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【摘 要】 随着市场经济的快速发展，高层建筑物在城市几乎是随处可见，高层建筑物变形现象在自然界中是普遍存在的，其实不仅是高层建筑物，无论什么东西在各种载体和一些外力的作用下，都会发生一定的变形。因此，本文就建筑物变形监测的概念入手，介绍了建筑物变形的主要原因，并主要对其城市建筑物变形监测方法技术与流程进行了分析探讨，以利在工作中类似情况发生时采取有效的措施，预防质量事故发生、减少损失。
【关键词】 城市建筑物；变形；监测；方法技术
引言：
随着社会的不断进步，物质文明的极大提高及建筑设计施工技术水平的日臻成熟完善，也因土地资源日渐减少与人口增长之间日益突出的矛盾，也使得高层及超高层建（构）筑物越来越多。在高层建筑物的建设中，从工程施工到竣工，以及建成后的运营期间都要不断地对工程建筑物进行监测，以便掌握工程建筑物变形的一般规律，及时发现问题，及时分析原因采取措施，保证工程建筑物的安全。
一、建筑物变形监测的概念
当建筑物在建造过程中或建成后，由于地面是软质或弹性物质，建筑物是一个整体，其密度比地面土质的密度大得多，这就必然导致建筑物在建造时或建完后下沉。如果该建筑物作为一个整体均匀地沉降，则其不会发生倾斜或裂缝：反之，该建筑物产生不均匀沉降（差异沉降），则该建筑物必然产生倾斜。变形测量就是监测建筑物是否产生不均匀沉降，沉降量值有多大以及沉降的发生是施工本身造成的原因，还是由于地质原因产生不均匀沉降而造或的，从而评价施工单位对建筑物施工的质量优劣【1】。
二、建筑物变形的主要原因
1、地质资料不准确
有的地质资料是参考相邻场地地质情况得出的数据；有的钻探钻孔间距过大；有的钻探深度不够；有的场地地层变化复杂。
2、基础设计形式不统一
采用多种基础形式混合，由于不同的基础形式所提供的支承力不同，如摩擦桩主要是靠土体的抗剪强度，支承桩主要是靠土体的抗压强度，而土体是各向异性的，使基础在荷载作用下变形程度不同；建筑物体形复杂，荷载差异大；基础落在不同土质上等。
3、基础施工达不到设计和规范要求
施工验槽（坑）时没有进行土体原位试验，仅凭经验判断，使建筑物未落在设计持力层上；或基槽（坑）原土被扰动、超挖以及施工时淤泥、松土未清理或者基底清理未达施工规范要求。
三、城市建筑物变形监测方法技術与流程
建筑变形测量工作开始前，应根据建筑地基基础设计的等级和要求、变形类型、测量目的、任务要求以及测区条件进行施测方案设计，确定变形测量的内容、精度级别、基准点与变形点布设方案、观测周期、仪器设备及检定要求、观测与数据处理方法、提交成果内容等，编写技术设计书或施测方案。
1、参考的技术标准及监测点的布设
本文实例建筑物变形监测参考的主要技术标准为《工程测量规范》（GB50026-2007）和《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）。依据《工程测量规范》要求，并考虑现场情况，采用的沉降监测等级为二等（相应于国家水准测量一等精度），沉降监测点高程中误差≤±0.5mm，相邻沉降监测点高差中误差≤±0.3mm。
依据《工程测量规范》要求，沉降监测基准点的点位应选择在远离变形区域的永久性建筑物上或埋设永久性标志，点数不少于三个。本文变形监测高程基点为三个在工地北侧路边路灯的螺丝上，沉降观测点为基坑东侧已有建筑的西部外围，浅埋钢管水准标石。本次监测建筑物的外形见图1，建筑物的变形监测点布设在建筑物周围墙体上，点号A2至A6，并在相邻建筑物一侧墙体上布设了两个监测点A1和A7。
图1 建筑物变形监测点布设
2、建筑物变形监测的技术方法
2.1静态变形监测技术方法
2.1.1垂直位移监测技术方法
垂直位移监测一般使用水准测量、液体静力水准测量、三角高程测量和GPS高程测量等方法，同时也包括一些专用测量手段，如沉降仪、倾斜仪等。通常高程建筑进行沉降监测时会按照国家二等水准技术要求，运用高精度的仪器把监测点布设成附合水准路线或闭合环路线，并将它们联测到水准基点上。
三角高程测量法是指借助精密经纬仪或全站仪及相关设备，按几何三角测量原理，获取测站与监测点间高差的方法。随着精密三角高程测量技术的完善，其高程测量与几何水准的精度差距越来越小，精密三角高程测量能在一定程度上取代几何水准测量在高层建筑变形监测垂直位移方面的应用。
2.1.2倾斜监测技术方法
对于基础面积过小的城市，最简单的是悬吊垂球的方法，根据其偏差值直接测定建筑物的倾斜；若建筑物无法固定垂球，就可采用经纬仪投影、测水平角、光学垂准和激光铅直的方法来测定；还有就是通过测定建筑物基础相对沉陷的方法来计算建筑物的倾斜，这一般会采用水准测量的方法、液体静力水准测量方法以及气泡式倾斜仪测量法。
2.1.3水平位移监测技术方法
水平位移监测有很多种方法，最常用的有前方交会法、后方交会法、极坐标法、导线法、视准线法、引张线法等，宜根据条件选用适当的方法。对于直线形的建筑物，为了观测其横向位移，可采用视准线法；在城市的变形观测中，可采用极坐标法，其中正垂线法更适合于城市的水平位移监测；测角前方交会法、经纬仪投点法等方法可以用来判断高层建筑底部与顶部是否有位移产生、其中心的竖直轴线是否垂直。
2.1.4挠度监测技术方法
对于城市的挠度可有观测不同高度处的倾斜换算求得，也可采用激光准直仪观测的方法求得。对于高耸建（构）筑物竖直方向的挠度监测，及测定在不同高度上的几何中心或棱边等特殊点相对于底部几何中心或相应点的水平位移，并将这些点在其扭曲方向的铅垂面上的投影绘成曲线——挠度曲线。这可使用测角前方交会法、极坐标法或垂线法。 2.1.5日照变形监测技术方法
城市高层建筑由于其高度，导致其不同高度的不同部位受阳光照射后的变形量也不一样。日照变形监测应该在强光时段进行，而且还应该测定建筑物上部阴阳两面由于温差引起的偏移量和变形规律。当利用建筑物内部竖向通道观测时，应采用激光铅直仪观测；当从建筑物或单柱外部观测时，可采用测角前方交会或方向差交会法；对于单柱的观测，按不同测量条件，可选用经纬仪投点法，测顶部观测点与底部观测点之间的夹角法或极坐标法【2】。
2.2动态变形监测技术方法
动态变形监测一般只在高层或超城市变形监测中才需要，JBJ8-2007《建筑变形测量规范》中要求：风振观测应在高层、超城市受强风作用的时间阶段同步测定建筑物的顶部风速、风向和墙面风压以及顶部的水平位移，获得风压分布、梯形系数及风振系数。风振变形监测一般有以下方法：
2.2.1激光位移计自动测记法
当位移计发射激光时，从测试室的光线示波器上可直接获取位移图像及有关参数。
2.2.2长周期拾振器测记法
将拾振器设在建筑物顶部天面中间，由测试室内的光线示波器记录观测结果。
2.2.3加速计法
将加速度传感器安装在建筑物顶部，测定建筑物在振动时的加速度，通过加速度积分求解位移值。
2.2.4GPS差分载波相位法
将一台GPS接收机安置在距待测建筑物一段距离且相对稳定的基准站上，另一台接收机的天线安装在待测建筑物楼顶。接收机周围5度以上应无建筑物遮挡或反射物。两台接收机同步记录15-20min数据作为一测段。具体测段数视要求确定。通过专门软件对接收的数据进行动态差分后处理，根据获得的WGS-84大地坐标即可求得相应位移值。
2.2.5雙轴自动电子测斜仪（电子水枪）测记法
测试位置应选在振动敏感的位置，仪器X轴与Y轴（水枪方向）与建筑物的纵横轴线一致，并用罗盘定向，根据观测数据计算出建筑物的振动周期和顶部水平位移值。
2.2.6经纬仪测角前方交会法或方向差交会法
该法适应于在缺少自动测记设备和观测要求不高时的建筑物顶部水平位移的测定，但作业中应采取措施防止仪器受到强风影响【3】。
3、建筑物变形监测周期设计
基础施工的相邻地基沉降观测，在基坑降水时和基坑土开挖过程中每天观测一次。混凝土底板浇完10天以后，可每2-3天观测一次，直至地下室顶板完工和水位恢复。在施工阶段，观测次数与间隔时间应视地基与加荷情况而定，可按回填基坑、安装柱子和屋架、砌筑墙体、设备安装等不同施工阶段分别进行观测。若建筑施工均匀增高，应至少在增加荷载的25%、50%、75%和100%时各测一次。本次监测周期分为五个阶段：
阶段一：基坑开挖阶段，每天监测一次；
阶段二：临近主楼西侧基坑-9.6m至-14.0m，每天监测一次；
阶段三：地下二层取土至地上钢架结构施工，每天监测一次；
阶段四：地上钢架结构施工至封顶，每月监测一次，后期半年监测一次；
阶段五：封顶至竣工，监测一次。
4、建筑物变形监测成果的分析处理
每次观测结束后，除紧急情况需要随时处置以外，要对获得的数据剔除粗差后进行平差和处理，并计算各种变形量。在平差的基础上，应进行变形分析，对引起变形的原因做出分析和解释，以图表和数据报表的形式，对变形的发展趋势进行预报，以利防患于未然。
四、结束语
总而言之，建筑物的变形是不可避免的，而在对建筑物变形监测的过程当中，也会出现一些不可预测的阻力，这个时候就需要我们重视城市建筑物的变形监测，同时运用有效的监测方法，结合建筑物的实际情况，采取针对性的监测措施，以此来防止建筑物变形的发生，提高质量安全。唯有如此，才能够实现良好的监测效果，才可以为以后的变形监测提供可参考的数据。
参考文献：
[1]高宁，崔希民，高彩云.高层建筑物沉降变形的灰线性预测[J].测绘科学.2012（03）：96-98.
[2]李保平，潘国兵.变形监测[M]成都：西南交通大学出版社.2012年
[3]黄声享，尹晖，蒋征.变形监测数据处理[M]武汉：武汉大学出版社.2010年
【关键词】 城市建筑物；变形；监测；方法技术
引言：
随着社会的不断进步，物质文明的极大提高及建筑设计施工技术水平的日臻成熟完善，也因土地资源日渐减少与人口增长之间日益突出的矛盾，也使得高层及超高层建（构）筑物越来越多。在高层建筑物的建设中，从工程施工到竣工，以及建成后的运营期间都要不断地对工程建筑物进行监测，以便掌握工程建筑物变形的一般规律，及时发现问题，及时分析原因采取措施，保证工程建筑物的安全。
一、建筑物变形监测的概念
当建筑物在建造过程中或建成后，由于地面是软质或弹性物质，建筑物是一个整体，其密度比地面土质的密度大得多，这就必然导致建筑物在建造时或建完后下沉。如果该建筑物作为一个整体均匀地沉降，则其不会发生倾斜或裂缝：反之，该建筑物产生不均匀沉降（差异沉降），则该建筑物必然产生倾斜。变形测量就是监测建筑物是否产生不均匀沉降，沉降量值有多大以及沉降的发生是施工本身造成的原因，还是由于地质原因产生不均匀沉降而造或的，从而评价施工单位对建筑物施工的质量优劣【1】。
二、建筑物变形的主要原因
1、地质资料不准确
有的地质资料是参考相邻场地地质情况得出的数据；有的钻探钻孔间距过大；有的钻探深度不够；有的场地地层变化复杂。
2、基础设计形式不统一
采用多种基础形式混合，由于不同的基础形式所提供的支承力不同，如摩擦桩主要是靠土体的抗剪强度，支承桩主要是靠土体的抗压强度，而土体是各向异性的，使基础在荷载作用下变形程度不同；建筑物体形复杂，荷载差异大；基础落在不同土质上等。
3、基础施工达不到设计和规范要求
施工验槽（坑）时没有进行土体原位试验，仅凭经验判断，使建筑物未落在设计持力层上；或基槽（坑）原土被扰动、超挖以及施工时淤泥、松土未清理或者基底清理未达施工规范要求。
三、城市建筑物变形监测方法技術与流程
建筑变形测量工作开始前，应根据建筑地基基础设计的等级和要求、变形类型、测量目的、任务要求以及测区条件进行施测方案设计，确定变形测量的内容、精度级别、基准点与变形点布设方案、观测周期、仪器设备及检定要求、观测与数据处理方法、提交成果内容等，编写技术设计书或施测方案。
1、参考的技术标准及监测点的布设
本文实例建筑物变形监测参考的主要技术标准为《工程测量规范》（GB50026-2007）和《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）。依据《工程测量规范》要求，并考虑现场情况，采用的沉降监测等级为二等（相应于国家水准测量一等精度），沉降监测点高程中误差≤±0.5mm，相邻沉降监测点高差中误差≤±0.3mm。
依据《工程测量规范》要求，沉降监测基准点的点位应选择在远离变形区域的永久性建筑物上或埋设永久性标志，点数不少于三个。本文变形监测高程基点为三个在工地北侧路边路灯的螺丝上，沉降观测点为基坑东侧已有建筑的西部外围，浅埋钢管水准标石。本次监测建筑物的外形见图1，建筑物的变形监测点布设在建筑物周围墙体上，点号A2至A6，并在相邻建筑物一侧墙体上布设了两个监测点A1和A7。
图1 建筑物变形监测点布设
2、建筑物变形监测的技术方法
2.1静态变形监测技术方法
2.1.1垂直位移监测技术方法
垂直位移监测一般使用水准测量、液体静力水准测量、三角高程测量和GPS高程测量等方法，同时也包括一些专用测量手段，如沉降仪、倾斜仪等。通常高程建筑进行沉降监测时会按照国家二等水准技术要求，运用高精度的仪器把监测点布设成附合水准路线或闭合环路线，并将它们联测到水准基点上。
三角高程测量法是指借助精密经纬仪或全站仪及相关设备，按几何三角测量原理，获取测站与监测点间高差的方法。随着精密三角高程测量技术的完善，其高程测量与几何水准的精度差距越来越小，精密三角高程测量能在一定程度上取代几何水准测量在高层建筑变形监测垂直位移方面的应用。
2.1.2倾斜监测技术方法
对于基础面积过小的城市，最简单的是悬吊垂球的方法，根据其偏差值直接测定建筑物的倾斜；若建筑物无法固定垂球，就可采用经纬仪投影、测水平角、光学垂准和激光铅直的方法来测定；还有就是通过测定建筑物基础相对沉陷的方法来计算建筑物的倾斜，这一般会采用水准测量的方法、液体静力水准测量方法以及气泡式倾斜仪测量法。
2.1.3水平位移监测技术方法
水平位移监测有很多种方法，最常用的有前方交会法、后方交会法、极坐标法、导线法、视准线法、引张线法等，宜根据条件选用适当的方法。对于直线形的建筑物，为了观测其横向位移，可采用视准线法；在城市的变形观测中，可采用极坐标法，其中正垂线法更适合于城市的水平位移监测；测角前方交会法、经纬仪投点法等方法可以用来判断高层建筑底部与顶部是否有位移产生、其中心的竖直轴线是否垂直。
2.1.4挠度监测技术方法
对于城市的挠度可有观测不同高度处的倾斜换算求得，也可采用激光准直仪观测的方法求得。对于高耸建（构）筑物竖直方向的挠度监测，及测定在不同高度上的几何中心或棱边等特殊点相对于底部几何中心或相应点的水平位移，并将这些点在其扭曲方向的铅垂面上的投影绘成曲线——挠度曲线。这可使用测角前方交会法、极坐标法或垂线法。 2.1.5日照变形监测技术方法
城市高层建筑由于其高度，导致其不同高度的不同部位受阳光照射后的变形量也不一样。日照变形监测应该在强光时段进行，而且还应该测定建筑物上部阴阳两面由于温差引起的偏移量和变形规律。当利用建筑物内部竖向通道观测时，应采用激光铅直仪观测；当从建筑物或单柱外部观测时，可采用测角前方交会或方向差交会法；对于单柱的观测，按不同测量条件，可选用经纬仪投点法，测顶部观测点与底部观测点之间的夹角法或极坐标法【2】。
2.2动态变形监测技术方法
动态变形监测一般只在高层或超城市变形监测中才需要，JBJ8-2007《建筑变形测量规范》中要求：风振观测应在高层、超城市受强风作用的时间阶段同步测定建筑物的顶部风速、风向和墙面风压以及顶部的水平位移，获得风压分布、梯形系数及风振系数。风振变形监测一般有以下方法：
2.2.1激光位移计自动测记法
当位移计发射激光时，从测试室的光线示波器上可直接获取位移图像及有关参数。
2.2.2长周期拾振器测记法
将拾振器设在建筑物顶部天面中间，由测试室内的光线示波器记录观测结果。
2.2.3加速计法
将加速度传感器安装在建筑物顶部，测定建筑物在振动时的加速度，通过加速度积分求解位移值。
2.2.4GPS差分载波相位法
将一台GPS接收机安置在距待测建筑物一段距离且相对稳定的基准站上，另一台接收机的天线安装在待测建筑物楼顶。接收机周围5度以上应无建筑物遮挡或反射物。两台接收机同步记录15-20min数据作为一测段。具体测段数视要求确定。通过专门软件对接收的数据进行动态差分后处理，根据获得的WGS-84大地坐标即可求得相应位移值。
2.2.5雙轴自动电子测斜仪（电子水枪）测记法
测试位置应选在振动敏感的位置，仪器X轴与Y轴（水枪方向）与建筑物的纵横轴线一致，并用罗盘定向，根据观测数据计算出建筑物的振动周期和顶部水平位移值。
2.2.6经纬仪测角前方交会法或方向差交会法
该法适应于在缺少自动测记设备和观测要求不高时的建筑物顶部水平位移的测定，但作业中应采取措施防止仪器受到强风影响【3】。
3、建筑物变形监测周期设计
基础施工的相邻地基沉降观测，在基坑降水时和基坑土开挖过程中每天观测一次。混凝土底板浇完10天以后，可每2-3天观测一次，直至地下室顶板完工和水位恢复。在施工阶段，观测次数与间隔时间应视地基与加荷情况而定，可按回填基坑、安装柱子和屋架、砌筑墙体、设备安装等不同施工阶段分别进行观测。若建筑施工均匀增高，应至少在增加荷载的25%、50%、75%和100%时各测一次。本次监测周期分为五个阶段：
阶段一：基坑开挖阶段，每天监测一次；
阶段二：临近主楼西侧基坑-9.6m至-14.0m，每天监测一次；
阶段三：地下二层取土至地上钢架结构施工，每天监测一次；
阶段四：地上钢架结构施工至封顶，每月监测一次，后期半年监测一次；
阶段五：封顶至竣工，监测一次。
4、建筑物变形监测成果的分析处理
每次观测结束后，除紧急情况需要随时处置以外，要对获得的数据剔除粗差后进行平差和处理，并计算各种变形量。在平差的基础上，应进行变形分析，对引起变形的原因做出分析和解释，以图表和数据报表的形式，对变形的发展趋势进行预报，以利防患于未然。
四、结束语
总而言之，建筑物的变形是不可避免的，而在对建筑物变形监测的过程当中，也会出现一些不可预测的阻力，这个时候就需要我们重视城市建筑物的变形监测，同时运用有效的监测方法，结合建筑物的实际情况，采取针对性的监测措施，以此来防止建筑物变形的发生，提高质量安全。唯有如此，才能够实现良好的监测效果，才可以为以后的变形监测提供可参考的数据。
参考文献：
[1]高宁，崔希民，高彩云.高层建筑物沉降变形的灰线性预测[J].测绘科学.2012（03）：96-98.
[2]李保平，潘国兵.变形监测[M]成都：西南交通大学出版社.2012年
[3]黄声享，尹晖，蒋征.变形监测数据处理[M]武汉：武汉大学出版社.2010年