建筑沉降2013课件

1、第一章第一章 概述概述一、学科分类 测量学是研究地面点位的空间位置及其变化的一门科学。大地测量学摄影测量与遥感学工程测量学海洋测绘学地图制图学测绘学科等级控制测量城市规划测量市政工程测量建筑变形与形变测量建筑工程测量精密工程测量隧道测量路线桥梁测量垂直位移（沉降）垂直位移（沉降）倾斜倾斜裂缝裂缝水平位移风振变形等建筑工程上将建（构）筑物垂直位移观测称之为沉降观测。建筑变形建筑变形 在工程建设中 在使用过程中建筑物沉降建筑物位移建筑物挠曲建筑物倾斜 建筑物裂缝建建筑筑物物建筑物特点 工程地质复杂 外界环境变化建筑物高大 建筑物荷载大 建筑物体形复杂 建筑物荷载不均匀砂质土 淤泥 冻土、湿陷土等地

2、下水位变化 大气温度变化外界风力变化 地震破坏 开挖、堆载等其它外力2022-6-21建筑变形3距离、角度和高差，称为基本观测量。P16点与点之间的相对空间关系都可以根据这三个基本观测量来确定。）1、距离：水平距离（平距）：位于同一水平面内两点之间的距离。倾斜距离（斜距）：不位于同一水平面内两点之间的距离。2、角度：水平角（）：同一水平面内两条直线之间的交角，图中 ABC垂直角（） ： 同一竖直面内倾斜线与水平线之间的交角，图中 BA3、高差：两点之间沿铅垂线方向的距离，图中h BA二、二、 基本观测量基本观测量BACCAHYX0hhBCBABCBCBABAABCBCBASSDD2022-6-

3、21建筑变形4三、测量的度量单位1、长度单位：mm、m、km等2、角度单位：度分秒制、新度制、弧度制1)度分秒制 1圆周=360，1 = 60，1= 602)新度制 1圆周=400g（新度），1g=100c，1c=100cc3)弧度制圆心角的弧度为该角所对弧长L与半径R之比。弧长L等于半径R的圆弧所对的圆心角称为一个弧度。（P20，图1-20）弧度与度分秒制的关系2=360 ， =180 / ，=180 /60=180 /60 60弧度（rad）与度分秒制的换算见P20P21。2022-6-21建筑变形5四、测量误差的基本概念1、测量误差产生的原因 P118有三个方面：仪器原因、人的原因、外界

4、环境的影响2、测量误差的分类、系统误差：在相同的观测条件下，对某一量进行一系列的观测，如果出现的误差在符号和数值上都相同，或按一定的规律变化，这种误差称为系统误差。、偶然误差：在相同的观测条件下，对某一量进行一系列的观测，如果误差出现的符号和数值大小都不相同，从表面上看没有规律，这种误差称为偶然误差。、粗差：由于观测者的粗心或受某种干扰造成的特别大的测量误差称为粗差。2022-6-21建筑变形63、误差处理原则 、采取”多余观测“，可以检验粗差和提高观测成果的精度。有了多余观测，观测值之间必然产生矛盾（例如存在往返差、不符值、闭合差等），根据差值的大小可以评定测量的精度。差值达到一定程度，就认

5、为观测值中含有粗差（不属于偶然误差），称为误差超限，应进行重测；如不超限，则按照误差的规律加以处理，例如，取平均值或闭合差的调整。 、对系统误差：按其产生的原因和规律加以改正。例如钢卷尺的尺长改正、测距仪的加长数、乘常数改正、温度改正、仪器检验校正、盘左盘右观测取平均、水准仪测高差时保持前后视距相等，等等。nm 2022-6-21建筑变形74、绝对误差 在一定观测条件下，对某一量进行n次观测，设观测值为 ，真值X与观测值之间的差值（偶然误差）称为绝对误差（与真值之差又可称为真误差）：5、测量精度的评定 5.1 测量次数很多时，以标准差 衡量测量精度 P121iiXl 123, , ,.,nl

6、l ll2limnn2022-6-21建筑变形85.2 对于有限次数的观测结果 P122（1）中误差：在一定观测条件下，对某一观测量进行有限次观测偶然误差平方和的平均值的开方称为中误差（m）： 式中：i= X li（2）相对中误差：观测值的中误差与观测值之比称为相对中误差。5.3极限误差： 数理统计规律，偶然误差的绝对值大于2倍中误差出现的概率约占5%，大于3倍中误差出现的概率约占0.3%5.4允许误差： 常以2倍中误差作为偶然误差的极限值，即允许误差 允 = 2m2mn 2022-6-21建筑变形95.5观测值的精度评定 P126 实际上观测量的真值X值往往未知，则以观测值的算术平均值 作为

7、最可靠的数值，称为最或然值。 按观测值的改正值 计算观测值的中误差m：x1iiivvmnvxll 式中：观测值iv2022-6-21建筑变形102-1高程测量概述 P22无论是测绘地图还是建设工程的设计和施工放样、沉降观测等，都必须测定（地面、建筑物）观测点的高程。一、高程测量一、高程测量 方法：水准测量、三角高程测量、全球导航卫星系统高程测量（简称GNSS高程测量）。 水准测量是建设工程中高程测量的最常用的方法。二、水准测量精度分级二、水准测量精度分级建筑变形测量规范中水准测量分级：特级、一、二、三级。工程测量规范将变形监测等级分为一、二、三、四等。第二章第二章 水准测量水准测量2022-6

8、-21建筑变形11三、大地水准面的概念三、大地水准面的概念2022-6-21建筑变形12 马里亚纳海沟 斐查兹海渊剖面图高程为高程为 1100011000 m m2022-6-21建筑变形132、大地水准面、大地水准面北极 P南极 P赤 道海洋海洋陆 地自铅垂线铅垂线铅垂线（a）地球自然表面（b）大地水准面转轴EQPPEQ112022-6-21建筑变形14 由于大地水准面受地球内部质量分布不均匀影响，是不规则曲面，无法用数学方法准确描述和计算，也难以在其面上处理测量成果。PPEQO1UCG2022-6-21建筑变形15PPEQOba12022-6-21建筑变形16大 地水准 面假定 高程起算面

9、平均海水面验潮站A点铅垂线B点铅垂线ABHHHHAABBABhA点水准面B点水准面四、地面点的高程四、地面点的高程绝对高程（又称为海拔）：一点到大地水准面的铅垂距离。相对高程：一点到假定水准面的铅垂距离。标高：建筑工地上常以建筑物地面层的设计地坪为高程零点。其它部位的高程均相对于地坪而言，称为标高。高差：两点间绝对高程（或相对高程）之差。 hAB=HB-HA=HB-HA 2022-6-21建筑变形17高程系统高程系统 我国采用黄海平均海水面作为全国高程系统的基准面，即我国采用的大地水准面，在该面上的任一点，其高程为零（大地水准面上绝对高程为零）。 1987年5月经国务院同意，启用1985年国家

10、高程基准，其起算点仍为1956年所用的青岛水准原点，1985年的新高程值比1956年的旧高程值小0.0289米。2022-6-21建筑变形18测定平均海水面(高程为零)的验潮站2022-6-21建筑变形19吴淞高程系统吴淞高程系统 上海地区的高程系统历来采用吴淞高程系。吴淞高程系起源于“吴淞零点”。 现采用宁沪佘山基岩点作为吴淞零点的基准点。 吴淞高程系与黄海高程系的基面差 1956年黄海高程系，佘山水准基点既有黄海高程（44.4350米），又有吴淞高程（46.0647米），两者之差为1.6297米，即在上海地区吴淞高程系基面比1956年黄海高程系基面低1.6297米。 2022-6-21建筑

11、变形202-22-2水准测量原理水准测量原理一、水准测量的基本概念 P22 水准测量的原理是利用水准仪提供一条水平视线，对竖立在两地面点的水准尺上分别瞄准和读数，以测定两点间的高差，从而由已知点的高程推算出未知点的高程。2022-6-21建筑变形21bbahAB A A、B B两点间高差两点间高差h hABAB为：为：ABahAB前进方向前进方向 A A点为点为后视点后视点，A A点尺上的读数点尺上的读数a a称为称为后视读数后视读数；B B点为点为前视点前视点，B B点尺上的读数点尺上的读数b b称为称为前视读数前视读数。高差等于等于后视读数减去减去前视读数。2022-6-21建筑变形22

12、A点为已知高程点，它的绝对高程为HA ，B点为待定高程点，a,b为水准仪在两根水准尺上的读数，则B点的高程HB= HA+（a-b），式中（a-b）=hAB称为A点到B点的高差，则HB=HA+ hAB2022-6-21建筑变形23二、水准面曲率对高差测量的影响二、水准面曲率对高差测量的影响水准面是一个曲面。实用上，把测站附近的一小块水准面当作平面（水平面），其影响为h=S2/2R水准面曲率对水准测量的影响： 高差的定义：高差是分别通过两点的水准面间的铅垂距离。hAB=a- b =（a- aa）-（b- bb） =a-b-(Da2-Db2) / 2R 水准测量总是将水准仪大致安置在前 、后两尺 之

13、间（又称为中间法水准测量），即DaDb 故 按 hAB= a- b = a- b 是正确的 2022-6-21建筑变形24三、连续水准测量三、连续水准测量 当待定高程点离已知高程点较远，或高差较大，或不能通视，不能一站测定两点间的高差时，采用连续水准测量的方法进行高程传递，即多站水准测量，又称路线水准测量（P24，图2-3）。 转点：在水准路线中加设的若干个临时立尺点，称为转点，常用TP表示。转点应稳固，且应有突出的顶点，水准尺立直时能自由旋转。 11()nnABiiiiihhab2022-6-21建筑变形25AHACHChAC大地水准面D1000mTP1TP4TP3h1TP2进行方向h22.

14、4240.558A1.9011.1081.9550.740h32.2870.771h40.5332.467h52022-6-21建筑变形262-32-3水准尺和水准仪水准尺和水准仪1、水准尺 : 种类很多，是用来读数的。材料：木制，铝合金，玻璃钢等单面尺、双面尺（红黑面）等。还有因瓦合金带水准尺，条纹码水准尺。2022-6-21建筑变形27水准仪水准仪2、水准仪按精度：分为精密水准仪和普通水准仪。按置平方式：分为水准气泡式和自动安平式。现代电子水准仪利用光电扫描条形码水准尺进行自动读数，其置平方式也是自动安平式。按结构分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪（又称电子水准仪）。D

15、S05精密水准仪 徕卡DNA03数字水准仪2022-6-21建筑变形28微倾水准仪微倾水准仪借助于微倾螺旋获得水平视线的一种常用水准仪。圆水准器粗平，读数前调微倾螺旋，使符合水准气泡精确居中，使视线水平。微倾置平系统： 微倾螺旋 管水准器 符合棱镜水准气泡观察镜2022-6-21建筑变形29微倾水准仪微倾水准仪 微倾的精密水准仪同普通水准仪比较，前者管水准器的分划值小、灵敏度高，望远镜的放大倍率大，明亮度强，仪器结构坚固,特别是望远镜与管水准器之间的联接牢固,装有光学测微器，并配有精密水准标尺，以提高读数精度。符合棱镜的设置符合棱镜的观察窗口气泡居中气泡未居中2022-6-21建筑变形30自动

16、安平水准仪自动安平水准仪 借助于自动安平补偿器获得水平视线的一种水准仪。它的特点主要是当望远镜视线有微量倾斜时,补偿器在重力作用下对望远镜作相对移动,从而能自动而迅速地获得视线水平时的标尺读数。 这种仪器较微倾水准仪工效高、精度稳定，尤其在多风和气温变化大的地区作业更为显著。自动安平水准仪的特点1.没有水准管和微倾螺旋，望远镜和支架连成一体；2.测量时，只需根据圆水准器粗平仪器，视线的精平由补偿器完成。2022-6-21建筑变形312022-6-21建筑变形32激光水准仪激光水准仪 激光水准仪 利用激光束代替人工读数的一种水准仪。将激光器发出的激光束导入望远镜筒内，使其沿视准轴方向射出水平激光

17、束。 在施工测量和大型构件装配中，常用激光水准仪建立水平面或水平线。 2022-6-21建筑变形33电子水准仪电子水准仪电子水准仪又称数字水准仪，是目前最先进的水准仪：配合专门的条码水准尺，通过仪器中内置的数字成像系统，自动获取水准尺的条码读数，不再需要人工读数。这种仪器可大大降低测绘作业劳动强度，避免人为的主观读数误差，提高测量精度和效率。一类：人工完成照准和调焦。标尺条码一方面被成象在望远镜分化板上，供目视观测，另一方面通过望远镜的分光镜，标尺条码又被成象在光电传感器（又称探测器）上，即线阵CCD器件上，供电子读数。另一类：具有自动调焦功能的高端数字水准仪。独特的瞄准镜帮助水准标尺的快速、

18、准确照准。消除了数字水准仪经常存在的由于未正确调焦而造成测量结果的不准确性 。2022-6-21建筑变形34水准仪水准仪（1）水准仪的等级： 用DS05,DS1, DS3表示，DS表示“大地”、“水准仪”，下标表示其精度，以mm计，即每千米水准测量（往返测）的高差中误差。DSZ则表示为自动安平式。 (2) 水准仪的构造及其作用 P26 望远镜：用来瞄准目标。目镜看读十字丝，物镜看清目标（水准尺）。 水准管：气泡居中-视线水平。 基座：支撑仪器，和脚架连接，其上有制动螺丝、微动螺丝、微倾螺丝。 2022-6-21建筑变形35目镜调焦环缺口和准星物镜调焦螺旋水平方向微动螺旋圆水准器水准管微倾螺旋脚

19、螺旋气泡符合观察镜2022-6-21建筑变形36（3 3）望远镜的构造及其成像和瞄准原理）望远镜的构造及其成像和瞄准原理 望远镜由目镜、目镜调焦螺旋、十字丝分划板和物镜、物镜调焦螺旋组成。物象通过物镜进入望远镜，再通过调焦透镜使物象落在十字丝分划板上，物象和十字丝一起经过目镜放大就是我们所看到的经过放大的物象。测量望远镜的放大倍数v一般为20倍以上。V=/ 2022-6-21建筑变形37视差：当观测者的眼睛作移动时，若发现目标像与十字丝之间有相对移动，这种现象称为视差。视差是物象没有落在十字丝分划板上造成的，应当消除。消除视差：先旋动目镜调焦螺旋，使十字丝十分清晰，然后转动物镜调焦螺旋，使目标

20、像（水准尺上刻划和注记）十分清晰，上下移动眼睛，如果目标像与十字丝之间无相对位移，则视差已消除，否则，重新进行物镜调焦，直至两者无相对移动为止。视准轴：物镜光心与十字丝交点连线，称为视准轴。 12313123(a)(b)2022-6-21建筑变形38（4 4）水准器及其灵敏度）水准器及其灵敏度A、水准管：水准管的轴线是过水准管零点圆弧的切线（P29）。当气泡中点与水准管零点重合时称气泡居中，即视线水平。水准管分划值 =2mm/R 表示。式中2mm是水准管刻划间隔，R是水准管曲面的半径， 是一个弧度的秒数，其值为180*60*60/=206265分划值可理解为每2mm弧长的圆心角（秒），一般为6

21、 30 表示为 6 /2mm30 /2mm, 越小，置平精度越高。2mm01212R 2022-6-21建筑变形39B B、圆水准器圆水准器 圆水准器：其轴线是零点和其轴心的连线。 当气泡居中时，仪器旋转轴大致处于铅垂位置。用于粗略整平仪器。1324412022-6-21建筑变形403 3、水准气泡式水准仪的使用、水准气泡式水准仪的使用 安放、粗平、瞄准、精平、读数。 （1）安放：水准仪安放在三脚架上，旋紧连接螺丝，移动脚架使架头大致水平。（P30图2-15） （2）粗平：旋转三个脚螺旋，使气泡居中（左手拇指法则）。 （P31图2-16） （3）瞄准：通过望远镜上的瞄准器对准目标，调整目镜、物

22、镜对光螺丝，消除视差，用微动螺旋精确瞄准。 （4）精平：符合气泡是一个长水准管经棱镜折射后成为两个半圆形影像，通过转动微倾螺旋使长气泡居中（两个半圆形影像对齐）。 （P31图2-18） （5）读数：用十字丝的中横丝在水准尺上读数。水准尺分划值为1cm,估读其1/10为1mm，共4位读数，例如(P31图2-17)1575. 2022-6-21建筑变形41用连接螺旋把仪器固定在三脚架上，固定两个架腿，动第三个架腿，使三脚架架头大致水平。2022-6-21建筑变形42根据圆水准器用脚螺旋整平仪器（左手拇指法则）粗平粗平123321使气泡向右移动使气泡向前移动2022-6-21建筑变形43 物镜的作用

23、：使目标成象。 目镜的作用：使十字丝和目标象放大。 十字丝固定。为了使仪器适用于不同视力的人旋转目镜可以使其前后移动，称为 目镜调焦。 转动物镜调焦螺旋，使远近不同的目标都能成象于十字丝平面上，称为 物镜调焦。 消除视差。瞄准瞄准2022-6-21建筑变形44(a)(b)(c)气泡居中气泡未居中微倾螺旋转动方向精平（用微倾螺旋使水准管气泡符合）2022-6-21建筑变形45 a79 bc读数读数 07450745读数读数 62546254读数读数 153515352022-6-21建筑变形462-42-4、水准测量的方法与成果整理、水准测量的方法与成果整理 1、水准点和水准路线 水准点：是用水

24、准测量方法求得的高程点。BMA、HA分别表示水准点A（点名）及其高程。 水准路线：在水准点之间进行水准测量所经过的路线称为水准路线，分为闭合水准路线，附合水准路线，支水准路线。 2、水准测量的方法：双面尺法、两次仪器高法。 2022-6-21建筑变形473 3、水准测量成果整理、水准测量成果整理（1）高差闭合差计算： 高差闭合差fh=测量高差-理论（已知）高差= h测 -h理 允许闭合差 fh允 ：是检查测量质量的一个限差。它是由观测条件决定的。 不同精度等级的水准测量所要求的允许闭合差不同，是在研究误差产生的规律和实际工作中的要求而提出来的。 例如：沉降观测（用水准测量方法），建设部建筑变形

25、测量规范JGJ 8-2007的二级精度，规定满足精度fh允 1.0 （mm） （n为测站数）; 工程测量规范GB50026-2007三等精度垂直位移监测fh允 0.6 （mm） 。 nnnn2022-6-21建筑变形48A A、闭合水准路线闭合水准路线 从已知高程的水准点BMA出发，沿各待定高程的水准点1、2、3、4进行水准测量，最后又回到原出发点BMA的环形路线，称为闭合水准路线。 h理=0 闭合环高差闭合差 fh=h测 -h理= hi 要求fh 所选等级水准测量闭合差的允许值fh允。 BMAh1h2h3h4h512342022-6-21建筑变形49B B、附合水准路线：附合水准路线： 从已

26、知高程的水准点BMBMA A出发，沿待定高程的水准点C C、D D、E E进行水准测量，最后附合到另一已知高程的水准点BMBMB B所构成的水准路线，称为附合水准路线。如下图所示 h理=H终-H始 fh= h测-(HBMB-HBMA)BMABMBh1h2h3h4CDE2022-6-21建筑变形50C C、支水准路线支水准路线 C、支水准路线 fh= h往 + h返 M1TP1TP2TP3BM1TP1TP2TP32022-6-21建筑变形51（2 2）高差闭合差的分配和高程计算）高差闭合差的分配和高程计算 按测站数或距离成正比例的原则，将高差闭合差反其符号进行分配，以改正水准路线上每两点间的高差

27、，使满足理论值。最后按改正后的高差计算各待定点的高程。 对于支水准路线，还应取改正后往返测高程值的平均值作为各待定点的高程。 2022-6-21建筑变形522-5 2-5 自动安平水准仪自动安平水准仪 自动安平水准仪的特点是没有水准管和微倾螺旋，而只需要根据圆水准器粗平，此时，视准轴尽管还有微小的倾斜，但可借助于一种利用重力的补偿器，依然能用十字丝横丝，读出相当于视准轴水平时的尺上读数。它是一种操作比较方便，有利于提高观测速度的仪器。 物镜a(b)aa水准尺(a)cfcd补偿器bb十字丝2022-6-21建筑变形531、自动安平水准仪的补偿原理：如上图所示 ,当f*=d*时即能达到补偿的目的。

28、2、 自动安平水准仪补偿器的结构利用重力的补偿器使视线精平。补偿器是由一组补偿器棱镜和一组转向棱镜组成。2022-6-21建筑变形543、 自动安平水准仪的使用： 操作步骤：安放-粗平-瞄准-读数 有的自动安平水准仪有一补偿器检查按钮。轻按补偿器按钮，观察目镜视场中水准尺成像相对于十字丝是否有均匀的浮动，由于有阻尼的存在对重摆起作用，这种活动能迅速静止下来，证明补偿器状态正常 有的自动安平水准仪是靠摩擦制动的，只有水平微动螺旋。 自动安平水准仪的补偿镜是用悬丝吊住的，故应尽量减少震动。2022-6-21建筑变形552-6 2-6 精密水准仪和精密水准尺精密水准仪和精密水准尺 1、精密水准尺：精

29、密水准尺的分划印刷在因瓦合金钢带上，钢带以一定的拉力被引张在木质(或铝合金)尺身的凹槽内，因瓦合金钢带温度系数小，尺长准确而稳定。 精密水准尺的分划值一般为1cm,也有0.5cm的，精密水准尺的钢带上印刷有基本分划和辅助分划，其常数差多数为301.55cm.称为基辅差，又称尺常差2022-6-21建筑变形562 2、精密水准仪、精密水准仪(1)望远镜的放大倍数较大，则瞄准精度高，视距可以放长。(2)水准管灵敏度高（分划较小），仪器置平精度高。苏光 DSZ2+FS1自动安平水准仪.放大倍数（32）不够大，视距不宜过长，一般应控制在30-40m左右。2022-6-21建筑变形572022-6-21

30、建筑变形58WILD N3 精密水准仪2022-6-21建筑变形59 (3) 光学精密水准仪的最大特点是有平行玻璃板测微装置，其作用是提高读数精度，如下图所示，当视线水平时，也就是平行玻璃板处于垂直状态时，可以在水准尺上读数1465或1466，而且第四位(mm)是估读的，这时我们可以 轻动测微螺旋，使得平行玻璃板状态（角度）改变，直至十字丝上的楔形丝夹住水准尺上的整分划146,同时分微尺移动，而且视线移动量恰好等于分微尺的移动量，也就是说，视线移动量在分微尺上反映出来，只是方向相反。2022-6-21建筑变形60平行玻璃板测微装置图平行玻璃板测微装置图2022-6-21建筑变形61（4 4）自

31、动安平精密水准仪的使用）自动安平精密水准仪的使用 苏光DSZ2与FS1 使用：用脚架和脚螺旋使圆气泡居中 目镜对光看清十字丝瞄准水准尺方向物镜对光看清水准尺消除视差旋微动螺旋使水准尺处于十字丝竖丝左侧转动测微螺旋用十字丝的锲形丝夹住一个基本分划，并读该整分划的读数(cm)从测微器读数镜里读分微尺读数(直读0.1mm,可估读0.01mm)调整水平微动螺旋用楔形丝夹住尺上的辅助分划，读取水准尺上和测微尺的读数（右图）。 2022-6-21建筑变形622022-6-21建筑变形63WILD N3 WILD N3 精密水准仪精密水准仪1321341361381400510123456789101112

32、1314完整读数: 194368测微器读数: 368水准尺读数:19402221261819171431210982022-6-21建筑变形642.7 2.7 电子水准仪和条码水准尺电子水准仪和条码水准尺（电子水准仪又称数字水准仪） 电子水准仪功能： 具有自动安平功能；自动显示水平视线读数和视距； 通过物镜获取水准尺图象，通过仪器的图像处理系统，将图象信息转换成数字显示，和数据记录；能与计算机实现数据通讯。 因此，基本避免了人为的观测误差(视差、水准器精平误差、瞄准误差、读数误差和记录差错）。2022-6-21建筑变形652-8 2-8 水准仪的检验和校正水准仪的检验和校正 1、水准仪的轴线及

33、其应满足的条件 四条轴线： 视准轴CC1 水准管轴LL1 圆水准轴LL1 仪器旋转轴V V1 应满足条件：（1）圆水准轴平行于纵轴（2）横丝垂直于纵轴（3）水准管轴平行于视准轴 2022-6-21建筑变形662 2、水准仪的检验和校正、水准仪的检验和校正 P40P40（1）圆水准轴的检验和校正 目的：使圆水准轴平行于纵轴 检验：旋转脚螺旋，使圆水准气泡居中，然后将仪器旋转180,如 果 气 泡 偏 于 一 边 ， 则 说 明LL1不平行于V V1，需校正。 校正：转动脚螺旋使气泡向中心移动一半，再用校正针拨圆水准器底下的三个校正螺丝（DSZ2水准仪只有两个校正螺丝，位于基座上面），使气泡居中。

34、(a)(b)(c)(d)LVLVLV LV2132441圆水准器校正螺丝(4)2022-6-21建筑变形67（2）十字丝的检验和校正 目的：仪器整平后，使横丝垂直于仪器纵轴。 检验：整平仪器后，用十字丝交点瞄准一个明显点p,左右微调望远镜，若p点离开横丝，则需校正。 校正：松开十字丝组的固定螺丝，反向转动十字丝组，再检验旋紧固定螺丝。 2022-6-21建筑变形68 (3) 水准管轴平行于视准轴的检验和校正 目的：使水准管轴平行于视准轴 检验：设水准管轴不平行于视准轴，它们之间的交角称为i角。 （故视准轴不平行于水准管轴的校正也称为i角的校正。） i角10 ”则应进行校正 校正： A、校正水准

35、管方法校正i角（P44） 。 B、校正十字丝 （P45）。2022-6-21建筑变形69自动安平水准仪检验本条件的方法是相同的，由于没有水准管，所以i角大时，只能校正十字丝，其校正较为简单：靠近目镜端的望远镜筒装有十字丝环，底下有一弹簧筒，上方的十字丝校正螺丝将十字丝环压紧，就可以使十字丝的横丝上下移动，以达到校正的目的。 自动安平水准仪i角更易变化，应按规范的要求经常校验，同时，要注意其正负号。 电子水准仪的检验与校正按产品说明电子水准仪的检验与校正按产品说明书进行。书进行。2022-6-21建筑变形703 3、 i i角检验校正实例（原理角检验校正实例（原理P47P47）（1）检测计算值：

36、见水准仪i角检验记录表（2）校正：A 、 计 算 a2尺 上 的 正 确 读 数 a2 = a2- i*20.6*1000*2/206265=1457.1-（-3.6）=1460.7 mmB、 转动测微器，使测微器读数为07C、然后调节校正螺丝使十字丝锲形丝夹住水准尺上刻划线146 cmD、复测一次i角，作好记录计算，直至i角符合要求 。2022-6-21建筑变形722-8 2-8 水准测量误差分析与注意事项水准测量误差分析与注意事项 P54P541、仪器轴系误差：由轴线间条件不能严格满足引起。 i角误差，使用前应检验校正；工作中一个测站点，若保持前后视距相等，则可抵消i角的影响，同时也可消除

37、水准面曲率对高差测定的影响。2、置平误差：水准管气泡没有精确居中引起的误差，无法抵消，工作中应严密整平。 例如，=20“/2mm，视线长50m，气泡偏0.5格，则由于水准管不居中引起的误差为0.5*20/206265*50*103=2.4 mm。2022-6-21建筑变形733、水准尺倾斜：水准尺必须垂直，转点应稳固且有最高点。4、水准仪下沉：仪器应安置在坚实的地面上。当测站安置在松软地面上时，仪器下沉，应踩实脚架，尽量加快观测速度，每一站观测顺序为：“后-前-前-后”。5、外界环境影响：大气折光的影响，日光和风力的影响，大风不能测，避免下雨观测，强烈阳光下应打伞。其它注意事项：仪器安置、搬站

38、应注意仪器安全，人不离开仪器，记录不能擦改，如改应注明错误原因。2022-6-21建筑变形74第三章 角度测量3-1 水平角及垂直角观测原理 P57一、水平角观测原理： 水平角的定义通过两直线所作的铅垂面间的二面角为该两直线间的水平角（如右图所示）。 水平度盘顺时针刻有0360的刻度，瞄准A方向读数a，瞄准C方向读数c，则水平角=c-a。2022-6-21建筑变形75 用于测量水平角的仪器，必须具备一个能置于水平位置的刻度盘（称为水平度盘），且水平度盘的中心位于水平角顶点的铅垂线上。 为了能瞄准高低远近不同的目标，仪器上的望远镜不仅可以在水平面内转动，而且还能在竖直面内转动。 经纬仪就是根据上

39、述基本要求设计制造的测角仪器。2022-6-21建筑变形76二、垂直角观测的基本概念二、垂直角观测的基本概念 垂直角的定义在同一铅垂面内，某方向的视线与水平线的夹角。其角值为090。 水平线以上的称为仰角，角值为正；水平线以下的称为俯角，角值为负。 天顶铅垂线水平线ACAZCZABC天顶距天顶距视线与铅垂线的夹角 ZZ = 0 180B2022-6-21建筑变形773-2 光学经纬仪的构造及度盘读数 一、经纬仪的等级及用途 经纬仪分为光学经纬仪和电子经纬仪两类. 光学经纬仪利用几何光学的放大、反射、折射等原理进行读盘读数。电子经纬仪则利用物理光学、电子学和光电转换等原理显示读盘读数。 经纬仪的

40、型号按其精度分为DJ1、DJ2、DJ6等级别，D、J分别代表“大地测量”和“经纬仪”。下注脚表示该级别经纬仪的精度；1、2、6分别为该级经纬仪一方向一测回测角中误差的秒数。 2022-6-21建筑变形78T2经纬仪（2“级） 苏州光学仪器厂DJD系列电子经纬仪 （2级和6级）二、经纬仪的构造二、经纬仪的构造光学经纬仪总体由三部分组成，即基座、水平度盘、照准部。(P59，图3-3)2022-6-21建筑变形80三、三、DJDJ6 6光学经纬仪光学经纬仪（一）基座部分：角螺旋用于整平仪器，圆水准器用于粗平，基座底板连接照准部与脚架（二）照准部部分：构件有平盘水准管、对中器、支架、横轴、垂直度盘、望

41、远镜、度盘读数镜（三）度盘部分：水平、垂直度盘水平度盘：安装在纵轴套外围,也可以旋转.垂直度盘：与横轴固连，以横轴为中心随望远镜一起转动。2022-6-21建筑变形81四、四、DJDJ2 2级光学经纬仪级光学经纬仪 DJ2光学经纬仪和DJ6光学经纬仪构造基本相同（图3-10），其不同点如下：1、读数精度高。直读到秒，估读到秒的小数。2、望远镜放大倍数大，瞄准精度高；水准管分划值小，则仪器置平精度高。3、DJ2经纬仪采用重合读数法，即所读读数为水平度盘上对径相差180处两个读数的平均值，借以消除照准部偏心误差。4、DJ2经纬仪有一度盘（水平、垂直）位置变换轮，借以控制在读数窗中分别看到水平度盘或

42、竖盘的影像。5、设置双光楔测微器：分为固定光楔和活动光楔。6.读数方法：见P65，图3-112022-6-21建筑变形82苏光苏光J J2 2-1-1型光学经纬仪型光学经纬仪2022-6-21建筑变形832022-6-21建筑变形84激光光学经纬仪激光光学经纬仪 J2-JDE是在J2-2光学经纬仪上引入半导体激光器，通过望远镜发射。激光束与望远镜视准轴保持同轴、同焦。因此，该仪器除具备光学经纬仪的所有功能外，还提供一条可见的激光束，十分便利于工程施工。该仪器还配置了双弯管目镜，便于使用者观测天顶方向。若不使用激光，仍可作一般2光学经纬仪使用。 2022-6-21建筑变形853-3 水平角观测

43、P63P63一、经纬仪安置（一）对中与整平： 对中：将经纬仪的纵轴对准测站点。 整平：目的是使经纬仪的纵轴铅垂。2022-6-21建筑变形86 2022-6-21建筑变形872、光学对中：对中和整平同时完成，对中精度1mm。 （1）将经纬仪安置在测站点的上方，转动光学对中器目镜调焦螺旋，使对中标志（小圆圈或十字丝）清晰，转动（或伸缩）物镜调焦螺旋，使地面点清晰。并使三脚架架头大致水平，目估初步对中。 （2）旋转脚螺旋，使地面上的测站点的像位于对中标志中心。此时基座上的圆水准气泡未居中。 （3）伸缩三脚架使圆水准器气泡居中，完成粗平。再旋转脚螺旋使长水准管在相互垂直的两个方向上气泡都居中（精平）

44、。 （4）从光学对中器中检查对中情况，如果尚未对中，可略松连接螺丝，使仪器在架头上作微小平移（不能转动），达到精确对中。 2022-6-21建筑变形88光学对中器的结构：744. 对中器物镜5. 调焦透镜6. 调焦环7. 对中器目镜8. 对中器分划板1.反射棱镜2.水平度盘3.仪器纵轴123456782022-6-21建筑变形89123气泡向后移动居中气泡向后移动居中（二）整平用左手大拇指法则，转动脚螺旋，调节水准管气泡居中。一测回观测中，不得再调气泡。气泡向右移动居中气泡向右移动居中1232022-6-21建筑变形90二、目标点上的照准标志及瞄准方法二、目标点上的照准标志及瞄准方法 照准标志

45、或房角，用望远镜瞄准目标。方法和步骤：（1）目镜调焦：目镜调焦，看清十字丝。（2）粗瞄目标：先用瞄准器（缺口、准星）对准目标，先外后内。（3）物镜调焦：看清目标（4）消除视差（5）精确瞄准（各种不同形式的测量标志）2022-6-21建筑变形91三、水平角观测方法三、水平角观测方法 常用的水平角观测方法有测回法和方向观测法两种。（一）测回法 1、基本概念：测回法即用盘左、盘右两个位置观测水平角。2C值：一个测回中，同一方向的盘左、盘右水平读数之差，2C=左-（右180）2、观测步骤（P67图3-18）：（1）瞄准目标C读数C左（2）松开制动螺丝，瞄准目标A读数A左，则盘左位置所得半测回角值为左=

46、 A左-C左（3）倒转望远镜，瞄准目标A读数A右（4）瞄准目标C读数C右，则盘右位置所得半测回角值为右= A右-C右（5）一测回观测结果= （左+右）/ 23、记录计算（P67表3-2）2022-6-21建筑变形922022-6-21建筑变形93第第2 2方向方向ACB第第1 1方向方向b水平角观测记录（测回法）表中盘右C读数小于A读数，不够减时，应 加360后再减。B左AC 010302143342右AC214231221422542142303测站测站竖盘竖盘位置位置目标目标水平度盘水平度盘读读 数数半测回角值半测回角值一测回一测回平均角值平均角值18011183434122022-6-2

47、1建筑变形94（二）方向观测法（二）方向观测法1、在一个测站上观测2个及2个以上的角度时，可采用方向观测法观测水平方向值。相邻两个方向的方向值之差即为该两方向间的水平角。2、当需要观测的水平方向超过3个时。则依次观测各个目标方向值后，还要转到第一个目标进行第二次观测，称为“归零归零”。此时的方向观测法整整旋转了一个圆周，所以又称为全圆方向法全圆方向法。3、观测与记录计算（P68，图3-19；表3-3）（1）盘左位置：顺时针依次瞄准各目标读数，归零“半测回归零差”（2）盘右位置：逆时针依次瞄准各目标读数，归零“半测回归零差”（3）检验计算同一测回2C值变化范围（J2级13） 、同一方向各测回互差

48、（4）方向值：如归零差、2C值变化范围均合格，每个方向都取盘左、盘右读数的平均值，称为方向值。 例如，目标A的方向值=a左+(a右180) / 2（5）如需要观测多个测回，则将各测回间水平度盘的位置改变180 /n重复（1）（4）。2022-6-21建筑变形952022-6-21建筑变形963-4 垂直角观测1、垂直度盘设计成当望远镜视线水平时，竖盘读数为90或270。2、在读取竖盘读数时，竖盘水准管一定要居中（有的有补偿器）。3、垂直角分仰角和附角。 lihhDhABtan 垂直角观测的应用： 三角高程测量三角高程测量 已知平距D、垂直角， 计算A、B两点间高差h：图3-21 三角高程测量A

49、Bhl2022-6-21建筑变形973-5 经纬仪的检验和校正 一、经纬仪的轴线及其应满足的条件（P73 ，图3-24）1、平盘水准管轴应平行于纵轴（LV）；2、圆水准轴应平行于纵轴（LV）；3、视准轴应垂直于横轴（CH）；4、横轴应垂直于纵轴（HV）；5、十字丝纵丝应垂直于横轴；6、竖盘指标差应小于规定值；7、光学对中器的视准轴应与纵轴重合。2022-6-21建筑变形98二、经纬仪的检验和校正（一）长水准管的检验和校正（LV） （P73P74，图3-25）检验：初步整平使水准管平行于一对脚螺旋将照准部旋转180，如果这时气泡不居中，则气泡需要校正相对旋转一对脚螺旋，使气泡向中央移动偏离中心格

50、数的一半，然后用校正针拨动水准管的校正螺旋，使气泡居中重复，直到水准管在任何位置都居中。（二）圆水准器的检验和校正（圆水准轴平行于纵轴 L/V）（三）十字丝的检验和校正 1.十字丝位置的检验和校正（纵丝铅垂、横丝水平） 2.视准轴的检验和校正（视准轴垂直于横轴 C H）（四）横轴的检验和校正 （H V）（五）竖盘指标差的检验和校正（P77）（六）光学对中器的检验和校正（P77）2022-6-21建筑变形993-6 水平角观测的误差分析 一、经纬仪照准部偏心差的影响照准部旋转中心与水平读盘刻度中心不重合，称为照准部偏心差，或称度盘偏心差。二、经纬仪轴系误差的影响1、视准轴误差：横轴水平时视准轴不

51、垂直于横轴引起的误差。2、横轴误差：仪器整平后，纵轴已铅直时，横轴仍不水平引起的误差。3、纵轴误差：仪器纵轴不铅垂引起的误差。（仔细地进行平盘水准管的检验和校正；严格整平）采用测回法（盘左、盘右观测取平均值）可以消除度盘偏心差、视准轴误差、横轴误差，但不能消除纵轴误差。 因此，在观测前，要进行平盘水准管的检验和校正，观测时，要随时注意平盘水准管气泡的居中，尤其当观测目标的垂直角较大时。三、仪器对中误差和目标偏心差的影响2022-6-21建筑变形100第四章第四章 倾斜观测倾斜观测 P315P315间接法：间接法：测定基础的相对沉降量（水准测量）、倾斜仪 该方法多用于基础面积较大的建筑物，并便于

52、水准观测直接法直接法：经纬仪投影法、测水平角、前方交会法、垂准线法 该方法多用于基础面积较小的超高建筑物，如电视塔、烟囱、高桥墩、高层楼房等。2022-6-21建筑变形101建筑物主体倾斜观测建筑物主体倾斜观测 建筑物主体倾斜观测 指测定建筑物顶部相对于底部或各层间上层相对于下层的水平位移与高差，分别计算整体或分层的倾斜度、倾斜方向以及倾斜速度。2022-6-21建筑变形1024-14-1经纬仪投影法经纬仪投影法 建筑物主体的倾斜观测，应测定建筑物顶部观测点相对于底部观测点的偏移值，再根据建筑物的高度，计算建筑物主体的倾斜度，即tanDiH 式中 i建筑物主体的倾斜度； D建筑物顶部观测点相对

53、于底部观测点的偏移值（m）； H建筑物的高度（m）； 倾斜角（）。2022-6-21建筑变形103经纬仪投影法观测方法经纬仪投影法观测方法 倾斜测量主要是测定建筑物主体的偏移值D。 偏移值D的测定通常采用经纬仪投影法(如图所示)。 经纬仪投影法观测方法： 将经纬仪安置在固定测站上，该测站到建筑物的距离，为建筑物高度的1.5倍以上。瞄准建筑物上部的观测点1#点，用盘左、盘右分中投点法，分别测读X墙面墙底水平放置的钢尺上的偏移量，取平均即为1#观测点在X方向的位移分量值（）。用同样的方法，在与X墙面垂直的Y墙面处测出1#观测点在Y方向的位移分量值（B）。 2022-6-21建筑变形104经纬仪投影

54、法经纬仪投影法XY1#ABABDH2022-6-21建筑变形105全高垂直（倾斜）度全高垂直（倾斜）度 用矢量相加的方法，计算出该建筑物的总偏移值D，即： 根据总偏移值D和建筑物的高度H即可计算建筑物在该点处的垂直（倾斜）度 i。 建筑物的高度H值应实地量测，方法：全站（测距）仪测量、三角高程测量方法、钢尺丈量等。22BAD 2022-6-21建筑变形1064-2 建筑物高度测量建筑物高度测量XY1#ABABDHI仪tanHDi仪D2022-6-21建筑变形107激光垂准仪法观测倾斜度激光垂准仪法观测倾斜度 利用激光垂准仪，测定建筑物底部和顶部距离垂准激光束的距离差，从而计算建筑物某轴线（某一

55、面）的倾斜度。2022-6-21建筑变形1084-3 4-3 建筑物的基础倾斜观测建筑物的基础倾斜观测 建筑物的基础倾斜观测一般采用精密水准测量的方法，定期测出基础两端点的沉降量差值h，在根据两点间的距离L，即可计算出基础的倾斜度：Lhi h hL LL Lh hD DH H基础倾斜观测基础倾斜观测测定建筑物的偏移值2022-6-21建筑变形109第五章第五章 裂缝观测裂缝观测 建筑物裂缝比较常见，成因不一，危害程度不同。有些裂缝已是破坏的开始，多数裂缝都会影响建筑物的整体性，严重的能引起建筑物的破坏。为了保证建筑物的安全，必要时应对裂缝的现状和变化进行观测。 对建筑物产生的裂缝应进行位置、

56、长度、 宽度、深度和错距等的定期观测，对建筑物内部及表面可能产生裂缝的部位，应预埋仪器设备，进行定期观测或临时采用适宜方法进行探测。 目的：是查明裂缝情况，掌握变化规律，分析成因和危害，以便采取对策，保证建筑物安全运行。2022-6-21建筑变形110测微器法测微器法 主要包括：单向测缝标点和三向测缝标点； 主要用于测量表面裂缝的宽度和错距。2022-6-21建筑变形111单向测缝标点单向测缝标点 一般用于测量裂缝的宽度。 在实际应用中，可根据裂缝分布情况，对重要的裂缝，选择有代表性的位置，在裂缝两侧各埋设一个标点； 标点采用直径为20mm，长约80mm的金属棒，埋入混凝土内60mm，外露部分

57、为标点，标点上各有一个保护盖。 两标点的距离不得少于150mm，用游标卡尺定期地测定两个标点之间距离变化值，以此来掌握裂缝的发展情况，其测量精度一般可达到0.1mm。2022-6-21建筑变形112单位：（单位：（mmmm）1 1标点；标点；2 2钻孔线；钻孔线；3 3裂缝裂缝2022-6-21建筑变形113金属贴片标志观测金属贴片标志观测大裂缝的观测： 对表面裂缝宽度的变化，宜采用金属贴片标志观测。裂缝表面的宽度，可用钢尺或游标卡尺在缝口测量。小裂缝可用裂缝观测仪观测但测量范围较小。2022-6-21建筑变形114板式三向测缝标点结构板式三向测缝标点结构1 1观测观测x x方向的标点；方向的

58、标点；2 2观测观测y y方向的标点；方向的标点；3 3观测观测z z方向的标点；方向的标点；4 4伸缩缝伸缩缝2022-6-21建筑变形115其它观测裂缝方法其它观测裂缝方法 测缝计：可分为电阻式、电感式、电位式、钢弦式等多种。 超声波法：观测裂缝深度。 其它。2022-6-21建筑变形116超声波法测裂缝深度超声波法测裂缝深度E E发射探头；发射探头；R R接收探头；接收探头；B B裂缝；裂缝；A A裂缝终点；裂缝终点；H H裂缝深度裂缝深度1)(220202ttLttvH2022-6-21建筑变形117第六章 相关规范 1、建筑物地基容许变形值（DGJ08-11-2010规范 P32）2

59、022-6-21建筑变形1182022-6-21建筑变形1192.中华人民共和国行业标准建筑变形测量规范JGJ8-20072022-6-21建筑变形1203 3、中华人民共和国国家标准、中华人民共和国国家标准工程测量规范工程测量规范GB50026-2007GB50026-20072022-6-21建筑变形121第七章 沉降观测的实施 DGJ08-11-2010规范P280P282 7-1 水准点的设置 建筑物沉降观测，实际上所测的是建筑物上设置的观测点相对于水准点的变化量。因此，水准点设置的合理性、稳定性是取得有效沉降资料的前提。2022-6-21建筑变形122一、工业与民用建筑物沉降观测一、工业与民用建筑物沉降观测 （1）、位置：为了防止被测建筑物施工和基础压力造成的影响及减少地面沉降不均造成的影响，水准点离被测建筑物的距离以30100m较为适宜；为防止局部地基土变化，水准点宜在建筑物的四周分散布置。不可设在新建道路边、新填土或堆料的地方附近，以及受震动等环境干扰的范围内。每次观测时都应注意观察周边环境情况并记录，以便于对水准点的稳定性进行分析。 （2）、数量：不宜少