高層建筑物沉降觀測及其數據分析

【關鍵詞】高層建筑物；沉降觀測；數據分析 

　　1 高層建筑沉降觀測的基本特點 

　　為了能及時監(jiān)測高層建筑物的沉降狀況, 沉降觀測點一般在新建筑物進行基礎施工時或已有建筑物需要監(jiān)測時布設。新建建筑物布設沉降點時, 尚不能顧及沉降點周圍可能砌筑隔斷墻或鋪設管道設備等, 前期施工現場堆放物較多, 施工現場凌亂, 基礎沉降點容易被壓蓋或碰撞�，F場施工人員龐雜, 各工序人員不同, 交接協(xié)調工作如不及時, 沉降點就有被人為覆蓋或損毀的可能。如不及時進行觀測, 就會失去某一時段的沉降數據, 且無法恢復或重測。每次觀測完畢, 應及時處理數據, 以便及時發(fā)現問題解決問題。因此, 高層建筑沉降觀測具有以下特點: 

　　1.1 監(jiān)測環(huán)境復雜性, 障礙物多, 通視條件差; 

　　1.2 沉降點點位易受破壞, 影響沉降觀測的連續(xù)性; 

　　1.3 監(jiān)測工期較長, 人力物力消耗大; 

　　1.4 原始數據量大, 數據處理繁瑣; 

　　1.5 監(jiān)測的實時性和不可逆性。 

　　2 沉降觀測的原則 

　　沉降觀測的自始至終要遵循“五定”原則： 

　　所謂“五定”，即通常所說的沉降觀測依據的基準點、工作基點和被觀測物上的沉降觀測點，點位要穩(wěn)定；所用儀器、設備要穩(wěn)定；觀測人員要穩(wěn)定；觀測時的環(huán)境條件基本一致；觀測路線、鏡位、程序和方法要固定。以上措施在客觀上盡量減少觀測誤差的不定性，使所測的結果具有統(tǒng)一的趨向性，保證各次復測結果與首次觀測的結果可比性更一致，使所觀測的沉降量更真實。 

　　將各次觀測記錄整理檢查無誤后，進行平差計算，求出各次每個觀測點的高程值。從而確定出沉降量并統(tǒng)計表匯總。同時要計算出建筑物平均沉降量、平均沉降速率、各沉降點位沉降速率、基礎相對傾斜、相對彎曲和沉降點最大差異沉降量等重要數據。繪制沉降曲線圖。 

　　另外，利用EXCEL，通過公式定制，只要每次將觀測的日期和沉降點高程向相應單元格輸入（可設置自動連接或用鍵盤錄入），便可將本次沉降量和累計沉降量計算出來，并在圖表區(qū)域自動展繪沉降量曲線圖。無需手工繪制，準確美觀。同時可以求取回歸線性方程，根據回歸線性方程可以預報出監(jiān)測點的高程，以達到檢測目的。 

　　3 觀測點的布設 

　　3.1 確定觀測場地 

　　在確定觀測場地時, 首先應考慮觀測點位的長久性和易于觀測兩個因素。 如今的高層居民樓大多附帶有地下配套設施區(qū)域; 商業(yè)樓均要求有地下車庫, 在這些區(qū)域內布點既能完整地提供整個施工過程的沉降數據, 又能達到長期觀測的目的, 不但受施工影響小(有時需要施工方的密切配合) , 而且給觀測工作提供了一個良好的工作環(huán)境。 

　　3.2 沿軸線布點 

　　層面確定以后, 沿建筑物設計的軸線布點, 可隔線布設,也可隔行交叉布設, 有時還需要上下交叉(地上, 地下)布設。將點連成線, 以線構成網, 以網代表面, 才能控制住整幢大樓, 又給繪制各點位沉降曲線圖、各軸線的沉降剖面圖提供了方便 。 

　　3.3 在受力體上布點 

　　確定點位時, 應在線的主要受力體上布點。目前, 高層建筑物的結構多以框架結構為主, 附帶有框剪、框筒等常見的幾種結構形式。這幾種結構的建筑物, 它們的柱體、剪力墻、筒體均為受力體, 都可選擇觀測點。 

　　3.4 布設局部特征點 

　　整體網點選定后, 可根據建筑物本身的局部特征及設計方的要求來布設局部特征點, 通常主要注意以下三點。 

　　3.4.1 地質條件改變處 

　　對于兩種地質類型的變化處, 應增設特征點, 用于觀測區(qū)分不同地質類型的沉降差異。 

　　3.4.2 后澆帶 

　　后澆帶是施工過程中為消除差異沉降引起的基礎底板內力的一種方法。對于沉降觀測而言, 在后澆帶處布設特征點, 可以觀測因后澆帶的存在兩邊的自然沉降和差異。 

　　3.4.3 基礎形式改變處 

　　不同的基礎形式, 存在著不同的沉降結果, 在基礎形式改變處加布特征點, 可監(jiān)測兩種基礎形式的沉降差異及局部沉降。 

　　3.5 點位在受力體上的方向 

　　點位在圖紙上基本確定以后, 應根據建筑物的大小或根據觀測點的點數, 將其劃分為若干個觀測閉合環(huán), 然后按閉合環(huán)確定觀測點在受力體上的埋設方向, 以利于觀測的方便和提高觀測速度。 

　　4 數據處理及資料整理 

　　隨著計算機技術的廣泛應用，原始的沉降觀測數據記錄及數據處理采用 Microsoft Excel 2003進行整理并生成圖表，便于建立建筑沉降觀測數據庫，做到對建筑物的狀態(tài)進行及時和科學的管理。 

　　4.1 沉降觀測原始記錄 

　　鑒于沉降觀測記錄手簿與常規(guī)的水準手簿有所不同，結合工程實際，利用電子表格編制了用于沉降觀測水準記錄的表格。采用 A4幅面，便于工程資料歸檔。 

　　在表格相關單元格中輸入計算公式，例如，在單元格 B11 中輸入“=B10-B9” ；單元格 D11中輸入“=D10-D9”；在單元格B12中輸入“=B11-D11”；在單元格 I11中輸入“=I9-I10”；在單元格 J11中輸入“=J9-J10”；在單元格 K9 中輸入“=I9+＄K8＄-J9”；單元格 K10 中輸入“=I10+＄K8＄-J10”；在單元格K11 中輸入“=I11-J11”；在單元格 L11 中輸入“=（I11+J11）/2”。以下各測站采用復制功能，則單元格對應公式將隨之變動。這樣，觀測數據一經輸入，所有數據就可馬上準確計算出來。 

　　4.2 沉降觀測匯總成果表 

　　鑒于沉降觀測工程的特殊性， 將每次觀測數據及時整理并進行平差計算，求出每個觀測點的高程值，從而確定各點本期沉降量以及累計沉降量。 根據觀測數據，本人利用Excel編制沉降匯總表，只要每次在表中輸入本期各觀測點的高程，就會計算出本期沉降量以及累計沉降量。表中單元格D8 中輸入公式“=（C8-B8）*1000”，分別在本次下沉列復制此公式，在累計下沉列單元格G8中輸入公式“=（E8-B8）*1000”，分別在對應列中復制此公式即可很快計算出沉降量。 

　　4.3 用Excel繪制時間—沉降量曲線圖 

　　時間—沉降量曲線圖能夠形象直觀地反映建筑沉降變化趨勢。利用Excel對數據處理的強大功能，把沉降匯總表的格式作適當調整，亦能繪出好的沉降曲線圖。 

　　4.3.1 在 Excel 文檔中，分二列輸入表中數據，點擊常用工具欄中的“圖表向導”→在“標準類型”選項卡中選“折線圖”，然后點擊“子圖表類型”中的“數據點折線圖”→“下一步”。 

　　4.3.2 選擊“系列”，點擊“添加”，當光標在系列一的“名稱”中閃爍時，點選數據表中的“累計沉降（mm）”。在“值”中點擊左鍵，按住鼠標左鍵，拖選數據表中對應“累計沉降量”的數據。在“分類 (X) 軸標志”點擊左鍵，按住鼠標左鍵，拖選數據表中對應“觀測日期”的時間 →“下一步”。 

　　4.3.3 點擊“標題”，在圖表標題中輸入“CJ1 點時間-沉降量曲線圖”；在“分類 (X) 軸C”中輸入“觀測日期”；在“數據（Y）軸V”中輸入“累計沉降量（mm）”。再點擊“數據表”選中“顯示數據表”→“下一步” 。 

　　4.3.4 點選“作為新工作表插入（S）”→“完成”。 

　　4.3.5 點擊“工具”→“選項”→“圖表”，將“當前圖表空單元格的繪制方式”點選為“以內插值替換”→“確定”。 

　　4.3.6 鼠標右擊沉降曲線，選擇“數據系列格式”，設置其線型和數據標記，并勾選線型中“平滑線”，這樣完美的沉降曲線就畫好了。 

　　5 結束語 

　　為了掌握建筑工程沉降程度及沉降趨勢，為工程質量提供科學的分析依據，指導合理的施工工序，高層建筑物沉降觀測應貫徹到工程施工、營運等階段。對高層建筑物沉降觀測的流程（包括高層沉降特點、沉降觀測點的埋設、觀測原則、數據整理）作一些簡要論述。 

　　參考文獻 

　　[1]李仕東.工程測量（第三版）. 2009. 

　　[2]成 偉，陳建兵.高層建筑物沉降監(jiān)測數據綜合分析的幾種方法[J]. 2004，20(1):13. 

　　[3]JGJ 8- 2007, 建筑變形測量規(guī)范. 2007.