第八章 建筑物变形观测和竣工平面图编绘

1、第八章 建筑物变形观测和竣工平面图编绘本章知识体系图：水准基点和沉降观测点的布设建筑物变形观测和竣工平面图编绘沉降观测建筑物沉降观测的方法和成果整理倾斜观测一般建筑物的倾斜观测圆形建（构）筑物主体的倾斜观测构件的挠度观测裂缝和位移观测建筑物的裂缝观测建筑物的位移观测编绘竣工平面图的目的竣工平面图编绘竣工测量的内容1.竣工总平面图的编绘2.第一节 建筑物变形观测概述随着国民经济和社会的飞速发展，各种复杂而大型的建筑物日益增多，由于各种因素的影响，这些建筑物在施工和运营过程中会产生沉降、倾斜、挠度、裂缝及位移的变形现象，这些变形在一定的限度内，应认为是正常的，但如果超过了规定的限度，就会影响建筑物

2、的正常使用，严重时还会危及建筑物的安全。因此，为了保证建筑物的安全及正常使用，研究变形的原因和规律，为建筑物的设计、施工、管理和科学研究提供可靠的资料，对于高层建筑、重要厂房、高耸建筑物及地质不良地段的建筑物，在施工和运营管理阶段都要进行长期的、系统的变形观测。变形观测主要就是对建筑物（构筑物）以及地基所产生的沉降、倾斜、挠度、裂缝、位移等变形现象进行的测量工作。建筑物变形观测的任务就是周期性的对设置在建筑物上的观测点进行重复观测，求得观测点位置的变化量。一般来讲建筑物的变形主要是由于自然条件及其变化所引起的,例如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、风振、地震等，以及建筑

3、物本身的原因所引起的，例如建筑物本身的荷重、建筑结构、机械振动等。因此建筑物的变形观测应该从基础施工开始，贯穿整个施工阶段，一直持续到变形趋于稳定或停止为止。建筑物的变形观测按不同的工程要求分为四个等级，各等级精度要求见表8-1。表8-1 变形测量的等级划分及精度要求变形测量等级垂直位移测量水平位移测量适用范围变形点的高程中误差（mm）相邻变形点的高差中误差（mm）变形点的点位中误差（mm）一级±0.3±0.1±1.5变形特别敏感的高层、高耸建、构筑物、精密工程设施、地下管线等二级±0.5±0.3±3.0变形比较敏感的高层、高耸建、构

4、筑物、重要工程设施、地下管线、隧道拱顶下沉、结构收敛等三级±1.0±0.5±6.0一般性高层、高耸构筑物、地下管线等四级±2.0±1.0±12.0观测精度要求低的建、构筑物、地下管线等第二节 建筑物的沉降观测在建筑物的施工过程中，随着上部结构的逐渐完成，地基荷载逐步增加，将使建筑物产生下沉现象，这就要求应定期的对建筑物上设置的沉降观测点进行水准测量，测得其与水准基点之间的高差变化值，分析这些变化值的变化规律，从而确定建筑物的下沉量及下沉规律，这就是建筑物的沉降观测。一、水准基点和沉降观测点的布设1.水准基点的布设 水准基点是沉降观测的

5、基准点，建筑物的沉降观测是利用水准测量的方法多次测定沉降观测点和水准基点之间的高差值，以此来确定其沉降量，因此，水准基点的构造和布设必须保证稳定不变和便于长久保存，其布设应满足以下要求：（1） 为了便于校核，保证水准基点高程的正确性，每一测区的水准基点不应少于3个。（2） 水准基点必须设置在建筑物或构筑物基础沉降影响范围以外，并且避开交通管线、机械振动区以及容易破坏标石的地方，埋设深度至少应在冰冻线以下0.5m。（3） 水准基点和沉降观测点之间的距离应适中，相距太远会影响观测精度，一般应在20m-100m范围内。2. 沉降观测点的布设 沉降观测点的布设应能全面反映建筑物的地基变形特征，并结合地

6、质情况以及建筑结构特点确定。观测点宜选择在下列位置进行布设：（1） 建筑物的四角、大转角处及沿外墙每1015m处或每隔23根柱基上。（2） 高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两侧。（3） 建筑物裂缝和沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处、人工地基与天然地基接壤处、不同结构的分界处以及填挖方分界处。（4） 宽度大于等于15m或小于15m而地质复杂以及膨胀土地区的建筑物，在承重内隔墙中部设内墙点，在室内地面中心及四周设地面点。（5） 邻近堆置重物处、受振动有显著影响的部位及基础下的暗沟处。（6） 框架结构建筑物的每个或部分柱基上或沿纵横轴线设点。（7） 片筏基础、箱形基础底板或接近基础的结构部分

7、之四角处及其中部位置。（8） 重型设备基础和动力设备基础的四角、基础型式或埋深改变处以及地质条件变化处两侧。（9） 电视塔、烟囱、水塔、油罐、炼油塔、高炉等高耸建筑物，沿周边在与基础轴线相交的对称位置上布点，点数不少于4个。如图8-1所示为某一建筑物沉降观测点的布置图沉降观测的标志，可根据不同的建筑结构类型和建筑材料，采用墙（柱）标志、基础标志和隐蔽式标志（用于宾馆等高级建筑物）等型式。各类标志的立尺部位应加工成半球形或有明显的突出点，并涂上防腐剂。标志的埋设位置应避开如雨水管、窗台线、暖气片、暖水管、电气开关等有碍设标与观测的障碍物，并应视立尺需要离开墙（柱）面和地面一定距离。代表沉降观测点

8、。如图8-2所示为沉降观测点的埋设形式。二、建筑物的沉降观测1.沉降观测周期 建筑物沉降观测的时间和次数，应根据工程的性质、施工进度、地基地质情况及基础荷载的变化情况而定。（1） 当埋设的沉降观测点稳固后，在建筑物主体开工之前，进行第一次观测。（2） 在建（构）筑物主体施工过程中，一般每建12层观测一次。施工过程中如暂时停工，在停工时及重新开工时应各观测一次。停工期间，可每隔23个月观测一次。（3） 在观测过程中，如果基础附近地面荷载突然增减、基础四周大量积水、长时间连续降雨等情况，应及时增加观测次数。当建筑物突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重裂缝时，应立即进行逐日或几天一次的连续观测。（4）

9、 建筑物使用阶段的观测次数，应视地基土类型和沉降速度大小而定。除有特殊要求外，一般情况下，可在第一年观测34次，第二年观测23次，第三年后每年1次，直至稳定为止，一般认为半年内沉降量不超过1mm时沉降趋于稳定。2. 沉降观测方法 在进行沉降观测前，应首先把水准基点布设成闭合水准路线或附合水准路线，以便检查水准基点的高程是否发生变化，在保证水准基点高程没有变化的情况下，再进行沉降观测。对于建筑物比较少或者测区较小的地方，可以将水准基点和沉降观测点组合成单一层次的闭合水准路线或附合水准路线形式；对于建筑物比较多或测区较大的地方，可以先将水准基点组成高程控制网，然后再把沉降观测点和水准基点组成扩展网

10、，高程控制网一般组合成闭合水准路线形式或者附合水准路线形式。如图8-3所示为某种形式的沉降观测水准路线。进行沉降观测时先后视水准基点，接着依次前视各沉降观测点，最后再次后视该水准基点。一般对于高层建筑物的沉降观测应采用DS1精密水准仪，按国家二等水准测量方法进行，其水准路线的闭合差不应超过mm（n为测站数），同一后视点两次后视读数之差不应超过±1mm；对于多层建筑物的沉降观测，可采用DS3水准仪，用普通水准测量的方法进行，其水准路线的闭合差不应超过mm（n为测站数），同一后视点两次后视读数之差不应超过±2mm。 沉降观测是一项长期、连续的工作，为了保证观测成果的正确性，在进

11、行沉降观测时还应注意以下两个方面：（1） 在沉降观测之前，应对所使用的水准仪、水准尺进行严格的检验和校正，在观测期间也应定期的检查。（2） 尽量保证水准基点和沉降观测点稳定；所用仪器、设备固定；观测人员固定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、观测程序和方法固定。3.沉降观测的成果整理（1） 整理原始记录 每次观测结束后应检查记录的数据和计算是否正确，精度是否合格，然后调整高差闭合差，推算出各沉降观测点的高程，并填入8-2所示的“沉降观测表”中。（2） 计算沉降量 计算内容和方法如下：1） 计算各沉降观测点的本次沉降量：沉降观测点的本次沉降量=本次观测所得的高程上次观测所得的高程2） 计算累积

12、沉降量：累积沉降量=本次沉降量+上次累积沉降量将计算出来的各沉降观测点的本次沉降量、累积沉降量和观测日期、荷载等情况填表8-2 沉降观测记录表工程名称：某医院门诊楼 记录： 计算： 校核：观测次数观测时间各观测点的沉降情况施工进展情况荷载情况/（t/m2）123高程/m本次下沉/mm累积下沉/mm高程/m本次下沉/mm累积下沉/mm11998.02.1040.3540040.37300上一层楼板203.2240.350-4-440.368-5-5上三层楼板45304.1740.345-5-940.365-3-8上五层楼板65405.1240.341-4-1340.361-4-12上七层楼板75

13、506.0640.338-3-1640.357-4-16上九层楼板85607.3140.334-4-2040.352-5-21主体完115709.3040.331-3-2340.348-4-25竣工812.0640.329-2-2540.347-1-26使用91999.02.1640.327-2-2740.346-1-271005.1040.326-1-2840.344-2-291108.1240.325-1-2940.343-1-301212.2040.3250-2940.3430-30备注：此栏应说明点位草图、水准点号码及高程、其他入表8-2所示的“沉降观测表”中。（3） 绘制沉降曲线 为

14、了更好的反映每个沉降观测点随时间和荷载的增加，观测点的沉降量的变化，并进一步估计沉降发展的趋势以及沉降过程是否渐趋稳定或者已经稳定，还要绘制时间t与沉降量s的关系曲线和时间t与荷载p的关系曲线。如图8-4所示。1）绘制时间t与沉降量s的关系曲线 首先，以沉降量s为纵轴，以时间t为横轴，组成直角坐标系。然后，以每次累积沉降量为纵坐标，以每次观测日期为横坐标，标出沉降观测点的位置。最后，用曲线将标出的各点连接起来，并在曲线的一端注明沉降观测点号码，这样就绘制出了如图8-4所示的时间与沉降量关系曲线。2）绘制时间与荷载关系曲线 首先，以荷载p为纵轴，以时间t为横轴，组成直角坐标系。再根据每次观测时间

15、和相应的荷载标出各点，将各点连接起来，即可绘制出如图8-4所示的时间与荷载关系曲线。第三节 建筑物的倾斜观测建筑物在施工和使用过程中由于某些因素的影响，可能会使建筑物的基础产生不均匀沉降，这会导致建筑物的上部主体结构产生倾斜，当倾斜严重时就会影响建筑物的安全使用，对于这种情况应该进行倾斜观测。一、一般建筑物的倾斜观测建筑物主体的倾斜观测通常采用经纬仪投影法。如图8-5所示，根据建筑物的设计，其顶部观测点A点与底部观测点B点应该在同一竖直线上，当建筑物发生倾斜时，顶部观测点A相对于底部观测点B有一个偏移值D，根据建筑物的高度H，就可以计算出建筑物主体的倾斜度，即 （8-1）式中 i表示建筑物主体

16、的倾斜度；D表示建筑物顶部观测点相对于底部观测点的偏移值（m）；H表示建筑物的高度（m）；表示倾斜角（°）。由式（8-1）可知，倾斜观测主要是测定建筑物顶部观测点相对于底部观测点的偏移值D。具体观测方法如下：如图8-5所示，将经纬仪安置在固定测站上，进行严格的对中、整平，用盘左、盘右分别瞄准建筑物顶部的观测点A，向下投影取其中点B/，量出B/点与底部观测点B之间的偏移量D1；用同样的方法，在与原观测墙面约成90°的方向上，测出P/点与底部观测点P之间的偏移量D2，然后用矢量相加的方法，计算出该建筑物的总偏移量D，即： （8-2）根据总偏移值D和建筑物的高度H用式（8-1）即

17、可计算出建筑物的倾斜度i。二、圆形建（构）筑物主体的倾斜观测 对于圆形建（构）筑物如水塔、烟囱、电视塔的倾斜观测，是在互相垂直的两个方向上，测定其顶部中心与底部中心的偏移值D，然后再用公式（8-1）计算出倾斜度。现在以烟囱为例介绍此类圆形建（构）筑物主体倾斜的观测方法。如图8-6所示，在烟囱底部相互垂直的方向上各放一根标尺，在标尺中垂线方向上安置经纬仪，使经纬仪到烟囱的距离约为烟囱高度的1.5倍。用望远镜将烟囱顶部边缘两点A、B及底部边缘两点P、Q分别投到标尺上，得读数x1、x2和x1/、 x2/，则烟囱顶部中心对底部中心在x方向上的偏移值x为： （8-3）用同样的方法，可测得在y方向上，烟囱

18、顶部中心对底部中心的偏移值y为： （8-4）则烟囱顶部中心对底部中心的总偏移值D为 （8-5）根据总偏移值D和圆形建（构）筑物的高度H用式（8-1）即可计算出其倾斜度i。第四节 建筑物的裂缝和位移观测一、构件的挠度观测建筑物的结构构件在施工和使用阶段随着荷载的增加会产生挠曲，挠曲的大小对建筑物结构构件受力状态的影响很大。因此，结构构件的挠度不应超过某一限值，否则将危及建筑物的安全。挠度观测是通过测量观测点的沉降量来进行计算。如图8-7所示，A，B，C是某构件同一轴线上的三个沉降观测点（A，C为支座处，B为跨中），测得其沉降量分别为A，B，C，则该构件的跨中挠度为 （8-6）二、建筑物的裂缝观测

19、建筑物的基础发生不均匀沉降或者由于施工不当等原因,会使建筑物的主体结构出现裂缝，为了了解裂缝出现的原因和掌握其发展情况,以便及时采取有效的处理方法,除了要增加沉降观测外,还要进行裂缝观测。当建筑物发生多处裂缝时,应首先对裂缝进行编号,然后分别观测裂缝的位置、走向、长度、宽度等情况，对重要的裂缝，选择在有代表性的地方埋设标记，如图8-8所示，用两块白铁皮，一片取150mm×150mm的正方形，固定在裂缝的一侧。另一片取50mm×200mm的矩形，固定在裂缝的另一侧，使两块白铁皮的边缘相互平行，并使其中的一部分重叠。在两块白铁皮的表面，涂上红色油漆。如果裂缝继续发展，两块白铁皮

20、将被逐渐拉开，露出正方形上未被涂上油漆的部分，其宽度即为裂缝加大的宽度，可用尺子量出。三、建筑物位移观测根据平面控制点测定建筑物的平面位置随时间而移动的大小及方向，称为位移观测。位移观测首先要在建筑物附近埋设测量控制点，再在建筑物上设置位移观测点。某些建筑物只要求测定某特定方向上的位移量，如大坝在水压力方向上的位移量，这种情况可采用基准线法进行水平位移观测。观测时，先在位移方向的垂直方向上建立一条基准线，如图8-9所示。A、B为控制点，M为观测点。只要定期测量观测点M与基准线AB的角度变化值，即可测定水平位移量，测量方法如下：在A点安置经纬仪，第一次观测水平角BAM=1，第二次观测水平角BAM

21、=2，两次观测水平角的角值之差： （8-7）其位移量可按下式计算： （8-8）式中，=206265用同样方法可以测出建筑物在其他方向上的位移。第五节 竣工总平面图的编绘一、 编制竣工总平面图的目的工业与民用建筑工程是根据设计总平面图施工的。在施工过程中，由于种种原因，使建（构）筑物竣工后的位置与原设计位置不完全一致，所以，需要编绘竣工总平面图。编制竣工总平面图的目的一是为了全面反映竣工后的现状，二是为以后建（构）筑物的管理、维修、扩建、改建及事故处理提供依据，三是为工程验收提供依据。竣工总平面图的编绘包括竣工测量和资料编绘两方面内容。二、 竣工测量建（构）筑物竣工验收时进行的测量工作，称为竣工

22、测量。在每一个单项工程完成后，必须由施工单位进行竣工测量，并提出该工程的竣工测量成果，作为编绘竣工总平面图的依据。1 竣工测量的内容包括（1） 工业厂房及一般建筑物 测定各房角坐标、几何尺寸，各种管线进出口的位置和高程，室内地坪及房角标高，并附注房屋结构层数、面积和竣工时间。（2） 地下管线 测定检修井、转折点、起终点的坐标，井盖、井底、沟槽和管顶等的高程，附注管道及检修井的编号、名称、管径、管材、间距、坡度和流向。（3） 架空管线 测定转折点、结点、交叉点和支点的坐标，支架间距、基础面标高等。（4） 交通线路 测定线路起终点、转折点和交叉点的坐标，路面、人行道、绿化带界线等。（5） 特种构筑

23、物 测定沉淀池的外形和四角坐标、圆形构筑物的中心坐标，基础面标高，构筑物的高度或深度等。2 竣工测量的方法与特点竣工测量的基本测量方法与地形测量相似，区别在于以下几点：（1） 图根控制点的密度 一般竣工测量图根控制点的密度，要大于地形测量图根控制点的密度。（2） 碎部点的实测 地形测量一般采用视距测量的方法，测定碎部点的平面位置和高程；而竣工测量一般采用经纬仪测角、钢尺量距的极坐标法测定碎部点的平面位置，采用水准仪或经纬仪视线水平测定碎部点的高程；亦可用全站仪进行测绘。（3） 测量精度 竣工测量的测量精度，要高于地形测量的测量精度。地形测量的测量精度要求满足图解精度，而竣工测量的测量精度一般要

24、满足解析精度，应精确至厘米。（4） 测绘内容 竣工测量的内容比地形测量的内容更丰富。竣工测量不仅测地面的地物和地貌，还要测底下各种隐蔽工程，如上、下水及热力管线等。 三、 竣工总平面图的编绘1 编绘竣工总平面图的依据（1） 设计总平面图，单位工程平面图，纵、横断面图，施工图及施工说明。（2） 施工放样成果，施工检查成果及竣工测量成果。（3） 更改设计的图纸、数据、资料（包括设计变更通知单）。2 竣工总平面图的编绘方法（1） 在图纸上绘制坐标方格网 绘制坐标方格网的方法、精度要求，与地形测量绘制坐标方格网的方法、精度要求相同。（2） 展绘控制点 坐标方格网画好后，将施工控制点按坐标值展

25、绘在图纸上。展点对所临近的方格而言，其容许误差为±0.3mm。（3） 展绘设计总平面图 根据坐标方格网，将设计总平面图的图面内容，按其设计坐标，用铅笔展绘于图纸上，作为底图。（4） 展绘竣工总平面图 对凡按设计坐标进行定位的工程，应以测量定位资料为依据，按设计坐标 （或相对尺寸）和标高展绘。对原设计进行变更的工程，应根据设计变更资料展绘。对凡有竣工测量资料的工程，若竣工测量成果与设计值之比差，不超过所规定的定位容许误差时，按设计值展绘；否则，按竣工测量资料展绘。3 竣工总平面图的整饰（1） 竣工总平面图的符号应与原设计图的符号一致。有关地形图的图例应使用国家地形图图式符号。（2） 对

26、于厂房应使用黑色墨线，绘出该工程的竣工位置，并应在图上注明工程名称、坐标、高程及有关说明。（3） 对于各种地上、地下管线，应用各种不同颜色的墨线，绘出其中心位置，并应在图上注明转折点及井位的坐标、高程及有关说明。（4） 对于没有进行设计变更的工程，用墨线绘出的竣工位置，与按设计原图用铅笔绘出的设计位置应重合，但其坐标及高程数据与设计值比较可能稍有出入。随着工程的进展，逐渐在底图上，将铅笔线都绘成墨线。4 对于直接在现场指定位置进行施工的工程、以固定地物定位施工的工程及多次变更设计而无法查对的工程等，只好进行现场实测，这样测绘出的竣工总平面图，称为实测竣工总平面图。本章小结建筑物变形观测的内容主要有沉降观测、倾斜观测、挠度观测、裂缝观测和位移