建筑物變形觀測(cè)

測(cè)定建筑物及其地基在建筑物本身的荷載或受外力作用下，一定時(shí)間段內(nèi)所產(chǎn)生的變形量及其數(shù)據(jù)的分析和處理工作。內(nèi)容包括沉降、傾斜、位移、撓曲、風(fēng)振等變形觀測(cè)項(xiàng)目。其目的是監(jiān)視建筑物在施工過(guò)程中和竣工后，投入使用中的安全情況；驗(yàn)證地質(zhì)勘察資料和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的可靠程度；研究變形的原因和規(guī)律，以改進(jìn)設(shè)計(jì)理論和施工方法。

建筑物地基和基礎(chǔ)變形觀測(cè)內(nèi)容主要有：

基坑回彈測(cè)量在基坑開(kāi)挖前、中、后期，測(cè)出事先埋設(shè)在基底面上的觀測(cè)點(diǎn)，由于基坑開(kāi)挖引起的高程變化。開(kāi)挖前和開(kāi)挖后兩次的高程差為基坑的總回彈量。

地基分層沉降測(cè)量測(cè)出埋設(shè)在不同土層上的觀測(cè)點(diǎn)因荷載增加而引起的高程變化，以求得各土層的沉降量和受壓層的最大深度。

建筑物的沉降測(cè)量測(cè)出建筑物或基礎(chǔ)上的觀測(cè)點(diǎn)，因時(shí)間推移或因地基發(fā)生變化所引起的高程差異，比較不同周期的觀測(cè)值即得沉降量。

以上內(nèi)容都屬于以垂直位移為主的變形觀測(cè)，其方法是首先按建筑場(chǎng)地地形、地質(zhì)條件和對(duì)變形觀測(cè)的精度要求，合理布設(shè)變形控制網(wǎng)點(diǎn)(見(jiàn)工程控制測(cè)量)。在建筑物附近比較穩(wěn)固的位置埋設(shè)工作基點(diǎn)，直接用以測(cè)定建筑物上的觀測(cè)點(diǎn)的位移，盡可能在變形影響以外的穩(wěn)固位置埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)（檢查點(diǎn)），用以檢核工作基點(diǎn)本身的穩(wěn)固性(見(jiàn)地面沉降和水平位移觀測(cè))。工作基點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)一般都組成網(wǎng)形，用精密水準(zhǔn)測(cè)量的方法來(lái)施測(cè)和檢驗(yàn)。高程變化值的測(cè)定通常采用精密水準(zhǔn)方法，也可用液體靜力水準(zhǔn)儀、氣泡傾斜儀、電子水準(zhǔn)器等進(jìn)行測(cè)量。

建筑物上部變形觀測(cè)內(nèi)容主要有：

傾斜觀測(cè)測(cè)定建筑物頂部由于地基有差異沉降或受外力作用而產(chǎn)生的垂直偏差。通常在頂部和墻基設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，定期觀測(cè)其相對(duì)位移值，也可直接觀測(cè)頂部中心點(diǎn)相對(duì)于底部中心點(diǎn)的位移值，然后推算建筑物的傾斜度。

位移觀測(cè)測(cè)定建筑物因受側(cè)向荷載的影響而產(chǎn)生的水平位移量，觀測(cè)點(diǎn)的建立視工程情況和位移的方向而定。

裂縫觀測(cè)測(cè)出建筑物因基礎(chǔ)有局部不均勻沉降而使墻體出現(xiàn)的裂縫。一般在裂縫兩側(cè)設(shè)置觀測(cè)標(biāo)志，定期觀測(cè)其位置變化，以取得裂縫的大小和走向等資料。

撓度觀測(cè)測(cè)定建筑物受力后產(chǎn)生的撓曲程度。一般測(cè)定設(shè)置在建筑物垂直面內(nèi)不同高度觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于底點(diǎn)的水平位移值。

擺動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)觀測(cè)測(cè)定高層建筑物和高聳構(gòu)筑物在風(fēng)振、地震、日照等外力作用下的擺動(dòng)量和扭曲程度。

上述內(nèi)容多屬于以水平位移為主的變形觀測(cè)，其方法除在穩(wěn)定地區(qū)建立變形控制網(wǎng)，檢驗(yàn)工作基點(diǎn)或基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)固性外，通常使用測(cè)角前方交會(huì)法、經(jīng)緯儀投影法、觀測(cè)水平角法、激光準(zhǔn)直法和垂線觀測(cè)法等，來(lái)定期測(cè)定觀測(cè)點(diǎn)的位置變化。對(duì)于特定方向的水平位移，還可用視準(zhǔn)線法和引張線法進(jìn)行觀測(cè)。近年來(lái)，開(kāi)始應(yīng)用的近景攝影測(cè)量方法，對(duì)于測(cè)定地基基礎(chǔ)與建筑物沉降、建筑物傾斜、測(cè)求裂縫參數(shù)、模型變形狀態(tài)參數(shù)，以及建筑機(jī)械構(gòu)件變形的檢驗(yàn)等方面都有一定的效果。近景攝影測(cè)量通常使用攝影經(jīng)緯儀、普通攝影機(jī)或高速攝影機(jī)，按正直、等偏、交向等攝影方式，可在一定時(shí)間段或瞬間連續(xù)記錄建筑物和試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拇罅奎c(diǎn)位變形信息。并使用立體坐標(biāo)量測(cè)儀、電子計(jì)算機(jī)、精密立體測(cè)圖儀或解析測(cè)圖儀，按解析法或模擬解析法，測(cè)定觀測(cè)點(diǎn)隨時(shí)間所產(chǎn)生的二維或三維相對(duì)變形量。所攝得的像片，作為檔案資料還可在其他任何時(shí)候進(jìn)行檢核量測(cè)。

變形觀測(cè)的數(shù)據(jù)處理與分析首先，將觀測(cè)成果進(jìn)行初步整理，再以時(shí)間或荷載為橫坐標(biāo)，以累計(jì)變形量為縱坐標(biāo)，繪制各種變形過(guò)程線，以便初步了解變形的幅度、趨勢(shì)和建筑物的安全情況。其次，要對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行歸納和分析。通常采用回歸分析的方法，先選擇合適的擬合方法，再按最小二乘法與統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的原理求得回歸方程，從而找出變形的規(guī)律性。由此方程即可根據(jù)各個(gè)自變量來(lái)推求所需因變量(即變形值)，以推算、預(yù)報(bào)今后的變形情況，研究應(yīng)采取的措施。對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)穩(wěn)固性的檢驗(yàn)，在有固定的起算點(diǎn)時(shí)，用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的方法，根據(jù)定期重復(fù)觀測(cè)的結(jié)果，用最小二乘法計(jì)算各點(diǎn)的離差矢量,進(jìn)行F（兩個(gè)正態(tài)母體的方差是否相等）檢驗(yàn)，以判斷水準(zhǔn)點(diǎn)高程的變化是由于水準(zhǔn)點(diǎn)的升降還是由于觀測(cè)的誤差所引起。在沒(méi)有固定的起算點(diǎn)時(shí)，采用秩虧自由網(wǎng)平差方法計(jì)算各點(diǎn)的位移值，根據(jù)定期重復(fù)觀測(cè)成果，判斷其穩(wěn)定性。

隨著高大建筑的增多和古建筑的維修，變形觀測(cè)工作愈來(lái)愈受到人們的重視。變形控制網(wǎng)的布設(shè)，已在研究應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論和方法；觀測(cè)方法除了沿用一些行之有效的傳統(tǒng)觀測(cè)儀器和方法外，將逐步應(yīng)用全能激光測(cè)量?jī)x、自動(dòng)垂直儀、電子測(cè)斜儀、位移攝影探索器等光電、電子儀器和攝影測(cè)量技術(shù)，使測(cè)量過(guò)程日趨自動(dòng)化；觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理，已廣泛應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)檢驗(yàn)點(diǎn)位的穩(wěn)定性，由單一變量統(tǒng)計(jì)分析發(fā)展到多變量動(dòng)態(tài)的定性定量統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)建筑物的安全將提供更可靠的預(yù)測(cè)與預(yù)報(bào)。