建筑物、构筑物的变形监测.ppt
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1、建筑物、构筑物的变形监测 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 相反,相反,19841984年前后,我国对长江三峡滑坡体进行了年前后,我国对长江三峡滑坡体进行了长期的变形测量,并成功预报了滑坡的发生,使滑坡体长期的变形测量,并成功预报了滑坡的发生,使滑坡体上居民能够及时撤离,挽救了上居民能够及时撤离,挽救了11,00011,000人的生命。建筑工人的生命。建筑工程中,结构的变形测量结果是进行安全鉴定,确定危险程中,结构的变形测量结果是进行安全鉴定,确定危
2、险房屋的基本依据。除了上述实际意义外,变形测量还是房屋的基本依据。除了上述实际意义外,变形测量还是验证现行变形计算理论,发展切合实际的结构分析与设验证现行变形计算理论,发展切合实际的结构分析与设计理论的根本途径。计理论的根本途径。工工程程变变形形测测量量就就是是利利用用观观测测结结果果,研研究究工工程程结结构构物物的的变变形形规规律律,以以达达到到监监测测建建筑筑物物安安全全,验验证证工工程程设设计计理理论论和和检检验验施施工工质质量量的的目目的的。对对变变形形测测量量取取得得的的数数据据进进行行整整理理、加加工工和和分分析析,做做出出变变形形预预报报,这是变形测量中数据处理的任务。这是变形测
3、量中数据处理的任务。数数据据处处理理工工作作包包括括:观观测测数数据据的的检检验验和和质质量量评评定定;变变形形的的几几何何分分析析,即即对对结结构构物物空空间间状状态态变变化化做做出出几几何何描描述述,包包括括变变形形值值的的大大小小和和方方向向;变变形形的的物物理理解解释释,即即对对变变形形原原因因做做出出合合理理判判断断,并并对对变变形形的的发发展展做做出出预预报报,为为施施工工决决策策提提供供技技术术支支持持。由由此此可可见见,变变形形测测量量的的根根本本目目的的就就是是获获是是结结构构物物变变形形的的空空间间状状态态和和时时间间特特性性,进进而而反反演演结结构构的的质质量量、刚刚度度
4、分分布布,确确定定结结构构物物的的工工作作状状态态,为为结结构构物物的的施施工工、运运营提供健康状态评价。营提供健康状态评价。变变形形测测量量的的主主要要内内容容包包括括沉沉沉沉降降降降观观观观测测测测,位位位位移移移移观观观观测测测测、挠挠挠挠度度度度观观观观测测测测、裂裂裂裂缝缝缝缝观观观观测测测测和和振振振振动动动动观观观观测测测测等等。每每一一种种建建筑筑物物的的观观测测内内容容,应应根根据据建建筑筑物物的的具具体体情情况况和和实实际际要要求求综综合合确确定定测测量量项项目目。变变形形测测量量方方法法与与测测量量仪仪器器的的发发展展密密切切相相关关。目目前前,GPS定定位位技技术术已已
5、经经在在区区域域性性变变形形观观测测和和大大型型工工程程变变形形监监测测中中应应用用,并并具具有有实实时时、连连续续、自自动动监监测测的的优优点点,甚甚至至与与远远程程数数据据传传输相结合,实现监测与决策智能化。输相结合,实现监测与决策智能化。u 变形测量的一般规定变形测量的一般规定 建筑变形测量的等级划分及其精度要求应符合下表的建筑变形测量的等级划分及其精度要求应符合下表的规定。规定。表中观测点测站高差中误差,系指几何水准测量测站表中观测点测站高差中误差,系指几何水准测量测站高差中误差或静力水准测量相邻观测点相对高差中误差;高差中误差或静力水准测量相邻观测点相对高差中误差;观测点坐标中误差,
6、系指观测点相对测站点观测点坐标中误差,系指观测点相对测站点(如工作基点如工作基点等等)的坐标中误差、坐标差中误差以及等价的观测点相对的坐标中误差、坐标差中误差以及等价的观测点相对基准线的偏差值中误差、建筑物基准线的偏差值中误差、建筑物(或构件或构件)相对底部固定点相对底部固定点的水平位移分量中误差。的水平位移分量中误差。对对一一个个实实际际工工程程,变变形形测测量量的的精精度度等等级级应应根根据据各各类类建建(构构)筑物的变形允许值的规定(见表),按以下原则确定:筑物的变形允许值的规定(见表),按以下原则确定:(1 1)绝绝对对沉沉降降(如如沉沉降降量量、平平均均沉沉降降量量等等)的的观观测测
7、中中误误差差,对对于于特特高高精精度度要要求求的的工工程程可可按按地地基基条条件件,结结合合经经验验与与分分析析具具体体确确定定;对对于于其其他他精精度度要要求求的的工工程程,可可按按低低、中中、高高压压缩缩性性地地基基土土的的类类别别,分分别别选选0.5mm0.5mm、1.0mm1.0mm、2.5mm2.5mm。(2 2)相相对对沉沉降降(如如沉沉降降差差、基基础础倾倾斜斜、局局部部倾倾斜斜等等)、局局部部地地基基沉沉降降(如如基基坑坑回回弹弹、地地基基土土分分层层沉沉降降等等)以以及及膨膨胀胀土土地地基基变变形形等等的的观观测测中中误误差差,均均不不应应超超过过其其变变形形允允许许值值的的
8、1/201/20。(3 3)建建筑筑物物整整体体性性变变形形(如如工工程程设设施施的的整整体体垂垂直直挠挠曲曲等等)的观测中误差,不应超过允许垂直偏差的的观测中误差,不应超过允许垂直偏差的1/101/10。(4)结结构构段段变变形形(如如平平置置构构件件挠挠度度等等)的的观观测测中中误误差差,不应超过变形允许值的不应超过变形允许值的1/6。(5)对对于于科科研研项项目目变变形形量量的的观观测测中中误误差差,可可视视所所需需提提高高观观测测精精度度的的程程度度,将将上上列列各各项项观观测测中中误误差差乘乘以以1/51/2系数后采用。系数后采用。测测量量工工作作开开始始前前,应应根根据据变变形形类
9、类型型、测测量量目目的的、任任务务要要求求以以及及测测区区条条件件进进行行施施测测方方案案设设计计。重重大大工工程程或或具具有有重重要要科科研研价价值值的的项项目目,尚尚应应进进行行监监测测网网的的优优化化设设计计。施施测测方方案案应应经经实实地地勘勘选选、多多方方案案精精度度估估算算和和技技术术经经济济分分析析比较后择优选取。比较后择优选取。1 1、工程沉降观测工程沉降观测 在在荷荷载载影影响响下下,建建筑筑基基础础下下土土层层的的压压缩缩是是逐逐步步实实现现的的,因因此此,基基础础的的沉沉降降量量亦亦是是逐逐渐渐增增加加的的。一一般般认认为为,建建筑筑在在砂砂土土类类土土层层上上的的建建筑
10、筑物物,其其沉沉降降在在施施工工期期间间已已完完成成大大部部分分;而而建建筑筑在在粘粘土土类类土土层层上上的的建建筑筑物物,其其沉沉降降在在施施工期间只完成了一部分。工期间只完成了一部分。对对于于砂砂性性土土层层上上的的建建筑筑,基基础础的的沉沉降降过过程程可可分分为为四四个个阶阶段段:第第一一阶阶段段是是在在施施工工期期间间,随随着着地地基基上上荷荷载载的的增增加加,沉沉降降速速度度很很大大,年年沉沉降降量量达达20-70mm20-70mm;到到第第二二阶阶段段,沉沉降降速速度度就就显显著著地地变变慢慢,年年沉沉降降量量大大约约为为20mm20mm;第第三三阶阶段段为为平平稳稳下下沉沉阶阶段
11、段,其其速速度度大大约约为为每每年年1-2mm 1-2mm;第第四四阶阶段段沉沉降降曲曲线线几几乎乎是是水水平平的的,也也就就是是说说到到了了沉沉降降停停止止的的阶阶段段。相相反反,粘粘性性土土地地基基上上的的建建筑筑物物,其其沉沉降降会会有有一一个个快快速速发发展展逐逐渐渐收收敛敛的的缓缓慢慢过过程程。因因此此,变变形形监监测测应应贯贯串串整整个个兴兴建建工程建筑物的全过程,即建筑之前、之中及运营期间。工程建筑物的全过程,即建筑之前、之中及运营期间。中中华华人人民民共共和和国国行行业业标标准准建建筑筑变变形形测测量量规规程程JGJ/T 8-97规规定定:建建筑筑物物使使用用阶阶段段的的观观测
12、测次次数数,应应视视地地基基土土类类型型和和沉沉降降速速度度大大小小而而定定。除除有有特特殊殊要要求求者者外外,一一般般情情况况下下,可可在在第第一一年年观观测测34次次,第第二二年年观观测测23次次,第第三三年年后后每每年年1次次,直直至至稳稳定定为为止止。观观测测期期限限一一般般不不少少于于如如下下规规定定:砂砂土土地地基基2年年,膨膨胀胀土土地地基基3年年,粘粘土土地地基基5年年,软软土土地地基基10年年。沉沉降降是是否否进进入入稳稳定定阶阶段段,应应由由沉沉降降量量与与时时间间关关系系曲曲线线判判定定。一一般般观观测测工工程程,若若沉沉降降速速度度小小于于0.010.04mmd,可可认
13、认为为已已进进入入稳稳定定阶阶段段,具具体体取取值值宜宜根根据据各各地地区区地地基基土土的压缩性确定。的压缩性确定。u 网点布设网点布设 工程沉降观测控制网的布设应符合下列要求:工程沉降观测控制网的布设应符合下列要求:1 1、每每一一测测区区的的水水准准基基点点不不应应少少于于3 3个个;对对于于小小测测区区,当当确确认认点点位位稳稳定定可可靠靠时时可可少少于于3 3个个,但但连连同同工工作作基基点点不不得得少少于于3 3个个。水水准准基基点点的的标标石石,应应埋埋设设在在基基岩岩层层或或原原状状土土层层中中。在在建建筑筑区区内内,点点位位与与邻邻近近建建筑筑物物的的距距离离应应大大于于建建筑
14、筑物物基基础础最最大大宽宽度度的的2 2倍倍,其其标标石石埋埋深深应应大大于于邻邻近近建建筑物基础的深度。筑物基础的深度。2 2、工工作作基基点点与与联联系系点点布布设设的的位位置置应应视视构构网网需需要要确确定定。作作为为工工作作基基点点的的水水准准点点位位置置与与邻邻近近建建筑筑物物的的距距离离不不得得小小于于建建筑筑物物基基础础深深度度的的1.51.52.02.0倍倍。工工作作基基点点与与联联系系点点也也可在稳定的永久性建筑物墙体或基础上设置。可在稳定的永久性建筑物墙体或基础上设置。3 3、各各类类水水准准点点应应避避开开交交通通干干道道、地地下下管管线线、仓仓库库堆堆栈栈、水水源源地地
15、、河河岸岸、松松软软填填土土、滑滑坡坡地地段段、机机器器振振动动区区以及其他能使标石、标志易遭腐蚀和破坏的地点。以及其他能使标石、标志易遭腐蚀和破坏的地点。水水准准基基点点的的标标石石,可可根根据据点点位位所所在在处处的的不不同同地地质质条条件件选选埋埋岩岩层层水水准准基基点点标标石石、深深埋埋双双金金属属管管水水准准基基点点标标石石、深深埋埋钢钢管管水水准准基基点点标标石石或或混混凝凝土土基基本本水水准准标标石石。工工作作基基点点的的标标石石,可可按按点点位位的的不不同同要要求求选选埋埋浅浅埋埋钢钢管管水水准准标标石石、混混凝凝土土普普通通水水准准标标石石或或墙墙脚脚、墙墙上上水水准准标标志
16、志等等。高高程程控控制制点点标标石石的的型型式式,可可按按中中华华人人民民共共和和国国行行业业标标准准建建筑筑变变形形测测量量规规程程JGJ/T JGJ/T 8-8-9797附录附录A A执行。执行。沉沉降降观观测测点点的的布布置置,应应以以能能全全面面反反映映建建筑筑物物地地基基变变形形特特征征并并结结合合地地质质情情况况及及建建筑筑结结构构特特点点确确定定。点点位位宜宜选选设设在在下下列列位位置:置:1 1、建筑物的四角、大转角处及沿外墙每建筑物的四角、大转角处及沿外墙每101015m15m处或每处或每隔隔2 23 3根柱基上。根柱基上。2 2、高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两
17、侧。高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两侧。3 3、建筑物裂缝和沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处、人建筑物裂缝和沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处、人工地基与天然地基接壤处、不同结构的分界处及填挖方分工地基与天然地基接壤处、不同结构的分界处及填挖方分界处。界处。4 4、宽度大于等于宽度大于等于15m15m或小于或小于15m15m而地质复杂以及膨胀土而地质复杂以及膨胀土地区的建筑物承重内隔墙中部设内墙点,在室内地面中心地区的建筑物承重内隔墙中部设内墙点,在室内地面中心及四周设地面点。及四周设地面点。5 5、邻近堆置重物处、受振动有显著影响的部位及基础下邻近堆置重物处、受振动有显著影响的部位及基
18、础下的暗沟处。的暗沟处。6 6、框架结构建筑物的每个或部分柱基上或沿纵横轴线设框架结构建筑物的每个或部分柱基上或沿纵横轴线设点。点。7 7、片筏基础、箱型基础底板或接近基础的结构部分之四片筏基础、箱型基础底板或接近基础的结构部分之四角处及其中部位置。角处及其中部位置。8 8、重型设备基础和动力设备基础的四角、基础型式或埋、重型设备基础和动力设备基础的四角、基础型式或埋深改变处以及地质条件变化处两侧。深改变处以及地质条件变化处两侧。9 9、电视塔、烟囱、水塔、油罐、炼油塔、高炉等高耸构电视塔、烟囱、水塔、油罐、炼油塔、高炉等高耸构筑物,沿周边在与基础轴线相交的对称位置上布点,点数筑物,沿周边在与
19、基础轴线相交的对称位置上布点,点数不少于不少于4 4个。个。沉沉降降观观测测的的标标志志,可可根根据据不不同同的的建建筑筑结结构构类类型型和和建建筑筑材材料料,采采用用墙墙 (柱柱)标标志志、基基础础标标志志和和隐隐蔽蔽式式标标志志(用用于于宾宾馆馆等等高高级级建建筑筑物物)等等型型式式。各各类类标标志志的的立立尺尺部部位位应应加加工工成成半半球球形形或或有有明明显显的的突突出出点点,并并涂涂上上防防腐腐剂剂。标标志志的的埋埋设设位位置置应应避避开开如如雨雨水水管管、窗窗台台线线、暖暖气气片片、暖暖水水管管、电电器器开开关关等等有有碍碍设设标标与与观观测测的的障障碍碍物物,并并应应视视立立尺尺
20、需需要要离离开开墙墙(柱柱)面面和和地地面面一一定定距距离离。一一般般地地,墙墙、柱柱上上的的沉沉降降监监测测点点可可按按下下图所示的形式设置。图所示的形式设置。墙角沉降监测点作法墙角沉降监测点作法墙角沉降监测点作法墙角沉降监测点作法变形缝两侧沉降监测点作法变形缝两侧沉降监测点作法变形缝两侧沉降监测点作法变形缝两侧沉降监测点作法u 主要技术要求主要技术要求 对对特特级级、一一级级沉沉降降观观测测,应应使使用用DSZ05DSZ05或或DS05DS05型型水水准准仪仪、因因瓦瓦合合金金标标尺尺,按按光光学学测测微微法法观观测测;对对二二级级沉沉降降观观测测,应应使使用用DSlDSl或或DS05DS
21、05型型水水准准仪仪、因因瓦瓦合合金金标标尺尺,按按光光学学测测微微法法观观测测;对对三三级级沉沉降降观观测测,可可使使用用DS3DS3型型仪仪器器、区区格格式式木木质质标标尺尺,按按中中丝丝读读数数法法观观测测,亦亦可可使使用用DSlDSl、DS05DS05型型仪仪器器、因因瓦瓦合合金金标标尺,按光学测微法观测。尺,按光学测微法观测。各各等等级级变变形形观观测测的的技技术术要要求求应应符符合合表表1 1、2 2的的有有关关规规定定。表表2 2中中n n为测站数。为测站数。u 监测频率监测频率 沉沉降降观观测测的的周周期期和和观观测测时时间间,可可按按下下列列要要求求并并结结合合具具体体情情况
22、确定。况确定。1 1、建建筑筑物物施施工工阶阶段段的的观观测测,应应随随施施工工进进度度及及时时进进行行。一一般般建建筑筑,可可在在基基础础完完工工后后或或地地下下室室施施工工完完成成后后开开始始观观测测。大大型型、高高层层建建筑筑,可可在在基基础础垫垫层层或或基基础础底底部部完完成成后后开开始始观观测测。观观测测次次数数与与间间隔隔时时间间应应视视地地基基与与加加荷荷情情况况而而定定。民民用用建建筑筑可可每每加加高高1515层层观观测测一一次次;工工业业建建筑筑可可按按不不同同施施工工阶阶段段(如如回回填填基基坑坑、安安装装柱柱子子和和屋屋架架、砌砌筑筑墙墙体体、设设备备安安装装等等)分分别
23、别进进行行观观测。测。如建筑物均匀增高,应至少在增加荷载的如建筑物均匀增高,应至少在增加荷载的2525、5050、7575和和100100时各测一次。施工过程中如暂时停工,在停工时各测一次。施工过程中如暂时停工,在停工时及重新开工时应各观测一次。停工期间,可每隔时及重新开工时应各观测一次。停工期间,可每隔2 23 3个个月观测一次。月观测一次。2 2、在观测过程中,如有基础附近地面荷载突然增减、基、在观测过程中,如有基础附近地面荷载突然增减、基础四周大量积水、长时间连续降雨等情况,均应及时增加观础四周大量积水、长时间连续降雨等情况,均应及时增加观测次数。当建筑物突然发生大量沉降、不均匀沉降或严
24、重裂测次数。当建筑物突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重裂缝时,应立即进行逐日甚至一天数次的连续观测。缝时,应立即进行逐日甚至一天数次的连续观测。u 监测成果监测成果观测工作结束后,应提交下列成果:观测工作结束后,应提交下列成果:1 1、沉降观测成果表;沉降观测成果表;2 2、沉降观测点位分布图;、沉降观测点位分布图;3 3、v v t t -s s(沉降速度、时间、沉降量沉降速度、时间、沉降量)曲线图;曲线图;4 4、p p-t t -s s(荷载、时间、沉降量荷载、时间、沉降量)曲线图;曲线图;5 5、沉降观测分析报告。、沉降观测分析报告。u 沉降监测施测注意事项沉降监测施测注意事项 使使用
25、用的的水水准准仪仪、水水准准标标尺尺,在在监监测测项项目目开开始始前前应应进进行行检检验验,项目进行中也应定期检验。检验后应符合下列要求:项目进行中也应定期检验。检验后应符合下列要求:1 1、特特级级水水准准观观测测的的仪仪器器i i角角不不得得大大于于1010,一一、二二级级水水准准观观测测的的仪仪器器不不得得大大于于15 15,三三级级水水准准观观测测的的仪仪器器不不得得大大于于20 20。补补偿偿式式自自动动安安平平水水准准仪仪的的补补偿偿误误差差 a a 绝绝对对值值不不得得大大于于0.2 0.2。2 2、水水准准标标尺尺分分划划线线的的分分米米分分划划线线误误差差和和米米分分划划间间
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