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摘要：在建筑工程中，高屋建筑变形监测是判别建筑物的质量、保证建筑物永固安全的必备步骤。本文就高层建筑物沉降变形监测方案的实施进行了探讨，详细介绍了高层沉降建筑物变形监测的基本原理，并结合了具体的工程实例阐述了高层建筑物沉降变形监测的方案设计过程，以期能为高层建筑物的沉降变形监测方案的实施提供参考。
关键词：高层建筑物；沉降变形；监测方案
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，同时，也因土地资源日渐减少与人口增长之间日益突出的矛盾，高层及超高层建筑物越来越多。为了保证建筑物的顺利施工和施工后的安全运营，有必要设计一个合理、可行的变形监测方案，这就有必要使用到沉降观测。本文就高层建筑物沉降变形监测方案的实施进行了探讨，以期能为高层建筑物的沉降变形监测方案的实施提供参考。
1 建筑物变形的原因
建筑物的变形主要是由两方面的原因引起的。一是自然条件变化，即建筑物地基的工程地质、水文地质、土壤的物理性质、大气温度等发生改变。二是建筑物本身的原因，即建筑物本身的荷重、建筑物的结构、形式及动荷载的作用。此外，由于勘测设计、施工以及运营管理工作做得不合理，也会引起建筑物产生额外的变形。
2 建筑物变形的类型
工程建筑物的变形按其类型来区分，可以分为静态变形和动态变形。静态变形通常是指变形观测的结果只表示在某一期间内的变形值，即它只是时间的函数；动态变形是指在外力影响下而产生的变形，故它是以外力为函数来表示动态系统对于时间的变化，其观测结果表示建筑物在某个时刻的瞬时变形。
3 工程建筑物变形观测方案设计
3.1 工程建筑物变形观测的过程
1）筹备工作
设计单位要编写一个实施观测工作的技术任务书。其中包括水准标石和沉降标志的布设方案，确定沉降的相对精度指标及观测周期和观测期限。承担观测工作的测量单位要根据技术任务书编写测量工作计划，计划必须包括：水准标石的布设略图及其类型、沉降标志的结构及其固定方法、水准测量线路略图、精度估算和观测方法以及平差计算方法。
2）外业布点、观测及成果处理
工作计划确定后，就要埋设高程控制标志和沉降标志。为此要沿测区的所有水准标石敷设水准路线，而水准标石的高程应在国家高程系统中确定。因此，要在这些水准标石和最近的一个国家高程点之间敷设水准路线。在测区建立高程控制之后，开始建筑物的沉降观测，对沉降标志进行水准测量的同时要测量建筑物体的温度，确定地下水位及其化学成分，以及获取对产生沉降原因能够做出正确解释的许多其他数据。在一期外业观测结束之后，要编绘标有水准标石和沉降标志之间的高差和距离的水准路线略图，计算闭合环的闭合差。如果闭合差在限差之内，则可以对线路进行平差，评定外业观测精度，并计算沉降速度。
3）建筑物沉降和地基相对变形的确定
最后的工作是编制标志的高程和沉降一览表，并附简短说明。有关建筑物地基沉降和变形的资料还要补充建筑物的温度和地下水位的波动曲线图，以及建筑物基础和墙壁的目视观测成果。
3.2观测网点的布设方案
变形观测网是由水准基点和观测点组成。水准基点是沉降观测的基准点，是测定设置在变形区的观测点垂直位移的依据，它的构造与布设必须保证能够稳定不变和长期保存。
3.3 变形观测成果的精度评定
沉降监测的精度取决于监测目的、建筑物的结构和基础类型。为实用目的观测值的中误差不应超过变形允许值的1/20～1/10；如果是为了研究变形的过程，则其中误差比上述数值更小，通常采用“以当时可能达到的最高精度”确定变形观测精度。
水准测量成果的精度评定目的为：
1）确定观测精度是否达到规定的要求；
2）及时发现粗差；
3）计算水准路线的中误差和环线闭合差；
4）为变形观测分析提供可靠的数据。
3.4 沉降观测自始至终要遵循“五定”原则
“五定”即沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物的沉降观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施可以尽量减少观测误差，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果与首次观测的结果具有可比性，使所观测的沉降量更真实。
3.5 施测要求
仪器、设备的操作方法与观测程序要正确。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，必要时经计量单位予以鉴定。连续使用3～6个月后重新对所用仪器、设备进行检校。
在观测过程中，操作人员要相互配合，工作协调一致，认真仔细，做到步步有校核。
3.6 观测中的注意事项
严格按测量规范的要求施测；前后视观测最好用同一水平尺；各次观测必须按照固定的观测路线进行；观测时要避免阳光直射，且各观测环境基本一致；成像清晰、稳定时再读数；随时观测，随时检核计算，观测时要一气呵成；在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动；将各次所观测沉降情况及时反馈有关部门，当建筑物每天（24h）连续沉降量超过1mm时应停止施工，会同有关部门采取应急措施。
4 工程应用
4.1 工程概况
某办公楼，长56.4m，高75.62m，为钢筋混凝土结构，1994年竣工，现拟进行外部装修，考虑到结构的稳定性问题，需要对其进行沉降变形监测。
4.2 基准点与观测点的布设
工程建筑物的沉降观测是根据埋设在它们附近较为稳定的基准点进行的。基准点要埋设在沉降影响范围以外，或设在已建多年、基础稳定的建筑物墙角上。办公楼长56.4m，高75.62m。在大楼四周，距主楼50～100m处的固定地物上布点，或打5m深的钻孔，下钢筒桩，作为固定的水准基准点，该水准基点在一个独立的高程水准网中，并在主楼四角上镶4根钢钉，作为主楼的目标观测点。本监测方案中设有4个水准基点、4个目标观测点。水准基点编号为BM1，BM2，BM3及BM4，目标观测点编号为M1，M2，M3及M4，具体见图1。
关键词：高层建筑物；沉降变形；监测方案
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，同时，也因土地资源日渐减少与人口增长之间日益突出的矛盾，高层及超高层建筑物越来越多。为了保证建筑物的顺利施工和施工后的安全运营，有必要设计一个合理、可行的变形监测方案，这就有必要使用到沉降观测。本文就高层建筑物沉降变形监测方案的实施进行了探讨，以期能为高层建筑物的沉降变形监测方案的实施提供参考。
1 建筑物变形的原因
建筑物的变形主要是由两方面的原因引起的。一是自然条件变化，即建筑物地基的工程地质、水文地质、土壤的物理性质、大气温度等发生改变。二是建筑物本身的原因，即建筑物本身的荷重、建筑物的结构、形式及动荷载的作用。此外，由于勘测设计、施工以及运营管理工作做得不合理，也会引起建筑物产生额外的变形。
2 建筑物变形的类型
工程建筑物的变形按其类型来区分，可以分为静态变形和动态变形。静态变形通常是指变形观测的结果只表示在某一期间内的变形值，即它只是时间的函数；动态变形是指在外力影响下而产生的变形，故它是以外力为函数来表示动态系统对于时间的变化，其观测结果表示建筑物在某个时刻的瞬时变形。
3 工程建筑物变形观测方案设计
3.1 工程建筑物变形观测的过程
1）筹备工作
设计单位要编写一个实施观测工作的技术任务书。其中包括水准标石和沉降标志的布设方案，确定沉降的相对精度指标及观测周期和观测期限。承担观测工作的测量单位要根据技术任务书编写测量工作计划，计划必须包括：水准标石的布设略图及其类型、沉降标志的结构及其固定方法、水准测量线路略图、精度估算和观测方法以及平差计算方法。
2）外业布点、观测及成果处理
工作计划确定后，就要埋设高程控制标志和沉降标志。为此要沿测区的所有水准标石敷设水准路线，而水准标石的高程应在国家高程系统中确定。因此，要在这些水准标石和最近的一个国家高程点之间敷设水准路线。在测区建立高程控制之后，开始建筑物的沉降观测，对沉降标志进行水准测量的同时要测量建筑物体的温度，确定地下水位及其化学成分，以及获取对产生沉降原因能够做出正确解释的许多其他数据。在一期外业观测结束之后，要编绘标有水准标石和沉降标志之间的高差和距离的水准路线略图，计算闭合环的闭合差。如果闭合差在限差之内，则可以对线路进行平差，评定外业观测精度，并计算沉降速度。
3）建筑物沉降和地基相对变形的确定
最后的工作是编制标志的高程和沉降一览表，并附简短说明。有关建筑物地基沉降和变形的资料还要补充建筑物的温度和地下水位的波动曲线图，以及建筑物基础和墙壁的目视观测成果。
3.2观测网点的布设方案
变形观测网是由水准基点和观测点组成。水准基点是沉降观测的基准点，是测定设置在变形区的观测点垂直位移的依据，它的构造与布设必须保证能够稳定不变和长期保存。
3.3 变形观测成果的精度评定
沉降监测的精度取决于监测目的、建筑物的结构和基础类型。为实用目的观测值的中误差不应超过变形允许值的1/20～1/10；如果是为了研究变形的过程，则其中误差比上述数值更小，通常采用“以当时可能达到的最高精度”确定变形观测精度。
水准测量成果的精度评定目的为：
1）确定观测精度是否达到规定的要求；
2）及时发现粗差；
3）计算水准路线的中误差和环线闭合差；
4）为变形观测分析提供可靠的数据。
3.4 沉降观测自始至终要遵循“五定”原则
“五定”即沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物的沉降观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施可以尽量减少观测误差，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果与首次观测的结果具有可比性，使所观测的沉降量更真实。
3.5 施测要求
仪器、设备的操作方法与观测程序要正确。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，必要时经计量单位予以鉴定。连续使用3～6个月后重新对所用仪器、设备进行检校。
在观测过程中，操作人员要相互配合，工作协调一致，认真仔细，做到步步有校核。
3.6 观测中的注意事项
严格按测量规范的要求施测；前后视观测最好用同一水平尺；各次观测必须按照固定的观测路线进行；观测时要避免阳光直射，且各观测环境基本一致；成像清晰、稳定时再读数；随时观测，随时检核计算，观测时要一气呵成；在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动；将各次所观测沉降情况及时反馈有关部门，当建筑物每天（24h）连续沉降量超过1mm时应停止施工，会同有关部门采取应急措施。
4 工程应用
4.1 工程概况
某办公楼，长56.4m，高75.62m，为钢筋混凝土结构，1994年竣工，现拟进行外部装修，考虑到结构的稳定性问题，需要对其进行沉降变形监测。
4.2 基准点与观测点的布设
工程建筑物的沉降观测是根据埋设在它们附近较为稳定的基准点进行的。基准点要埋设在沉降影响范围以外，或设在已建多年、基础稳定的建筑物墙角上。办公楼长56.4m，高75.62m。在大楼四周，距主楼50～100m处的固定地物上布点，或打5m深的钻孔，下钢筒桩，作为固定的水准基准点，该水准基点在一个独立的高程水准网中，并在主楼四角上镶4根钢钉，作为主楼的目标观测点。本监测方案中设有4个水准基点、4个目标观测点。水准基点编号为BM1，BM2，BM3及BM4，目标观测点编号为M1，M2，M3及M4，具体见图1。