建筑物变形监测课件.ppt

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1、1 水平位移及倾斜观测水平位移及倾斜观测 2 提纲提纲一、一、测量坐标系统测量坐标系统二、二、水平位移观测水平位移观测三、三、倾斜观测倾斜观测3一、测量坐标系统一、测量坐标系统4常用的测量坐标系统常用的测量坐标系统5大地大地坐标系坐标系6大地坐标系大地坐标系7大地坐标系大地坐标系8大地坐标系大地坐标系9大地坐标系大地坐标系10空间直角坐标系空间直角坐标系11高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系12独立平面直角坐标系独立平面直角坐标系13独立平面直角坐标系独立平面直角坐标系14独立平面直角坐标系独立平面直角坐标系15独立平面直角坐标系独立平面直角坐标系16目前常用的测量坐标系目前常用的测量坐标系

2、目前常用的测量坐标系主要有：目前常用的测量坐标系主要有：大地坐标系大地坐标系 、直角坐标系直角坐标系 等。 17第二章第二章 水准测量水准测量 二、二、水平位移观测水平位移观测基本概念基本概念 目的和意义目的和意义（为何要做？）（为何要做？）常用方法简介常用方法简介（怎么做？方法和步骤）（怎么做？方法和步骤）实施观测的准备实施观测的准备（何时做？）（何时做？）提交资料提交资料（如何体现？）（如何体现？）18变形监测的内容变形监测的内容变形监测主要包括水平位移、变形监测主要包括水平位移、（垂直位移）（垂直位移），偏距、偏距、（挠度）（挠度）、弯曲、扭转、震动、裂缝等、弯曲、扭转、震动、裂缝等的测

3、量的测量。19水平位移的基本概念建筑变形测量规范建筑变形测量规范JGJ 8-2007JGJ 8-2007中中特指建筑产生的非特指建筑产生的非竖向位移竖向位移建筑位移观测可根据需要，分别或组合测定建筑主体倾建筑位移观测可根据需要，分别或组合测定建筑主体倾斜、水平位移、挠度和基坑壁侧向位移，并对建筑场地斜、水平位移、挠度和基坑壁侧向位移，并对建筑场地滑坡进行监测。滑坡进行监测。水平位移方向的测定可分为：水平位移方向的测定可分为：1、特定方向上的水平位移（理解）、特定方向上的水平位移（理解）2、任意方向的水平位移（理解）任意方向的水平位移（理解） 20点位概念1、基准点：进行变形测量而布设的、基准点

4、：进行变形测量而布设的稳定的、需长期保稳定的、需长期保存存的测量控制点；的测量控制点； 2、工作基点：为、工作基点：为直接观测直接观测变形点而在现场布设的变形点而在现场布设的相对相对稳定稳定的测量控制点；的测量控制点；3、观测点：布设在建筑地基、基础、场地及上部结构、观测点：布设在建筑地基、基础、场地及上部结构的敏感位置上能反映其变形特征的测量点，亦称变的敏感位置上能反映其变形特征的测量点，亦称变形点。形点。21目的和意义1、定位（有挤土效应的工程桩施工时的位置确定）；、定位（有挤土效应的工程桩施工时的位置确定）；2、施工区打桩施工对周围有扰动时；、施工区打桩施工对周围有扰动时；3、施工区支护

5、对周围有扰动时；、施工区支护对周围有扰动时；4、施工区取土卸载对周围有潜在扰动时；、施工区取土卸载对周围有潜在扰动时；5、有潜在的滑移趋势，为安全使用需监控时；、有潜在的滑移趋势，为安全使用需监控时；6、根据需要实施地震等模拟试验时（如隔震垫等）；、根据需要实施地震等模拟试验时（如隔震垫等）；7、其他。总之是为了施工、安全、试验等实际需要。、其他。总之是为了施工、安全、试验等实际需要。22实施观测的准备1、接受委托；接受委托； 2、收集资料，根据建筑或观测体的特点和施测要求结、收集资料，根据建筑或观测体的特点和施测要求结合规范做好观测合规范做好观测方案的设计方案的设计和技术准备工作，并取和技术

6、准备工作，并取得委托方及相关人员的配合；得委托方及相关人员的配合；3、确定、确定观测方法和坐标系观测方法和坐标系；23实施观测的准备4、选设观测基准点、工作基点、观测点或观测标志。、选设观测基准点、工作基点、观测点或观测标志。标志应牢固、适用、美观。若受条件限制或对于高标志应牢固、适用、美观。若受条件限制或对于高耸建筑，也可选定变形体上特征明显的塔尖、避雷耸建筑，也可选定变形体上特征明显的塔尖、避雷针、圆柱针、圆柱(球球)体边缘等作为观测点。对于基坑等临时体边缘等作为观测点。对于基坑等临时性结构或岩土体，标志应坚固、耐用、便于保护；性结构或岩土体，标志应坚固、耐用、便于保护；5、配备满足精度的

7、仪器设备，经送检和自检合格；、配备满足精度的仪器设备，经送检和自检合格；6、配备有相应资格证并熟悉业务的项目组。、配备有相应资格证并熟悉业务的项目组。上述各项准备好，且现场具备埋点和观测条件后即可埋上述各项准备好，且现场具备埋点和观测条件后即可埋点后观测（根据目的不同，实施的时间也不同）。点后观测（根据目的不同，实施的时间也不同）。24水平位移的观测方法水平位移的观测方法1 1、测定测定特定方向特定方向上的水平位移时可采用上的水平位移时可采用视准线视准线法、小角度法、投点法法、小角度法、投点法等；等；2 2、测定监测点测定监测点任意方向任意方向的水平位移时可视监测的水平位移时可视监测点的分布情

8、况，采用点的分布情况，采用极坐标法、前方交会法、极坐标法、前方交会法、后方交会法后方交会法等；等；3 3、当测点与基准点无法通视或距离当测点与基准点无法通视或距离较远时较远时，可，可采用采用GPS测量法或三角、三边、边角测量与基测量法或三角、三边、边角测量与基准线法相结合准线法相结合的综合测量方法。的综合测量方法。25水平位移分析主要用两点间的平距实施水平位移分析主要用两点间的平距实施水平位移分析主要用两点间的水平位移分析主要用两点间的平距平距实施，所实施，所以在观测中若获取的是斜距，则需改算为平以在观测中若获取的是斜距，则需改算为平距，其原因是斜距会随着测站高、镜站高的不距，其原因是斜距会随

9、着测站高、镜站高的不同而改变。同而改变。 26高差改正的实质高差改正的实质 对测距结果进行高差改正是将观测距离化对测距结果进行高差改正是将观测距离化 算至标志间的某个平面上，高差改正的实质是：算至标志间的某个平面上，高差改正的实质是： 改正后标志间的平距不变 。 27获取某点水平位移量的方法获取某点水平位移量的方法确定某点水平位移量的方法有确定某点水平位移量的方法有测尺量距、物理测尺量距、物理测距、测角网解算、测距、测角网解算、GPS定位定位等等。 28视准线法 原理：视准线法是由经纬仪的视准面形成固原理：视准线法是由经纬仪的视准面形成固定的基准线，以测定各观测点相对基准线的垂定的基准线，以测

10、定各观测点相对基准线的垂直距离变化，从而求得其位移量。当采用视准直距离变化，从而求得其位移量。当采用视准线法测定位移时，应符合下列规定：线法测定位移时，应符合下列规定：1、在视准线两端各自向外的延长线上，宜埋设、在视准线两端各自向外的延长线上，宜埋设检核点。在观测成果的处理中，应顾及视准线检核点。在观测成果的处理中，应顾及视准线端点的偏差改正（理解）；端点的偏差改正（理解）；29视准线法视准线法2、采用活动觇牌法进行视准线测量时，观测点偏离视、采用活动觇牌法进行视准线测量时，观测点偏离视准线的距离不应超过活动觇牌读数尺的读数范围。具体准线的距离不应超过活动觇牌读数尺的读数范围。具体操作是在观测

11、点中线两端各自向外的延长线上，埋设测操作是在观测点中线两端各自向外的延长线上，埋设测站点和定向点（并设立检核点），在其中一端安置仪器，站点和定向点（并设立检核点），在其中一端安置仪器，瞄准安置在另一端的固定觇牌进行定向，待活动觇牌的瞄准安置在另一端的固定觇牌进行定向，待活动觇牌的照准标志正好移至方向线上时读数，每个观测点应按确照准标志正好移至方向线上时读数，每个观测点应按确定的测回数进行往测与返测；定的测回数进行往测与返测；位移观测点位移量检核点2检核点1毫米353025201510530视准线法视准线法3、采用小角法进行视准线测量时，视准线应按平行于、采用小角法进行视准线测量时，视准线应按平

12、行于待测建筑边线布置，观测点偏离视准线的偏角不应超过待测建筑边线布置，观测点偏离视准线的偏角不应超过30。偏离值。偏离值d可按公式可按公式d=/ D。式中，式中， 偏角偏角（） ； D 从观测端点到观测点的距离（从观测端点到观测点的距离（m）；）； 常数，其值为常数，其值为206265。31测边角法测定位移测边角法测定位移32确定地面点位置的方法确定地面点位置的方法 为了确定地面为了确定地面（ 的位置的位置 ），必须测量，必须测量水平角和水平距离。水平角和水平距离。 33用经纬仪进行水平角测量时产生的误差用经纬仪进行水平角测量时产生的误差在在用经纬仪进行水平角测量用经纬仪进行水平角测量时，有多

13、种观时，有多种观测误差都会影响到测量的结果，主要有：测误差都会影响到测量的结果，主要有：照准误差、读数误差、整平误差、对中误照准误差、读数误差、整平误差、对中误差差 。 34用交会法和极坐标法测坐标算位移用交会法和极坐标法测坐标算位移35极坐标法极坐标法利用全站仪按极坐标法进行位移测量是，利用全站仪按极坐标法进行位移测量是，其误差的主要来源有其误差的主要来源有 测角误差、测距误测角误差、测距误差差、对中误差、对中误差 、读数误差、读数误差 等，要注意选择等，要注意选择合适的位置和时间段，认真操作，尽可能合适的位置和时间段，认真操作，尽可能减小误差减小误差。36提交资料提交资料水平位移观测应提交

14、的资料如下：水平位移观测应提交的资料如下：1、水平位移观测点布置图；、水平位移观测点布置图；2、水平位移观测成果表；、水平位移观测成果表；3、水平位移曲线。、水平位移曲线。37提交资料提交资料（水平位移观测点布置图）（水平位移观测点布置图）38提交资料（水平位移观测成果表）39提交资料（水平位移曲线图）40第二章第二章 水准测量水准测量 三、三、倾斜观测倾斜观测基本概念 目的和意义（为何要做？）常用方法简介（怎么做？方法和步骤）实施观测的准备（何时做？）提交资料（如何体现？）41基本概念基本概念倾斜倾斜建筑变形测量规范建筑变形测量规范JGJ 8-2007JGJ 8-2007中指建筑中中指建筑中

15、心线或其墙、柱等，在不同高度的点对其相应底部点的心线或其墙、柱等，在不同高度的点对其相应底部点的偏移现象；偏移现象；变形允许值变形允许值建筑能承受而不至于产生损害或影响正建筑能承受而不至于产生损害或影响正常使用所允许的变形值（主要是以设计、相关规范中的常使用所允许的变形值（主要是以设计、相关规范中的值作为参考依据，并结合个体差异及其他手段综合考值作为参考依据，并结合个体差异及其他手段综合考虑）；虑）；建筑验收时根据高度不同，倾斜有不同的标准（一般为建筑验收时根据高度不同，倾斜有不同的标准（一般为24米以内为千分之四、米以内为千分之四、60米以内千分之三、米以内千分之三、100米以内米以内千分之

16、千分之2.5、100米以上千分之米以上千分之2）。）。建筑倾斜观测其实是水平位移观测的一种。建筑倾斜观测其实是水平位移观测的一种。 42测算内容测算内容 建筑主体倾斜观测应测定建筑顶部观测点相建筑主体倾斜观测应测定建筑顶部观测点相对于底部固定点或上层相对于下层观测点的对于底部固定点或上层相对于下层观测点的（倾斜度倾斜度）、倾斜方向及、倾斜方向及（倾斜速率倾斜速率）。43监测周期的确定监测周期的确定 主体倾斜观测的周期，可视倾斜速度每主体倾斜观测的周期，可视倾斜速度每（ 13 ）个月观测一次。如遇基础附近因大量个月观测一次。如遇基础附近因大量堆载或卸载、场地降雨长期积水等而导致倾斜堆载或卸载、场

17、地降雨长期积水等而导致倾斜速度加快时，应（速度加快时，应（及时增加观测次数及时增加观测次数 ）。44目的和意义目的和意义1、主体施工检核；、主体施工检核；混凝土结构工程施工质量验收规范混凝土结构工程施工质量验收规范（GB 50204-2002中有相应的规定）中有相应的规定）；2、施工区打桩施工对周围有、施工区打桩施工对周围有潜在潜在扰动时（挤土效应）；扰动时（挤土效应）；3、施工区支护对周围有、施工区支护对周围有潜在潜在扰动时（扰动时（挤土或取土挤土或取土）；）；45目的和意义目的和意义4、施工区取土卸载对周围有潜在扰动时；、施工区取土卸载对周围有潜在扰动时；5、有潜在的倾斜趋势，为安全使用需

18、监控时；、有潜在的倾斜趋势，为安全使用需监控时；6、根据需要实施地震等模拟试验时（如隔震垫等）；、根据需要实施地震等模拟试验时（如隔震垫等）；7、其他。总之是为了施工、安全、试验等实际需要。、其他。总之是为了施工、安全、试验等实际需要。46实施观测的准备实施观测的准备1、接受委托；、接受委托； 2、收集资料，根据建筑或观测体的特点和施测、收集资料，根据建筑或观测体的特点和施测要求结合规范做好观测要求结合规范做好观测方案的设计方案的设计和技术准和技术准备工作，并取得委托方及相关人员的配合；备工作，并取得委托方及相关人员的配合；3、确定、确定观测方法和坐标系观测方法和坐标系；47实施观测的准备实施

19、观测的准备4、选设观测基准点、工作基点、观测点或观测标志。、选设观测基准点、工作基点、观测点或观测标志。标志应牢固、适用、美观。若受条件限制或对于高标志应牢固、适用、美观。若受条件限制或对于高耸建筑，也可选定变形体上特征明显的塔尖、避雷耸建筑，也可选定变形体上特征明显的塔尖、避雷针、圆柱针、圆柱(球球)体边缘等作为观测点；体边缘等作为观测点；5、配备满足精度的仪器设备，经送检和自检合格；、配备满足精度的仪器设备，经送检和自检合格；6、配备有相应资格证并熟悉业务的项目组。、配备有相应资格证并熟悉业务的项目组。上述各项准备好，且现场具备埋点和观测条件后即可埋上述各项准备好，且现场具备埋点和观测条件

20、后即可埋点后观测，根据点后观测，根据加载检核或变形监控加载检核或变形监控等目的不同，等目的不同，实施的时间也不同）。实施的时间也不同）。48常用方法简介常用方法简介根据现场情况可选用根据现场情况可选用经纬仪器投点法、垂线法、经纬仪器投点法、垂线法、测水平角法、前方交会法、激光铅直仪观测法、测水平角法、前方交会法、激光铅直仪观测法、测定基础沉降差法测定基础沉降差法。49差异沉降法算基础倾斜差异沉降法算基础倾斜 差异沉降法算基础倾斜的公式为：差异沉降法算基础倾斜的公式为： a（SA - SB）/L式中：式中：SA、SB基础或构件倾斜方向基础或构件倾斜方向A、B两点的两点的沉降量（沉降量（mm）；）

21、；LA、B两点间的距离（两点间的距离（mm）。）。50点位布设点位布设1、点位布设（建筑倾斜监测点应符合下列要、点位布设（建筑倾斜监测点应符合下列要求）：求）： 1 监测点宜布置在建筑角点、变形缝两侧的承重监测点宜布置在建筑角点、变形缝两侧的承重柱或墙上；柱或墙上；2 监测点应沿主体监测点应沿主体顶部、底部上下对应顶部、底部上下对应布设，上、布设，上、下监测点应布置在同一竖直线上。下监测点应布置在同一竖直线上。3 当由基础的差异沉降推算建筑倾斜时，监测点当由基础的差异沉降推算建筑倾斜时，监测点的布置同建筑竖向位移监测点的布置。的布置同建筑竖向位移监测点的布置。 51经纬仪投点法经纬仪投点法投点

22、法：用全站仪将建筑物竖向轴线上、下标记点直接投点法：用全站仪将建筑物竖向轴线上、下标记点直接投影到同一个水平面上，投影到同一个水平面上，用钢尺量出竖向轴线上标记点用钢尺量出竖向轴线上标记点相对于其下标记点的偏移量相对于其下标记点的偏移量。具体操作如（图具体操作如（图1、图、图2）所示：）所示：52经纬仪投点法经纬仪投点法投点法示意图投点法示意图1： 53经纬仪投点法经纬仪投点法投点法示意图投点法示意图2： 54经纬仪投点法经纬仪投点法观测步骤：观测步骤： 1 将全站仪设置在距建筑物将全站仪设置在距建筑物1.52.0倍倍目标高度的固定位目标高度的固定位置置M点，严格整平、对中，用盘左、盘右两个度

23、盘点，严格整平、对中，用盘左、盘右两个度盘分别进行投影，取中点，并量取上、下标记投影点分别进行投影，取中点，并量取上、下标记投影点在视线在视线MP方向上的偏移值方向上的偏移值a1；2 将全站仪转移至与原观测方向成将全站仪转移至与原观测方向成90角角的方向的方向NP上，上，同法可求得该方向上的偏离值同法可求得该方向上的偏离值a2；3 本例中的本例中的M、N点分别在成点分别在成90的墙体轴线的墙体轴线TP、SP的的方向线上方向线上 ;4 利用矢量合的方法可求出实际偏差方向和偏差量。利用矢量合的方法可求出实际偏差方向和偏差量。55激光铅直仪观测法激光铅直仪观测法观测步骤：观测步骤： 采用激光垂准仪观

24、测时的具体操作如图采用激光垂准仪观测时的具体操作如图3所示：所示：（1）在顶部适当位置安置激光接收靶，在其垂线下的）在顶部适当位置安置激光接收靶，在其垂线下的地板上选取地板上选取Z点，用钢尺量出点，用钢尺量出Z点到柱子的垂直距离点到柱子的垂直距离p，再量出垂点，再量出垂点M到柱子边缘到柱子边缘N的距离的距离s；（2）在）在Z点架仪器，严格置平、对中后开始测量；点架仪器，严格置平、对中后开始测量；（3）测量时直接在上标志处用激光接收靶收集光斑）测量时直接在上标志处用激光接收靶收集光斑（下标志也可用激光靶接收）（下标志也可用激光靶接收） ，并用钢尺量出光斑，并用钢尺量出光斑到柱边的垂直距离及光斑垂

25、足点到柱子边缘的距离，到柱边的垂直距离及光斑垂足点到柱子边缘的距离，通过测量上、下距离的差值，即可得出偏移量。通过测量上、下距离的差值，即可得出偏移量。56激光铅直仪观测法（示意图）激光铅直仪观测法（示意图）57测水平角法测水平角法观测步骤（利用几何图形中同心圆的原理）：观测步骤（利用几何图形中同心圆的原理）： 将全站仪安置在将全站仪安置在A站，先用正镜（盘左）观测与烟囱站，先用正镜（盘左）观测与烟囱H1高度处相切的两个方向高度处相切的两个方向A1、A2和与和与H2高度处相高度处相切的两个方向切的两个方向A3、A4，得水平角观测值分别为：，得水平角观测值分别为：1，2，3，4。再用倒镜（盘右）

26、观测一次，得观测。再用倒镜（盘右）观测一次，得观测值：值：1，2，3，4。再将全站仪安置在。再将全站仪安置在B站，站，用同样的方法，得到观测值：用同样的方法，得到观测值：5，6，7，8，5，6，7，8。注意观测时应使竖直叉丝与外轮廓。注意观测时应使竖直叉丝与外轮廓相切；相切；观测同一高度的测点水平角时，仪器应保持观测同一高度的测点水平角时，仪器应保持垂直角不变垂直角不变，这样测得的两个方向换算为中心方向，这样测得的两个方向换算为中心方向才是准确的。才是准确的。58九、建筑倾斜监测建筑倾斜监测559提交资料提交资料倾斜观测应提交的资料如下：倾斜观测应提交的资料如下：1、倾斜观测点位布置图；、倾斜观测点位布置图；2、倾斜观测成果表；、倾斜观测成果表；3、主体倾斜曲线（一次可用矢量图表示，多次、主体倾斜曲线（一次可用矢量图表示，多次绘制的曲线类似水平位移等曲线）。绘制的曲线类似水平位移等曲线）。60倾斜观测成果表61倾斜点位分布及矢量图62谢谢各位！谢谢各位！