山东理工大学图书馆沉降观测方案设计样本

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。中国地质大学(武汉)题目:中国地质大学(武汉)北区综合楼沉降观测方案学院:信息工程学院专业:测绘工程学生姓名:陈祖新指导教师:明祖涛摘要随着中国改革开放的不断深入和经济建设的飞速发展,各种建筑物及重点工程不断出现。这些建筑物在施工和运营过程中,由于地质条件和土壤性质的不同、地下水位和大气温度的变化、建筑物荷载和外力作用等影响,使其在施工和使用过程中,会产生一定的变形,当这种变形在一定限度内时可认为属正常现象,但超过了一定的范围就会影响其正常使用并危及建筑物自身及人身的安全。因此需要对施工中的重要建筑物和已发现变形的建筑物进行变形观测,掌握其变形量、变形发展趋势和规律,以便一旦发现对建筑物不利的变形能够及时采取加固措施,以确保建筑物的施工安全和使用安全。本次设计采用三等水准测量的方法对我校图书馆的沉降变化进行了实验研究,阐述了北区综合楼沉降观测的等级和所达到的技术指标,研究了建筑物沉降观测点的布设原则,以及在特定条件下如何进行基准点的选择与埋设及基准点、观测点的外业观测和内业计算。同时,提出了具体的一些预防沉降的措施,用以指导建筑物的设计、施工和已有建筑物的健康维护。主要成果有:(1)依据北区综合楼所处位置及周围控制点分布情况,合理地选择了对图书馆沉降及其变形进行观测的基准点和工作基点,并与已知控制点进行联测,得到了基础数据,建立了沉降观测网,为进一步进行多周期观测做好了准备条件,具有现实意义。(2)对各沉降观测点进行了周期性的观测,并得出了相应的数据,经过理论分析,论证了北区综合楼在近期的沉降变化情况及其稳定性,验证了有关建筑地基、结构设计的理论和设计参数的准确性与可靠性。(3)运用MicrosoftExcel电子表格处理软件代替传统手工进行沉降观测数据的整理、计算和汇总。(4)研究变形规律,预报变形趋势,为安全性诊断提供依据,最后提出了建筑物不均匀沉降的防治措施。目录摘要 I目录 Ⅱ第一章引言 11.1课题的目的和意义 11.2变形观测研究近期的进展 31.3本课题的研究目标、方法和内容 7第二章变形观测的基本理论 82.1引起变形的原因分析 82.2类型划分、观测方法及特点 82.3监测网参考基准的选取与统一 102.4建筑物变形观测的实施过程 122.5观测成果的整理与分析 132.6反馈调整,确保安全 14第三章北区综合楼降观测方案设计 153.1中国地质大学(武汉)北区综合楼概况 153.2变形观测点的布设 153.2.1沉降观测点的布设 163.2.2基准点的设置 183.3观测周期及频率的确定 193.4观测方法和精度要求 193.4.1三、四等水准测量相关规范和方法 203.4.2沉降观测各等级观测的技术指标 233.5三等水准测量中应注意的问题 243.6沉降观测的成果整理 25第四章测量数据处理及成果整理分析 284.1已知控制点分布图及三维坐标数据 284.2基准网的测量及平差计算 294.2.1引点联测 304.2.2各基准点高程计算 314.3基准点的检核 344.4沉降观测点各期观测数据整理分析 35第五章不均匀沉降对建筑物的影响及防治措施 395.1不均匀沉降对建筑物的影响 395.2建筑措施 395.3结构措施 425.4施工措施 45结论 47参考文献 48致谢及声明 49引言1.1课题的目的和意义一、问题的提出变形是自然界普遍存在的现象,它是指变形体在各种荷载作用下,其形状、大小及位置在时间和空间域中的变化。变形体的变形在一定范围内是允许的,如果超出允许值,则可能引发灾害。自然界的变形危害现象很普遍,如地震、滑坡、岩崩、地表沉陷、火山爆发、溃坝、桥梁与建筑物的倒塌等。建筑在软土地基上的建(构)筑物,人们对其结构和地质条件等环境因素精心设计、研究,在施工或运营过程中,依然产生倾斜、裂缝,影响安全使用,更有甚者倒塌或自行实施爆破销毁。例如:苏州虎丘塔,原名云岩寺塔,建于公元961年(宋朝),距今1040年有余。全塔七层,高47.5m,塔底直径13.66m,呈八角形,由外壁、回廊与塔心三部分组成。1961年国务院将其列为全国重点文物保护单位。1980年,虎丘塔因向东北方向严重倾斜(塔顶离中心垂线2.31m,倾斜角2°47'02",倾斜值0.0486大于建筑地基基础设计规范0.006这个允许值的8倍),塔底座处发生多处裂缝,成为危险建筑而停止开放,称为中国的”比萨斜塔”。相比之下,加拿大特朗斯康谷仓(平面呈矩形,长度59.4m,宽度23.47m,高度31.00m,容积36368m3。谷仓圆筒仓,每排13个,5排,总计65个圆筒仓组成,19谷仓开始施工)却没有这么幸运,它19秋完工,谷仓自重0t,相当于装满谷物后总重的42.5%。199月起,往此谷仓装谷物,仔细装载,均匀分布。10月,当谷仓装了31822m3谷物时,发现谷仓下沉,一小时沉降达30.5cm,结构物向西倾斜,并在24小时整座谷仓迅速倾倒,倾斜度离垂线达27°,谷仓西端下沉了8.8m,东端上抬1.5m。人们不禁要问:如何保证建筑物的质量?采用什么样的手段监控建筑物的质量?采取什么样的措施确保建筑物的安全?为此,变形监测的首要目的是要掌握变形体的实际性状,为判断其安全提供必要的信息。本文经过对建筑物沉降变形观测的方案设计进行系统的研究,取得了部分可用于工程实践的成果。本次设计的目的是:结合我校图书馆沉降观测方案设计,掌握变形监测方案的整个设计及观测、分析过程,对变形分析在工程建设及安全保障中的应用做进一步的深入了解。二、课题的意义改革开放以来,中国工程建设方面同其它领域一样在改革发展,在搞活经济的带动下,整体上取得了较好的业绩,人民居住条件进一步改进。随着中国建筑事业的发展,各种高层建筑、超高层建筑等复杂的建筑物应运而生。可是在当前,地基不均匀沉降、墙体渗水、屋面渗水、管道漏水、下水道堵塞不畅等质量通病依然存在,有些已建住宅的上述情况还十分严重。这些问题的存在就对建筑物的质量及安全保证提出了更高及更加严格的要求,如何及时发现潜在问题并进行有效防治成为建筑施工与竣工后管理中的一个亟待认真采取措施解决好的关键问题,而建筑物变形监测则是解决这一问题的重要方案,其中高层建筑物的沉降观测显得尤为重要。所谓变形监测,就是利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。其任务是确定在各种荷载和外力作用下,变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。变形监测工作是人们经过变形现象获得科学认识、检验理论和假设的必要手段。变形体的范围能够大到整个地球,小到一个工程建(构)筑物的块体,它包括自然和人工的构筑物。随着改革的不断深入和经济建设的飞速发展,各种建筑物及重点工程不断出现。这些建筑物在施工和运营过程中,由于地质条件和土壤性质的不同、地下水位和大气温度的变化、建筑物荷载和外力作用等影响,都会产生一定的变形,当这种变形在一定限度内时可认为属正常现象,但超过了一定的范围就会影响正常使用并危及建筑物及人身的安全,因此需要对施工中的重要建筑物和已发现变形的建筑物进行变形观测,掌握其变形量、变形发展趋势和规律,以便一旦发现对建筑物不利的变形能够及时采取措施,确保施工安全和建筑物的安全。同时,经过对变形观测资料的分析,能够验证有关的设计理论和假说,或用以修正理论上的某些假设和采用的参数,为建筑物的安全和损害防护提供指导(见图1-1),当前建筑物的变形预测正向着边缘学科发展(测量、结构、施工、计算机等)。可见,建筑物变形观测具有安全预报、科学评价及检验施工质量等三方面的作用,是工程施工和运营管理的安全的保证。为保证工程建筑物在施工、使用和运行中的安全,以及为建筑设计积累资料,必须在建筑进行中及竣工后进行变形监测。建筑工程的变形监测包括沉降观测、倾斜观测、位移观测等。由于我校图书馆落成时间较晚,需要结合学校现状,对其定期进行包括沉降与倾斜观测,以确保其变形在安全范围之内,确保安全。理论上做一定的参数假设理论上做一定的参数假设建(构)筑物变形设计各种内外因作用变形观测变形预测公式分析变形与其成因之间的关系异常修正理论技术警报图1-1变形观测与分析预报流程图变形监测工作的意义重点表现在两方面,首先是实用上的意义,主要是掌握各种建筑物和地质构造的稳定性,为安全性诊断提供必要的信息,以便及时发现问题并采取措施;其次是科学上的意义,包括更好地理解变形的机理,验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说,进行反馈设计以及建立有效地变形预报模型。1.2变形观测研究近期的进展一、变形观测工作的研究现状人类社会的进步和国民经济的发展,加快了工程建设的进程,而且对现代工程建筑物的规模、造型、难度提出了更高的要求。与此同时,变形监测工作的意义更加重要。众所周知,工程建构筑物在施工和运营期间,由于受多种主观和客观因素的影响,会产生变形,变形如果超出了规定的限度,就会影响建筑物的正常使用,严重时还会危及建筑物的安全,给社会和人民生活带来巨大的损失。尽管工程建筑物在设计时采用了一定的安全系数,使其能安全承受所考虑的多种外荷载影响,可是由于设计中不可能对工程的工作条件及承受能力做出完全准确的估计,施工质量也不可能完美无缺,工程在运行中还有可能发生某些不利的变化因素,因此,国内外仍有一些工程出现事故。以大坝为例,发过67m高的马尔巴赛(Malpasset)拱坝1959年垮坝;意大利262m高的瓦依昂(Vajont)拱坝1963年因库岸大滑坡导致涌浪翻坝且水库淤满失效;美国93m高的提堂(Teton)土坝1976年溃决;中国板桥和石漫滩两座土坝1975年洪水漫坝失事等。可见,保证工程建筑物安全是一个十分重要且很现实的问题。建筑工程安全监测起步较晚,它是随着建筑工程的失事为人们提供教训后,不断地寻求监测和监测手段而逐步发展起来的。由于建筑物破坏性变形危害巨大,变形观测的作用逐步为人们了解和重视,因此在建筑立法方面也赋予其一定的地位,建设部已制定颁布了中华人们共和国行业标准《建筑变形测量规范》(JGJ/T8-97),并自1998年6月1日起施行。当前国内许多大中城市己经提出要求和做出决定:新建的高层、超高层,重要的建筑物必须进行变形观测,否则不予验收。同时要求,把变形观测资料作为工程验收依据和技术档案之一,呈报和归档。为确保施工安全和建筑物的安全使用,必须对其变形进行长期观测。当前,灾害的监测与防治已越来越受到全社会的普遍关注,各级政府及主管部门对此问题十分重视,诸多国际学术组织,如国际大地测量协会(IAG)、国际测量师联合会(FIG)、国际岩石力学协会(ISRM)、国际大坝委员会(ICOLD)、国际矿山测量协会(ISM)等,经常定期的召开专业会议进行学术交流和研究对策。经过广大测量科技工作者和工程技术人员近30年的共同努力,在变形监测领域取得了丰硕的理论研究成果,并发挥了实用效益。以中国为例:(1)利用地球物理大地测量反演理论,于1993年准确地预测了1996年发生的丽江大地震。(2)1985年6月12日长江三峡新滩大滑坡的成功预报,确保灾害损失减少到了最低限度。它不但使滑坡区内457户1371人在滑坡前夕全部安全撤离,无一人伤亡,而且使正在险区长江上、下游航行的11艘客货轮及时避险,免遭灾难。为中国减少直接经济损失8700万元,被誉为中国滑坡预报研究史上的奇迹。(3)隔河岩大坝外观变形GPS自动化监测系统在1998年长江流域抗洪错风中所发挥的巨大作用,确保了安全渡汛,避免了荆江大堤灾难性的分洪。科学、准确、及时的分析和预报工程及工程建筑物的变形状况,对工程建筑物的施工和运营管理极为重要,这一工作属于变形监测的范畴。由于变形监测涉及到测量、工程地质、水文、结构力学、地球物理、计算机学等诸多学科的知识,因此,它是一项跨学科的研究,并正向边缘学科的方向发展,也已成为测量工作者与其它学科组与其它学科专家合作研究的领域。变形监测所研究的理论和方法主要涉及到这样三个方面的内容:变形信息的获取、变形信息的分析与解释以及变形预报。其研究成果对预防自然灾害及了解变形机理是极为重要的。对于工程建筑物,变形监测除了作为判断其安全的耳目之外,还是检验设计和施工的重要手段。经过广泛的调查,获悉当前己开展的变形观测项目,有以下几个方面:1)建筑物基础沉降观测—对建筑物基础的升降情况进行观测;2)建筑物水平位移观测—对建筑物水平位移情况进行观测;3)建筑物倾斜观测—对建筑物的倾斜情况进行观;4)建筑物裂缝观测—对建筑物的裂缝情况进行观测;5)建筑物挠度观测—建筑物(或构件)横向或纵向由于受自身的荷载或外力作用等产生挠曲,对其观测即为挠度观测;6)建筑物风振变形观测—高耸建筑物在强风作用下会产生水平位移,严重时将造成顶部摇晃、楼体弯曲、墙体裂缝、引起共振。风振观测就是同步测定建筑物在风压作用下顶部的水平位移和振辐,以取得风压分布体型系数及风振系数,为设计人员建立合理的风荷设计方案提供依据;7)建筑物日照变形观测—高层建筑物和高耸构筑物及构件,由于受阳光的照射和辐射,阳面与阴面、上部与下部受热不均匀,温差较大就会产生向着背阳面弯曲。日照变形观测,就是测出布设在高耸建(构)筑物受热面不同高度上观测点的水平位移量;8)基坑回弹观测—基坑开挖后,由于土体移出,减少了这部分自重荷载,从而使原区域土层结构失去了平衡,内应力重新分布,出现基底隆起,这种现象称为基坑回弹。观测回弹值的大小和变化即为基坑回弹观测;9)深基坑边坡及支护系统变形观测—随着基坑的开挖,边坡会逐渐失去稳定,为确保安全要加以支护,同时要对边坡及支护系统变形进行观测;10)施工场地、相邻建筑物及设施变形观测—由于新建建筑物基坑开挖、基坑施工中井点降水、大量堆载和卸载或基础大面积的打桩等原因,必将引起施工现场及相邻周围地表的变形,甚至危及相邻建筑物与设施的安全。因此,对施工场地、相邻建筑物及设施变形也要进行观测。上述的变形观测主要是监视建筑物的形态及其空间位置的变化,称它们为外部变形观测。与此相应,对建筑物结构内部的应变、应力一般、温度渗压、土压力、孔隙压力以及伸缩缝开合等项目的观测,一般称为内部观测。内部观测一般不由测量人员进行,但在进行变形观测数据处理时,特别是对变形原因作物理解释时,则必须将内,外部观测的资料结合起来进行分析。二、测量技术仪器的发展状况变形信息获取方法的选择取决于变形体的特征、变形监测的目的、变形大小和变形速度等因素。在全球性变形监测方面,空间大地测量是最基本且最适用的技术,它主要包括全球定位系统(GPS)、甚长基线射电干涉测量(VLBI)、卫星激光测距(SLR)以及卫星重力探测技术(卫星测高、卫星跟踪卫星和卫星重力梯度测量)等技术手段。在区域性研究方面,GPS已成为主要的技术手段。近发展起来的空间对地观测遥感新技术—合成孔径雷达干涉测量(InSAR,InterferometricSyntheticApertureRadar),在监测地震变形、火山地表移动、冰川飘移、地面沉降、山体滑坡等方面,其试验成果的精度已可达cm或mm级,表现出了很强的技术优势,但精密水准测量依然是高精度高程信息获取的主要方法。在高层建筑物施工过程中和使用初期,由于荷载的不断变化以及外力的影响,会引起建筑物下沉,当建筑物各部分不均匀沉降时,就会导致建筑物产生倾斜、位移、裂缝等变形,从而影响到建筑物的正常使用并伴随着安全隐患,因此,在施工和营运期间加强变形观测过程控制并采取适当的安全措施十分必要。变形监测中一项重要的内容就是沉降观测。近年来,随着科研水平的不断提高,及相关测绘技术的不断发展,建筑物沉降观测所使用的仪器、方法及测量规范和程序都有的很大程度的发展、提高和改进。随着数字技术的发展,几十年来人们探求的精密水准测量自动化,在90年代初有了突破。自1990年徕卡公司第一台数字电子水准仪问世,徕卡公司和蔡司公司相继成功地将数字电子水准仪推向市场,实现了水准标尺的精密照准,标尺分划读数和视距的读取、数据储存和处理等数据采集的自动化,从而减轻了水准测量的劳动强度,提高了测量和成果质量。当前的主流产品有徕卡的NA、NA3003,蔡司DiNi20、DiNi10,拓普康的DL-101、DL-102等数字电子水准仪,它们的光学系统都采用了光学自平水准仪的基本形式,具有典型的交叉吊带补偿器,也能够象光学水准仪一样使用。标尺采用条码分划,代替人们眼睛的是光电二极管阵列。在水准测量中,条码的像经过一个分光器,将光线分成两束,一束转射到传感光电二极管阵列上,另一束转射到观测镜上。信号的分析和处理采用了相关方法,将存贮在仪器内的基准码与传感器阵列的图象信号进行比较,仪器与标尺之间的高差即是标尺条码象的位移量和因仪器一标尺间距离而产生的条码象的大小的相关函数。将仪器的调焦透镜位置参数作为相关搜索的初始值,求出最佳相关,即可求出高差。电子水准仪自动记录,重量轻,大大降低了观测员的劳动强度,节省了人力,提高了观测速度。当前国内尚未有国产电子水准仪。在光电测量仪器蓬勃发展的今天,除了大量出现的种类繁多的测距仪,全站仪等以外,还出现了诸如激光经纬仪、激光准直仪、激光水准仪等光电测量仪器。1.3本课题的研究目标、方法和内容综上所述,对工程建筑物,变形观测具有安全预报、科学评价及检验施工质量等三方面的作用,为确保建(构)筑物的安全使用,必须进行长期的变形观测,以确定其变形状态。在此基础上,研究了预防建筑物变形的措施。然而,建筑物的变形观测的技术、观测方案的选取、观测系统的设计以及建筑物变形数据整理和分析预报的方法等都还存在着不完善、不科学的方面,有待不断的探索与改进。同时,由于变形观测属于精密测量,在技术方法、精度要求等方面与地形测量、施工测量等有诸多不同之处,而且具有相对独立的技术体系,已发展成为一门专业性很强的边缘学科,涉及的理论、内容和方法很多。本课题的内容为建筑物沉降观测方案设计,研究对象为山东理工大学图书馆的沉降情况。目标是经过设计一套沉降观测方案,对我校的图书馆的沉降情况进行周期性的精密水准观测,得到各个沉降观测点的高程变化,从而掌握整个图书馆因地基荷载或外界环境等原因而发生的沉降变化,并根据各周期的变化,进行分析,得出其在未来的一段时间内的变化趋势。本论文将结合山东理工大学图书馆的沉降观测项目,主要开展以下几个方面的研究:(1)沉降变形观测方案的设计与制定,包括观测点的布设、作业方法、观测周期、成果整理和分析等多方面的内容。制定合理的变形观测方案是沉降变形观测的第一步,也是非常重要的一项工作,因为它影响到观测的成本以及成果的精度和可靠性,因此,必须认真仔细的进行设计。(2)利用MicroftExcel电子表格处理软件代替传统手工进行沉降观测数据的整理、计算和汇总的方法和步骤,以期使观测人员从大量的、重复性的工作中解脱出来。(3)建筑物沉降在现实生活中是一个普遍现象,但不均匀沉降会对建筑物造成不良影响甚至危害,本文针对一些常见的不均匀沉降现象,从建筑、结构、施工三方面研究了不均匀沉降对建筑物的影响及防治措施。第二章变形观测的基本理论2.1引起建筑物变形的原因分析建筑物的变形有很多种,比如倾斜、位移、裂缝等等,可是为什么会产生这些变形呢?引起建筑物变形的原因较多,但最主要的原因有以下三点:1.自然条件及其变化,即建筑物地基的工程地质条件、水文地质条件、土壤的物理性质、大气温度等因素引起建筑物变形。如:由于基础的地质条件不同,引起建筑物各个部分不均匀沉降,而使其发生倾斜、位移、裂缝等变形;或由于地基本身的塑性变形也会引起建筑物不均匀沉降;同时由于温度与地下水位的季节性和周期性变化引起建筑物的规律性变形。2.与建筑物自身相联系的原因,即建筑物自身的荷载大小、结构类型、高度及其动荷载(如风力大小、震动强弱)等引起建筑物变形。要减弱这方面变形的影响,往往经过优化设计方案来实现。3.由于建筑物施工或营运期间一些工作做得不合理,或由于周围环境影响而产生额外的变形。例如:在高大建筑物周围进行深基坑开挖,就会对其原有建筑物产生一个额外的变形。当然这些引起变形的因素是相互联系、相互作用的,对建筑物往往是共同作用的,只是不同时间段,不同因素的作用强弱不同而已。在高层建筑物施工过程中和使用初期,由于荷载的不断变化以及外力的影响,会引起建筑物下沉,当建筑物各部分不均匀沉降时,就会导致建筑物产生倾斜、位移、裂缝等变形,从而影响到建筑物的正常使用并伴随着安全隐患,因此,在施工和营运期间加强变形观测过程控制并采取适当的安全措施十分必要。变形监测中一项重要的内容就是沉降观测。2.2类型划分观测方法及特点一、建筑物变形的类型划分:建筑物变形分静态变形和动态变形两种。前者指其变形值是时间的函数;后者是在外力作用下产生的变形,其变形值是以外力的函数来表示的动态系统对于某一时刻的变化,其观测结果表示建筑物在某一时刻的瞬时变形。例如:我们在爆破某一建筑物时,对周围建筑物在爆破瞬间产生的变形即为动态变形,而在爆破之后的某一段时间内的变形则属于静态变形。两种类型相互作用,共同影响。二、建筑物变形观测的方法:1.常规测量方法包括精密水准测量、三角高程测量、三角(边)测量、导线测量、交会法等。测量仪器主要有(光学、电子)经纬仪、(光学、电子)水准仪、电磁波测距仪以及全站仪等。这类方法的测量精度高,应用灵活,适用于不同变形体和不同的工作环境。2.摄影测量方法该法不需接触被监测的工程建筑物,摄影影像的信息量大,利用率高。外业工作量小,观测时间短,可获取快速变形过程,可同时确定工程建筑物上任意点的变形。数字摄影测量和实时摄影测量为该技术在变形观测中的应用开拓了更好的前景。3.特殊测量方法包括各种准直测量法(如激光准直仪)、挠度曲线测量法(测斜仪观测)、液体静力水准测量法和微距离精密测量法(如锢瓦线尺测距仪)等。这些方法可实现连续自动监测和遥测,且相对精度高,但测量范围不大,提供局部变形信息。4.空间测量技术包括甚长基线干涉测量(VLB1)、卫星测高、全球定位系统(GPS)等。空间测量技术先进,能够提供大范围的变形信息,是研究地球板块运动和地壳形变等全球性变形的主要手段。全球定位系统(GPS)已成功应用于山体滑坡监测,高精度GPS实时动态监测系统实现了对大坝、大桥等全天候、高频率、高精度和自动化的变形监测。三、建筑物变形观测的特点:1.观测精度高由于变形观测的结果直接关系到建筑物的安全,影响对变形原因和变形规律的正确分析,观测必须具有较高的精度。变形观测的精度要求,取决于该工程建筑物预计允许变形值的大小和进行观测的目的。一般来讲,如果变形观测是为了确保建筑物的安全,则测量精度应小于允许变形值的1/10-1/20;如果是为了研究变形的过程,则观测精度还应更高。2.重复观测量大建筑物由于各种原因产生的变形都具有时间效应,计算变形量最基本的方法是计算建筑物上同一点在不同时间的坐标差和高程差。这就要求变形观测必须依一定的时间周期进行重复观测。重复观测的频率取决于观测的目的、预计的变形量大小和变形速率。一般要求观测的次数,既能反映出变化的过程,又不遗漏变化的时刻。3.数据处理严密建筑物的变形一般都较小,甚至与观测精度处在同一个数量级;同时重复观测的数据量较大。要从大量数据中精确提取变形信息,必须采用严密的数据处理方法。数据处理的过程也是进行变形分析和预报的过程。2.3监测网参考基准的选取与统一物体的变形是经过监测点的位置移动来反映的。这种移动分为绝对位移和相对位移,在大多数情况下我们研究的都是相对位移,既然是相对位移,就要涉及参考基准的选取和统一的问题。监测网的基准应根据网的实际情况灵活选取。一般地,如果变形监测网中存在若干个固定点(有多余起算数据),最好采用固定基准并做间接平差,以此基准求得的位移量属绝对位移。这也是变形监测者最希望看到的情况。但如果变形监测网中不存在多余起算数据,即自由监测网,选取基准前首先要对网中监测点的稳定情况进行综合分析,然后才能确定基准,其一般原则为:1.如果自由网中存在不动点,最好采用固定基准,它有坚实的稳定基础。这种情况实际上也是存在的。例如,滑坡观测,测站点相对变形点在许多场合能够认为是完全不动的。这种网相应的可采用经典平差。2.如果自由网中存在着一部分点相对另一部分是稳定点,但实际上它们不是固定不变的,则采用拟稳基准,相应的采用拟稳平差。这样对变形点而言,也有了较稳定的基础,这种情况在实际中遇到的较多,当然要确定网中哪些点较稳定也并不是一件容易的事,要进行稳定点分析的研究。3.如果自由网中各点都是变形点,即它们都是非固定不变的稳定点,根据观测数据和形变点情况分析,认为它们是等概率形变的,在这种情况下,采用重心基准,相应的采用伪逆平差最为合适。但这种方法缺乏稳定基础,而且重心基准与网形大小有关。在上述自由网三种基准的选取中,难点就在于如何对网中点的稳定性作出合理判断,现在比较常见的是平均间隙法(1971年德国测量学者Pelzer提出),其基本思想是:先对监测网进行整体检验,如果经过检验,则认为所有的参考点是稳定的。否则就利用”尝试法”依次去掉不稳定点。直到整体检验经过为止。当然还有一些其它的方法,例如:t检验法、变形椭圆法、分块间隙法等。一般在判断点的稳定性时都采用两种以上方法进行对照分析,以提高结果的可靠性。不同的参考基准将给出不同的位移值:采用固定基准所得到的位移值是相对固定点的变化量;采用拟稳基准所得到的位移值是相对拟稳点的重心的变化量;采用重心基准所得到的位移值是相对网的重心的变化量。例如:设有水准监测网如图2-3-1所示,两期的高差观测值见表2-3-1。图2-3-1水准监测网图示表2-3-1两期观测高差(m)h1h2h3h4h5h6h7第一期11.3115.0413.1414.2510.5612.1211.05第二期11.8215.9613.5814.7311.1812.6712.11现分别以固定基准、拟稳基准和重心基准对该网相应的进行经典平差、拟稳平差和伪逆平差。经典平差以点1为不动点,拟稳平差以点1,2和4为稳定点,但要注意所取的两期平差的高程近似值必须相同。经计算求得的两期在不同基准下的变化量见表2-3-2。表2-3-2两期在不同基准下的变化量(m)基准123456固定基准00.511.430.440.992.05重心基准-0.9-0.390.53-0.460.091.15拟稳基准-0.320.191.110.120.671.73从此例能够看出,在不同基准下求得的结果相差很大。因此说,如果在各期观测数据中采用不同的基准的话,得到的结果是相对于不同基准而言的,它们不具有可比性,因此求得的位移值也是不符合实际情况的。这就要求我们在作变形分析时,一定要设定统一的参考基准。一般的,变形监测网的网形在变形观测过程中是保持不变的,这时只要根据实际情况采用统一的基准计算分析就能够了,但有时监测网点会因为环境或人为的原因产生移动或丢失,或因需要又增设若干个点,致使两期的网形不同,当出现这种情况时,我们要特别注意两期的平差基准是否统一。如果不统一,就需要作一些特殊的处理使其统一。2.4建筑物变形观测的实施过程依据建筑物变形的主要原因及其类型的划分进而对变形观测的过程进行详细的策划。变形观测策划输入包括:(1)业主要求变形观测所能提供的信息;(2)国家规范;(3)以前类似建筑物的变形观测方案;(4)观测对象所在地的地质条件及周围环境;(5)施工进度计划。1.变形观测具体方案内容(策划的输出)(1)建筑物变形观测的类型:沉降观测、倾斜观测(垂直度观测)、位移观测、裂缝观测。(2)不同变形观测的精度与方法变形观测的精度取决于该工程设计的允许变形值大小和进行观测的目的。在工业与民用建筑的变形观测中,由于其主要观测内容为基础的沉降和主体倾斜,其观测精度应根据建筑物基础的允许沉降值、允许倾斜度和允许相对弯矩来决定。同时还应考虑沉降速度的影响。在国际测量工作者联合会(FIG)第十三届会议中规定:”当观测目的是为了使其变形观测精度中误差应小于允许变形值的1/10～1/20”。在中国,对于不同内容的变形观测,其精度要求在测量规范中均有明确规定。不同等级,不同精度的变形观测,所采用的观测方法也不相同。这样,观测精度决定采用何种观测方法,而观测方法的选用必须确保观测精度的实现,并尽可能简单。(3)变形观测的频率变形观测的频率或次数取决于变形值的大小,变形速度快慢和观测目的。一般要求观测的次数既能反映出变化过程,又不遗漏变化的时刻,在施工过程中,待埋设的观测点稳定后进行第一次全面观测,以后对于高层建筑物每增加一层应观测一次,直至稳定。其它建筑物观测的总次数不少于五次。竣工后的观测频率一般为第一年每季度观测一次;第二年,每半年观测一次,以后每年观测一次。当遇到特殊情况时,还应进行临时紧急观测。值得注意的是,在整个变形观测期间要按时、按规定、按设计要求进行,以便取得完整可靠的第一手原始资料,确保观测精度,并对观测结果进行正确的变形分析。(4)对测量人员及测量仪器的要求测量人员必须精通测量专业知识,以便有效实施所策划的变形观测方案。测量仪器必须满足相应的精度要求,且在使用前须使各项计量特性得到确认。(5)变形观测点的布设变形观测结果的准确性以及其数据能否正确反映出建筑物的实际变形,与其变形观测点布设是否合理、全面有直接关系。下面以沉降观测点的布设为例:每个工程应当在施工作业范围外至少埋设三个水准点,并确保不受施工影响。每次在进行沉降观测前,须检验水准点的稳定性,只有稳定的水准点方可作为沉降观测的基准点。沉降观测点的布设应遵循以下原则:①一般在建筑物的四角点、中点、转角处等能反映变形特征和变形明显的部位布设沉降观测点,点间距一般为10～20m。②对于设有后浇带及施工缝的建筑物,还应在其两侧布设沉降观测点;③对于新建建筑物与原有建筑物的连接处,应在其两侧的承重墙或支柱上布设沉降观测点;④对于一些大型工业厂房,除按上述原则布设沉降观测点外,还应在大型设备四周的承重墙或支柱上布设沉降观测点。(6)观测结果的记录对观测值按照事先设定了的记录表格进行记录,确保记录完整、准确、可靠。2.5变形观测成果的整理与分析欲使变形观测真正成为工程施工和营运管理的耳目,确保安全施工和充分发挥工程效益的作用,除了取得现场观测的第一手资料外,还必须对观测资料进行整理与分析,并编制变形分析报告。一方面是观测资料的整理,绘制各种数据表格和变形曲线,编制说明,使其成为便于使用的成果,具体内容有:1.校核各项原始记录,检查每次变形观测值计算是否有误;2.对各种变形值按时间逐点编写观测数值表;3.计算绝对沉降值、平均沉降值、平均沉降速度、倾斜度、垂直位移、水平位移等。4.绘制观测点变形过程曲线和建筑物变形分布图。另一方面,利用变形分布图,结合观测过程中的各种因素对观测成果进行分析。总结出建筑物变形过程、变形规律、变形幅度、变形原因,并找出变形值与引起变形的内在原因和规律。对变形观测成果的整理与分析,可借助计算机技术采用Excel来实现。2.6反馈调整、确保安全利用观测成果的分析结果,采取相应的处理措施确保施工及建筑物营运的安全,主要考虑以下几个方面:1.是否严格按照所策划的观测方案进行变形观测;2.所策划的方案的正确性审查;3.对施工生产和运营管理提出指导性建议。为了确保施工安全和加强劳动管理,施工单位和监理单位以及营运单位必须对建筑物变形观测引起足够的重视,确定恰当精度,采用正确方法,确保观测成果的可靠性。若一旦发现建筑物的变形观测值超过其设计允许的最大变形时,应及时将观测结果书面报告勘察、设计、质检单位,以便共同研究、制定方案,采取切实可行的措施,防止发生意外。在此期间,应暂停施工或者暂时关闭、停止使用被监测建筑物,同时应增加变形观测次数,密切观注其发展变化。第三章北区综合楼沉降观测方案设计变形观测开始前,应根据变形类型、测量目的、任务要求以及测区条件等进行变形观测方案的设计。变形观测方案编制前,应对观测对象的设计图纸和现场情况进行充分的了解和研究,多方案精度估算和技术经济分析比较后择优选取。变形观测方案的内容,一般包括:观测任务及目的、观测的技术标准、观测点的布设、作业方法、观测周期和观测期限等。变形观测的周期应以能反映所测变形的变化过程且不遗漏其变化时刻为原则,根据单位时间内变形量的大小及外界因素影响确定。当观测中发现变形异常时,应及时增加观测次数。变形观测属于精密测量,测量精度要求较高,要做到”技术先进、经济合理、安全适用、确保质量”。制定合理的变形观测方案是沉降变形观测的第一步,也是非常重要的一项工作,因为它影响到观测的成本以及成果的精度和可靠性,因此,本章结合山东理工大学图书馆的沉降观测对建筑物变形观测方案进行了系统研究和精心设计。3.1中国地质大学(武汉)北区综合楼概况本次毕业设计的内容是我校北区综合楼的沉降观测。中国地质大学(武汉)北区综合楼位于大学北区中心位置,地下一层,地上四层,根据设计要求该建筑在施工过程及运营期间需要进行沉降观测,直至无沉降为止。3.2变形观测点的布设变形观测点分为控制点和变形点两大类。控制点包括基准点、工作基点以及联系点、定向点等。基准点应选设在变形影响范围以外便于长期保存的稳定位置;使用时,应作稳定性检查或检验,并应以稳定或相对稳定的点作为测定变形的参考点。工作基点应选设在靠近观测目标且便于联测观测点的稳定或相对稳定位置;使用前应利用基准点或检核点对其进行稳定性检测。当基准点和工作基点之间需要进行连接时应布设联系点,选设其点位时应顾及连接的构形,位置所在处应相对稳定。对需要定向的工作基点或基准点应布设定向点,并应选择稳定且符合照准要求的点位作为定向点。观测点应选设在变形体上能反映变形特征的位置,可从工作基点或邻近的基准点和其它工作点对其进行观测。3.2.1沉降观测点的布设建筑物确定需要进行沉降观测之后,在工程开工之初,应根据设计图纸的安排做好沉降观测策划工作、制定沉降观测方案,对于符合条件的应委托有资质的单位观测,适时埋设观测点。一、沉降观测点布设原则沉降观测点是固定在待观测对象上的测量标志,应牢固地与待观测对象结合在一起,便于观测,并尽量保证在整个沉降观测期间不受损坏。为了能够反映出建(构)筑物的准确沉降情况,沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。一般要求建筑物上设置的沉降观测点纵横向要对称,且相邻点之间间距以15-30米为宜,均匀地分布在建筑物的周围。一般情况下,建筑物设计图纸上有专门的沉降观测点布置图。另外,埋设的沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求,特别要考虑到装修装饰阶段,是否会因墙或柱饰面施工而破坏或掩盖住观测点,不能连续观测而失去观测意义。观测基准点应设在基坑工程影响范围以外,一般不小于30-50米且数量不应少于两个。观测点的布设是沉降观测工作中一个很重要的环节,它直接影响观测数据能否真实地反映出建筑物的整体沉降趋势及局部沉降特点。二、点位选择及埋设要求根据《建筑物沉降观测方法》DGJ32/J18-和《建筑变形测量规范》JGJ8-的要求,沉降观测点应布设在能全面反映建筑物地基变形特征的点位,砌筑小阴井加以保护,宜选在下列位置:A、建筑物的四角、大转角及沿外墙每10~15m处或每隔2～3根柱基上;B、高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两侧,不同地质条件、不同荷载分布、不同基础类型、不同基础埋深、不同上部结构、建筑裂缝、后浇带、沉降缝和伸缩缝的两侧,人工地基与天然地基接壤处及填挖方分界处;C、宽度大于或等于15米,或宽度小于15米但地质条件复杂以及膨胀土地区的建筑物的承重内隔(纵)墙设内墙点,以及框架、框剪、框筒、筒中筒结构体系的楼、电梯井和中心筒处;D、筏基、箱基的四角和中部位置处;E、多层砌体房屋纵墙间距6-10米横墙对应墙端处;F、框架结构建筑的每个或部分柱基上或沿纵横墙轴线上,以及可能产生较大不均匀沉降的相邻柱基处;G、高层建筑横向和纵向两个方向对应尽端处;H、邻近堆置重物处、受振动有显著影响的部位及基础下的暗滨(沟)处;I、重型设备基础和动力设备基础的四角、基础形式或埋深改变处以及地质条件变化处两侧;J、对于电视塔、烟囱、水塔、油罐、炼油塔、高炉等高耸构筑物,应设在沿周边在与基础轴线相交的对称位置上,点数不少于4个。总之,观测点应设在能表示出沉降特征的点。如图3-1所示(图示长度单位为mm),沉降观测点可用角钢预埋在墙内;如是钢结构,则可将角钢焊在钢柱上;对建筑物平面部位的观测点,可一将大于Φ20mm的铆钉用1:2砂浆浇筑在建筑物上。而对于地面沉降观测点,则需要在地面埋设相应的标石。图3-1沉降观测点埋设示意图在施工期间,经常会遇到沉降观测点被毁,为此一方面能够适当地加密沉降观测点,对重要的位置如建筑物的四角可布置双点。另一方面观测人员应经常注意观测点变动情况,如有损坏及时设置新的观测点。三、北区综合楼沉降观测点的布设情况我校北区综合楼为圆弧状,分别在东西两侧各均匀埋设有5个沉降观测点,相邻观测点间隔5米左右由南到北排列,且均位于主要承重部位。这样的点位布设能够及便于观测,又能够反映整栋楼各部位的沉降情况。沉降观测标志所用的是内置式预埋标志,位于墙体内部,观测时可用螺栓将其引出,这样一方面起到保护标志防止侵蚀的作用,另一方面也便于保持建筑物整体的美观。3.2.2基准点的设置沉降观测是根据基准点进行的,因此要求基准点的位置在整个变形观测期间稳定不变。为保证基准点高程的正确性和便于相互检核,布设基准点数目应不少于三个并构成基准网。埋设地点应保证有足够的稳定性,设置在受压、受震范围以外,离开铁路、公路和地下管道至少5m。冰冻地区埋设深度要低于冰冻线0.5m。为了观测方便及提高观测精度,基准点距观测点不要太远,一般应在100m范围以内;否则,还应布设工作基点。基准点在开工前埋设并精确测出高程。3.3观测周期及频率的确定当基准点和观测点己埋设稳固,建筑物基础施工或基础垫层浇灌后即进行第一次观测,此次观测成果即作为以后沉降变形的衡量依据。一、施工期间变形观测的周期及频率(1)建筑物施工阶段的观测,应随施工进度及时进行。高层建筑物可在基础垫层或基础底部完成后开始观测。观测次数与时间视地基与加荷情况而定,一般每加高1-5层观测一次。(2)施工期间停工时间较长时,应在停工时和重新开工时各观测一次。停工期间,每隔1-3个月观测一次。(3)基础附近地面荷载突然增加,周围大量积水及暴风雨后,或周围大量挖方时,均应及时观测。(4)当发现变形有异常时,应进行跟踪观测,观测频率要大一些。由于毕业设计受到时间限制,不能进行长周期的观测,只能相应的增加观测频率,根据实际情况缩短观测周期,以分析得到图书馆在短期内的沉降变化情况。二、建筑物使用阶段的观测次数与频率建筑物使用阶段的观测周期与频率,取决于沉降变形的大小、速度以及观测目的。工程竣工初期的观测频率要稍大些,开始可隔1-2个月,或每季度观测一次,以每次沉降量在5-l0mm以内为限度,否则要增加观测次数。竣工的第一年内,每隔2-3个月观测一次,以后适当延长至4-6个月,第二年半年一次,第三年以后每年一次,直至变形稳定为止。观测过程中,如遇地震影响、连续大雨水浸等情况,要及时增加观测次数。当建筑物突发大量沉降、严重裂缝时,应立即连续观测。第五章不均匀沉降对建筑物影响及防治措施建筑物产生沉降是一种常见现象,特别是高压缩性土、膨胀土、湿陷性黄土以及软硬不均等不良地基上的建筑物,很容易因不均匀沉降而开裂,影响使用甚至突变坍塌。因此,本章系统研究了不均匀沉降对建筑物的影响及其损害,进而研究提出了建筑物不均匀沉降的防治措施。5.1不均匀沉降对建筑结构的影响在建筑工程施工后,地基承受上部建筑荷载产生附加应力,使地基土压缩变形,导致建筑物地基的沉降。当同一建筑物各部分地基土软硬不同,或受压层范围内压缩性高的土层厚薄不均,基岩面倾斜,其上覆盖层厚薄悬殊,以及上部建筑层数不一,结构荷载轻重变化较大时,地基将要产生不均匀沉降,进而引起建筑物发生倾斜。建筑物不均匀沉降将直接对其造成不利影响。一方面上部结构中裂缝有可能继续出现或原有裂缝继续开展,势必对基础产生拉应力,如不充分考虑该应力的作用,当其达到一定值后就会将基础拉裂,产生自下而上发展的竖向裂缝进而危及上部结构的安全。另一方面,对于高层建筑,当基础产生较大不均匀沉降时,势必引起上部结构的整体倾斜,影响结构的安全性及其使用功能。因此,研究地基沉降对上部结构的影响规律,为有效地防止或减轻建筑沉降提供理论指导,在工程安全、经济效益等方面具有显著的意义。5.2建筑措施建筑物的设计好坏,影响后续工作,必须从建筑上采取措施。建筑物的体形应当力求简单建筑物平面和立面上的轮廓形状,构成了建筑物的体形。复杂的体形常常是削弱建筑物整体刚度和加剧不均匀沉降的重要因素。因此,地基条件不好时,在满足使用要求的前提下,应尽可能采用简单的建筑体形,如长高比(建筑物长度或沉降单元长度与自基础底面算起的总高度之比)的等高(一)字型建筑物。实践表明,这样的建筑物,由于整体刚度好,地基受荷均匀,因此较少发生开裂。平面形状复杂(如”L","T""11""III”等)的建筑物,纵、横单元交叉处基础密集,地基中由各单元荷载产生的附加应力互相重叠,必然出现比别处大的沉降。加之这类建筑物的整体性差,各部分的刚度不对称,很容易遭受地基不均匀沉降的损害。建筑物高低(或轻重)变化太大,地基各部分所受的荷载轻重不同,自然也容易出现过量的不均匀沉降。据调查,软土地基上紧接高差超过一层的砌体承重结构房屋,低者很多开裂,因此,当地基软弱时,建筑物的紧接高差以不超过一层为宜。二、控制长高比及合理布置墙体砌体承重房屋的长高比过大,整体刚度就差,纵墙很容易因挠曲过度而开裂。根据调查认为,二层以上的砌体承重房屋,当预估的最大沉降量超过120mm时,长高比不宜大于2.5;另外,上下层墙体对齐,窗间墙等宽均匀布置,墙上门洞或窗洞大小尽量一致,且布置在同一水平线上。门窗洞C=1的宽度不宜超过1.8m,高度不宜超过1.6m。不符合上述要求时,一般要设置变形缝。三、设置沉降缝设置沉降缝是将建筑物自屋顶至基础切成彼此互不关联的为两个或多个独立的单元,从而增强建筑物抵抗地表垂直和水平变形的能力;有效地防止地基不均匀沉降产生的损害,从而起到加固的目的,简单但有效。分割出的沉降单元,原则上都要求具备体型简单、长高比小、结构类型不变以及所在处的地基比较均匀等条件。为此,沉降缝的位置一般选择在下列部位上:1)平面形状复杂或不规则的建筑物,沉降缝应设置在转角部位;2)平面位置过大时可每隔20m左右设置一道缝;3)地基土的压缩性有显著变化处;4)建筑物的高度不等时,在高低变化处;5)当楼板荷载相差悬殊时,在荷载变化处;6)建筑物结构长高比过大的建筑物的适当部位;7)建筑结构或基础类型截然不同处;8)在地基强度相差悬殊处;9)分期建造房屋的交界处;10)拟设置伸缩缝处(沉降缝可兼作伸缩缝)。沉降缝内不能填塞,但寒冷地区为了防寒,有时也填以松软材料。沉降缝的造价颇高,且要增加建筑及结构处理上的困难,因此不宜轻率多用。根据上述原则划分的沉降单元,具有良好的整体的刚度,沉降也比较均匀,一般不会再开裂,然而,单元之间仅有一缝之隔,沉降太大时,不免要在彼此影响下发生互倾。此时,如果缝的宽度不够或被坚硬物堵塞,单元的上方就会顶住,有可能造成局部挤坏甚至整个单元竖向受挠的破坏事故。软弱地基上沉降缝的宽度可参考表5-2的数值确定。表5-2-1房屋沉降缝宽度房屋层数沉降缝宽度(mm)二---三50-80四---五80-120五层以上不小于120注:当沉降缝两侧单元层数不同时.缝宽按层数大者取用。设置沉降缝是减少不均匀沉降对建筑物危害的有效方法之一。设置沉降缝的方法和要求:1)设置沉降缝时必须将基础、墙壁、地表、楼板、屋面全部切开,以使沉降缝两侧的建筑物形成完全独立的部分;2)沉降缝应在横墙一侧设置;3)为保证切缝后建筑物的空间稳定性,在缝的一侧应再砌筑一道不小于240mm厚的横隔墙,并将楼板、屋面板支承于新墙上;4)新旧墙连接处,在砌筑时必须接合牢固,并用Φ6的钢筋拉接之。如果估计到设置沉降缝后难免发生单元之间的严重互倾时,能够考虑将拟划分的沉降单元拉开一段距离,期间用静定结构联接(称为联接体)。对于框架结构,还可选取其中一跨(一个开间)改成简支或悬挑跨,使建筑物分成两个独立的沉降单元。四、相邻建筑物基础间净距的合理设计地基中附加应力的向外扩散,使得相邻建筑物的沉降互相影响。在软弱地基上,两建筑物的距离太近时,相邻影响产生的附加不均匀沉降,可能造成建筑物的开裂或互倾。这种相邻影响主要表现为:1)同期建造的两相邻建筑物之间的彼此影响,特别是当两建筑物轻(低)重(高)差别太大时,轻者受重者的影响。2)原有建筑物受邻近新建重型或高层建筑物的影响。为了避免相邻影响的损害,软弱地基上的建筑物基础间要有一定的净距,其值视地基的压缩性,影响建筑的(产生影响者)的规模和重量,以及受影响建筑(被影响者)的刚度等因素而定。这些因素能够归结为影响建筑的预估沉降量和受影响建筑的长高比两个综合指标,并按表5-2-2选定基础之间的净距。表5-2-2相邻建筑物基础间的净距被影响建筑物的长高比(右)2.0<=L/Hf<=3.03.0<=L/Hf<=5.0影响建筑的预估平均沉降量(下)70-502-33-6160-2503-66-9260-4006-99-12>4009-12>=12五、调整某些设计的标高建筑物的沉降改变了原有的标高,严重时将影响建筑物的使用功能,应根据可能产生的不均匀沉降采取下列相应预防措施有:(1)根据预估的沉降量事先提高室内地坪或地下设施的标高;(2)建筑物各部分(或设备之间)有联系时,可将沉降较大者的标高适当提高;(3)建筑物与设备之间,留有足够的净空;(4)有管道穿过建筑物时,应留有足够尺寸的空洞,或采用柔性管道接头等。5.3结构措施建筑结构是建筑物的骨架,结构的质量是保证建筑物有效使用的重要条件;结构的缺陷和事故会使建筑物受到损伤、失效、破坏甚至倒塌,带来生命和财产的巨大损失,因此必须保证结构质量。减轻建筑物的自重基底压力中,建筑物自重(包括基础及覆土重)所占比例很大,据估计,工业建筑物为1/2左右,民用建筑物可达3/5以上。为此,对于软弱地基上的建筑物,常采用下列措施减轻自重,以便达到减少沉降量的目的。(1)减少墙体的重量许多建筑物(尤指民用建筑物)的自重,大部分以墙体的重量为主,为了减少这部分重量,从长远看,应大力发展轻质高强墙体材料。混凝土墙板、各种空心砌块、多孔砖以及其它轻质墙,都能不同程度地达到减少自重的目的,能够选用。另外,某些非承重墙,可用轻质隔墙代替,可是要注意不使建筑物的整体刚度减弱。(2)选用轻型结构可采用预应力钢筋混凝土结构、轻钢结构及各种轻型空间结构等。工业厂房屋盖的重量往往很大,过去常见的大型屋面板加外防水屋盖,重量很可观,如改用各种自防水预制轻型屋面板,重量可减少。(3)减少基础和回填土的重量,采用架空地板代替室内厚填土;二、设置圈梁对于砌体承重墙房屋,不均匀沉降的损害突出地表现为墙体的开裂。因此,实际中常在墙内设置圈梁来增强其受挠曲应力的能力。这是防止出现裂缝及阻止裂缝开展的一项有效措施。《建筑地基基础设计规范》规定,在多层房屋的基础和顶层处宜各设置一道圈梁,其它各层可隔层设置,必要时也可隔层设置。单层工业厂房、仓库,可结合基础梁、连系梁、过梁等酌情设置。当墙体挠曲时,圈梁的作用犹如钢筋混凝土梁内的受拉钢筋,它主要承受拉应力,弥补了砌体抗拉强度不足的弱点。当墙体正向挠曲时,下方圈梁起作用,反向挠曲时,上方圈梁起作用。因不容易正确估计墙体在某一段内可能发生的挠曲方向,故一般在上、下方都设置圈梁。因此圈梁应设置在外墙、内纵墙和主要内横墙上,并应在平面内连成封闭系统,且与砌体结合成整体,并以深入墙体6cm为宜。为便于施工,亦可用短钢筋与墙体相连,钢拉杆必须给以一定的预应力,才能发挥应有的作用。圈梁有两种,一种是现浇的钢筋混凝土梁。钢筋混凝土圈梁截面宜为矩形,梁宽一般同墙厚,一般为10-20cm,当墙厚大于24cm时,宽度可小于墙厚但不小于墙厚的2/3。梁高一般为15-30cm,不应小于12cm,混凝土强度等级不低于C15。另一种是钢筋砖圈梁,即在水平灰缝内加筋形成钢筋砖带,高度为4-6皮砖,用M5砂浆砌筑。钢拉杆能够墙外侧或内侧设置,直径一般小于35cm,当内外侧同时设置时,截面应相同。另外,如果墙体因开大洞而受到严重削弱,地基又很软弱,可考虑在削弱部位配筋,或用钢筋混凝土边框加强。对于建筑体形复杂、荷载差异较大的框架结构,可采用箱基、桩基、筏基等加强基础整体刚度,减少不均匀沉降。三、地基措施1.减少或调整基底附加压力(1)设置地下室或半地下室其效用之一是以挖除的土重抵消(补偿)一部分甚至全部的建筑物的重量,达到减少沉降的目的,如果建筑物的某一部分重量特别重(高)时,在该部分之下设置了地下室(或半地下室),便可减少与较轻部分之间的沉降差。从而整个建筑物的沉降比较均匀。(2)改变基底尺寸。调整各部分的荷载分布,基础宽度或埋置深度;对不均匀沉降要求严格的建筑物,可选用较小的基地压力。2.地基措施(1)硬壳层的作用。在设计和施工时,要利用地下硬壳层作为持力层,采用宽基浅埋的方法,尽可能多保留硬壳层的厚度,对减少沉降是有相当大益处的。(2)软弱层的地基处理。当天然地基的承载力和变形不能满足设计要求时,采用地基处理是治本的措施。在选择地基处理方案时应优先考虑浅层的处理,这就需要详细的地质资料,如尚不能满足要求,再考虑深层处理,或采用桩基或深基。(3)垫层处理。把软弱的土全部或部分挖去,换填材料分层夯实或捣实做成垫层,在垫层面上用厚度为5-10cm的水泥砂浆找平,然后施工基础。垫层的材料最好选用碎石、砂、砾、卵石或砂和碎石混合,地下水位以上可填土或灰土,因为用这些材料作为垫层比较容易夯实,即使基槽有水也容易排干,铺以碎石也无妨;垫层本身强度大而压缩性小,且压缩完成较快。设计主要包括其厚度和宽度的确定。(4)机械压实当软弱层的厚度较小,软弱层清除后用素土分层压实处使整个建筑坐落在比较均匀的天然或人工地基上;地基土层分布软硬均匀,最好不要存在着局部高压缩性软弱土层,即使地基中存在软弱土层,厚薄相差不要悬殊,建筑物的某一部分的基础不要设置在回填土上。为了阻隔地表变形向地面建(构)筑物的传递,能够采用活动基础(由一组能够随意调解建(构)筑物原基础高度的构件群组成),安装在受地表变形影响的建(构)筑物的下方,阻隔或吸收向上传递的变形,达到保护建(构)筑物安全使用的目的。四、设置钢筋混凝土锚固板锚固板能有效抵抗水平变形的影响,特别是建筑物受双向变形和变形方向与建筑物轴线斜交,以及受很大的压缩变形影响时更为适用。此法多用于保护有纪念意义或有特殊价值的建筑物。锚固板主要承受基础因地表水平变形而产生的摩擦力和粘着力等。锚固板设置在原有地板或地下室地板水平处,板厚不得小于12cm,板与土壤之间应铺设一层20cm厚的砂垫层,板每隔一段必须伸出外墙设置锚固端,锚固端间距一般为1m,全部受力钢筋必须伸