测和室内资料编绘室外实测和室内资料编绘两方面的内容。两方面的内容。n(1)竣工测量n单项工程完成后，由施工单位进行竣工测量。单项工程完成后，由施工单位进行竣工测量。n 工工业业厂厂房房及及一一般般建建筑筑物物：房房角角坐坐标标，各各种种管管线线进进出出口口的的位位置置和和高高程程，附附房房屋屋编编号号、结结构构层层数数、面面积积和竣工时间。和竣工时间。n 铁铁路路和和公公路路：包包括括起起止止点点、转转折折点点、交交叉叉点点的的坐坐标，曲线元素，桥涵等构筑物的位置和高程。标，曲线元素，桥涵等构筑物的位置和高程。n 地地下下管管网网：窨窨井井、转转折折点点的的坐坐标标，井井盖盖、井井底底、沟沟槽槽和和管管顶顶等等的的高高程程；并并附附注注管管道道及及窨窨井井的的编编号号、名称、管径、管材、间距、坡度和流向。名称、管径、管材、间距、坡度和流向。n 架架空空管管网网：包包括括转转折折点点、结结点点、交交叉叉点点的的坐坐标标，支架间距，基础面高程。支架间距，基础面高程。n 其其它它：工工程程的的名名称称，施施工工依依据据，施施工工成成果果，作作为为编绘竣工总平面图的依据。编绘竣工总平面图的依据。n(2)竣工总平面图的编绘n建建筑筑方方格格网网点点、主主轴轴线线点点、矩矩形形控控制制网网点点、水水准准点点和和厂厂房房、辅辅助助设设施施、生生活活福福利利设设施施、架架空空及及地地下下管管线、铁路等建筑物或构筑物的坐标和高程，线、铁路等建筑物或构筑物的坐标和高程，n厂区内空地和本建区的地形。厂区内空地和本建区的地形。n综综合合竣竣工工总总平平面面图图、交交通通运运输输竣竣工工总总平平面面图图和和管管线线竣工总平面图。竣工总平面图。n比比例例尺尺一一般般采采用用1/1000，工工程程密密集集部部分分可可采采用用1:500的比例尺。的比例尺。n附必要的说明及图表，附必要的说明及图表，n连连同同原原始始地地形形图图、地地址址资资料料、设设计计图图纸纸文文件件、设设计计变更资料、验收记录等合编成册。变更资料、验收记录等合编成册。本课程理论讲解完 成THE END