论高层建筑物的变形监测与精度分析

梁柱信

（长江三峡勘测研究院有限公司，湖北 武汉 430074）

现代高层建筑物越来越多也越来越高，其安全监测变得越来越重要，同时，结构尺寸的复杂及场地窄小造成不利的检测环境，随着施工速度的加快和工艺的不断改进，对高层建筑物的形变监测也提出了更高的要求。对于新的监测要求，传统的方法、仪器都不能满足变形检测的要求，所以，研究新的变形监测方法就显得意义重大了。

1.关于变形监测的概述

高层建筑物变形监测的一个直接目的就是对高层建筑物的运营状态进行安全监控、评估和预测。但通常因高层建筑项目本身就是一项复杂的系统工程，并且每个项目的情况都不尽相同，各个项目具有自身的特殊性，所以想要直接用原始数据评估和反馈建筑物的变形是不大现实的。故对高层建筑的变形规律进行研究，做好高层建筑物的安全监测就很有必要了。

2.变形观测的特点

严密地组织数据分析和处理。有许多变形体的变形均比较小，有时测量误差与变形在同一数量级，所以，要对变形数据进行仔细的、严格的分析，甚至可以运用一些比较好的办法从含有观测误差的观测数值中找出变形信息。

变形观测的精度技术要求高。与其他测量相比，变形观测要求的精度比较高。处于实用的目的，一般要求精度要达到1mm。在对高层建筑物的变形观测中，为了真实地反映出建筑物自身的变形情况，测量的误差要求小于变形量的1/10～1/20。

和其他多学科相联系。变形观测工作不仅需要测量知识，还需要与动力学工程和土木工程等学科知识反复观测。变形观测必须在间隔一定的时间内进行反复观测，只有多次的重复观测，才能从高程的变化和观测点坐标中发现变形。

变形检测的法律责任大。变形数据都是微小的变化，它要求监测人员一丝不苟地工作，在带有误差的观测数值中找出变形观测的规律，及时预报有危害的变形，使人们避免灾害，保证人民的生命与财产安全，故，变形观测责任非常重大。

3.变形监测方案设计和监测精度的确定

对高层建筑物作变形监测时，观测和测量得出的变形量一定要能客观地反映建（构）筑物的实际变形情况，要能预测出其变化的趋势，并将此作为检验成果质量的标准之一。一般情况下，变形观测的目的会对变形监测的精度起到决定作用。不同高层建筑物的变形监测的精度要求也会有差别，同一建筑物的不同时间及不同部位的观测精度也有差别。通常可按照以下方法来确定高层建筑物变形观测所采用的等级：（1）以高层建筑物最小变形值为依据；（2）以高层建筑物阶段平均变形量为依据；(3)以预估变形量或变形速度为依据；(4)以地基允许变形值为依据；(5)以某些固定值为依据。在实际观测过程中，主要是结合高层建筑物对地基的允许变形值来推算，这个值一般规范有规定，有的是建筑设计单位给定的。根据《建筑地基基础设计规范(GBJ7-89)》规定，可根据高层建筑物地基的允许变形值来推算出建筑物允许变形量，并由此确定应该采用的观测手段和相应的仪器设备。《基坑工程施工监测规范》DJ/TJ08-2001-2006规定，基坑工程施工对周围环境的监测要求，可分为四个等级。变形观测点有监测点和基准点，后者又包括稳定基准点和工作基点，它们在变形监测中都有各自的作用。布设基准点时应充分考虑测量工作的需要，但布设监测点就需要结合其他学科的知识，其位置应处于能够反映高层建筑物变形特征与变形明显处，例如：伸缩缝、沉降缝、新老建筑连接处两侧；工业厂要有房独立柱的基础；基础类型、荷载、埋深有明显不同处；多边形、圆形、高层建筑物纵横轴线的对称处；连接高层建筑中点、角点处，且每边的监测点数量宜有3个或更多。

前面已经说过，变形监测真正目的是为了及时的了解高层建筑物的变形情况，以对高层建筑物的使用安全性能进行评价，我们通常进行的静态变形监测主要包括沉降观测、水平位移观测、倾斜观测和裂缝观测，其使用的方法主要有常规地面测量方法、近景摄影测量方法和其他一些特定条件下所采用的测量方法。通常可用水准测量的方法和来进行沉降的观测。而对于深基坑开挖和高层建筑物的沉降观测，应按照国家二等水准技术要求施测，常用精密水准仪，将附合水准路线联测到水准基点上或将观测点布设成闭合环。观测时应做到固定观测人员、固定观测仪器、固定观测时间、固定观测路线，以防这些要素的变动而影响观测的精度。因观测现场的条件限制，实际观测过程中很难做到前后视距离相等，因而观测前一定要做好对观测仪器的检验校正工作，尤其是要重点检验仪器i角的误差与调焦误差。观测倾斜的方法也很多，高层建筑的基坑工程中，常用钻孔测斜仪对支护桩来进行倾斜观测；而观测上部结构的倾斜时，可用全站仪坐标测量法cap)、经纬仪投点法"等传统的测量方法。

4.资料整理和分析

变形观测资料的整理，就是将各种变形数值生成各种图表，如建筑物变形分布图、建筑物变形值过程线等。这些图表可用于初步了解建筑物的变形规律、状况，判断建筑物的运营是不是正常。变形观测资料的分析，包括分析产生变形的因果关系，验证变形是否存在，推求变形值同影响因素之间的数学关系。对于前者主要采用统计检验方法，对于后者，多采用回归分析方法，求得的函数关系称为回归方程。回归方程不仅可用来定量的分析变形的规律，还可以用来作变形预报。另外，还有对滑坡进行的滑坡观测等观测，对不同的观测对象与变形观测目的，变形观测的内容不相同。但是对于不同的观测体，其变形观测的主要内容是基本相同的。

结论。总之，高层建筑工程项目大多具有复杂性和特殊性，故在实际工作中难以直接运用变形监测原始数据对高层建筑物安全稳定状态进行评估和反馈，因而为了确保高层建筑的结构安全，我们工程测量人员一定要根据工程项目的具体情况，结合变形观测的具体要求，来选择科学合理的观测方法和手段，本着严谨、认真、负责的态度，做好测量和监测数据的记录及资料的整理分析工作，努力提高观测的精确度，对高层建筑物的安全稳定状态作出科学地评估，对其变形作出准确地预测，为改进建筑工程设计、施工方法和运营管理提供科学的依据，确保高层建筑的结构安全。

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