建筑物的变形监测课件

项目九建筑物的变形监测

建筑物位移观测3建筑物沉降观测1建筑物倾斜观测2项目九建筑物的变形监测建筑物位移观测3建筑物沉降观测变形观测：对建筑物在施工和运营期间产生的变形进行的监视观测，即变形观测。一、建筑物变形的原因

建筑物变形主要是由两方面原因引起的。即：

1.自然条件及其变化，即建筑物地基的工程地质、水文地质、土壤的物理性质、大气温度等。

2.建筑物本身，即建筑物本身的荷重，建筑物的结构、型式及动荷载（如风力、震动、日照等）的作用。变形观测：对建筑物在施工和运营期间产生的变形进行的监视观测，二、建筑物变形的分类

按类型区分：静态变形和动态变形

静态变形：变形观测的结果只表示在某一期间内的变形值，亦即，它只是时间的函数。

动态变形：在外力影响下而产生的变形，亦即，它是以外力为函数来表示的动态系统对于时间的变化，其观测结果表示建筑在某个时刻的瞬时变形。二、建筑物变形的分类三、变形观测的任务、内容

变形观测的任务：其最主要的任务就是要对变形观测点进行周期性的观测，求得其在两个观测周期间的变化量；并对变化量进行统计分析，评定观测量、变形量质量；对工程建筑物进行变形分析与预报，分析变形成因等。

变形观测的内容：其内容应根据建筑物的性质与地基情况来确定定，既要重点突出，又要通盘考虑，以能正确反映出建筑物的变化情况，达到监视建筑物安全运营、了解其变形规律为目的。三、变形观测的任务、内容变形观测的内容：其内容应根据建筑四、变形观测的方法

变形观测的方法，要根据建筑物的性质、使用情况、观测、周围的环境以及对观测的要求选定。

垂直位移：多采用精密水准测量、液体静力水准测量、微水准测量的方法观测。

水平位移：基准线方法（视准线法、激光准直法、激光波带法）、前方交会方法、静态和动态GPS方法等。

挠度：对于混凝土坝的挠度观测多采用悬挂重锤线法（正锤线法和倒锤线法）。

其他：如使用测缝计进行裂缝观测，运用近景摄影测量进行各种建筑物、建筑文物的变形监测等。四、变形观测的方法

任务1建筑物沉降观测一、水准点和观测点的布设(1)水准点的布设

考虑水准点的稳定性、观测上的方便和精度要求来合理地埋设水准点。最少要布设三个水准点，它们应埋在受压、受震范围以外，埋设深度至少要在冰冻线下0.5m。

(2)观测点的布设

一般，沿房屋四周每隔15～30m应设立一个。另外，在最容易变形的地方要设立观测点。观测点分两种形式：一种是设在墙上的，用角钢做成；另一种是设在基础上的，可用铆钉做成。任务1建筑物沉降观测一、水准点和观测点的布设二、观测时间、观测方法和精度要求

一般在增加较大荷重(如浇灌基础、安装柱子和屋架、砌筑砖墙、铺设屋面、安装吊车等)之后要进行沉降观测。竣工后要按沉降量的大小，定期进行观测。开始，可每隔1～2月观测一次，以每次沉降量在5～10mm以内为限度，否则要增加观测次数。以后，随着沉降量的减小，可逐渐延长观测周期，直至沉降稳定为止。二、观测时间、观测方法和精度要求三、沉降观测的成果整理

把各观测点历次的高程列入成果表中，计算两次观测之间的沉降量和累计沉降量，并注明观测日期和荷重情况。为了更清楚地表示沉降、荷重与时间之间的关系，还要画出各观测点的沉降时间关系曲线图。三、沉降观测的成果整理建筑物的变形监测课件实训任务1:建筑物的沉降观测实训任务1:建筑物的沉降观测

倾斜观测主要针对高耸建构筑物主体进行，如高层建筑、水塔、烟囱等。

通过测定顶部观测点相对底部观测点的偏移量及相对高度，计算出倾斜度与倾斜方向。

倾斜度是指最大水平偏移值与相对高度的比值；

倾斜方向是指最大水平偏移方向与建筑物轴线或正北方向的夹角。

任务2建筑物倾斜观测倾斜观测主要针对高耸建构筑物主体进行，如高层建筑、水一、测角仪器垂直投影法

如右图所示：墙Π1、Π2正交，C、C′为墙角点，C投为C点的垂直投影。在墙Π2地脚线的延长线上置测角仪器，如A点，精确照准顶部C点后，将其投影至紧贴在墙Π1上的水平直尺上，读取水平偏移分量δx；同理得分量δy。另外由卷尺或三角高程测得CC′高差ΔH。则有如下三式：

最大倾斜量δ=

倾斜度i=δ/ΔH在墙Π1地脚线为主轴的局部坐标系中，

最大倾斜方向的主值β=arctan(δy÷δx)一、测角仪器垂直投影法如右图所示：墙Π1、Π2正交，

配盘：参照前图，置全站仪于A点，瞄准C点后，配盘270°。置仪于B点则配180°，如此配盘是顾及“外偏为正”。

测量方式：免棱镜模式或反射片模式

测量三维坐标：测出（XCYCZC）和（XC′YC′ZC′）二、全站仪坐标测量——测房角点坐标法最大倾斜量δ=倾斜度i

=δ/ΔH=δ/（ZC-ZC’）局部坐标系中：最大倾斜方向的主值β=arctan((YC-YC′)÷(XC-XC′))配盘：参照前图，置全站仪于A点，瞄准C点后，配盘27

参照前图，参照直接测角点三维坐标法置仪与配盘。

首先在A测站，测出墙Π1上且与C点临近的多个同高点，拟合出墙Π1顶部外墙直线l1；然后测量和拟合出墙Π1下部外墙直线l1′；接着支站至B点，A点定向后，测量和拟合出墙Π2上部、下部外墙直线l2和l2′；

l1与

l2、l1′与l2′两两求交，得墙角点C、C′平面坐标，进而求出倾斜量和倾斜方向。三、全站仪坐标测量——直线拟合交会法参照前图，参照直接测角点三维坐标法置仪与配盘。三、全此法可用于圆形构筑物监测。基于监测网和全站仪免棱镜功能，采集构筑物顶部圆和基部圆的筒壁三维坐标，同高碎部点≥3个。利用同高点拟合圆方程，解得筒心平面坐标，再由上下两筒心坐标差，求得最大倾斜量、倾斜方向和倾斜率。此法成果可靠，精度较高。四、全站仪坐标测量——曲线拟合法此法可用于圆形构筑物监测。四、全站仪坐标测量——曲线拟合法

如右图，基于监测网和全站仪圆柱偏心测量功能，直接测得上、下筒心三维坐标，据之推出最大倾斜量、倾斜方向和倾斜率。五、全站仪坐标测量——圆柱偏心测量法如右图，基于监测网和全站仪圆柱偏心测量功能，直接测得上、

如右图所示，置测角仪器于A，按B-下左-下右-上右-上左-B顺序，全圆方向观测得各方向值，顾及AO上、AO下为对应角平分线，推得水平角BAO上和BAO下。同理得水平角ABO上和ABO下。注意下左与下右，上右与上左需同高。六、角度前方交会法

根据角度前方交会原理，内业解得上、下筒心平面坐标，据之推出最大倾斜量、倾斜方向。顾及高度可得倾斜率。如右图所示，置测角仪器于A，六、角度前方交会法

早年，工匠常采用锤球检查墙体是否铅垂。

目前，测量员常基于建筑物竖向通道，用垂准仪建立垂直基准线，丈量上、下同名特征点相对于基准线的纵、横坐标，再由坐标差推出最大倾斜量和倾斜方向。七、垂直基准线法

早年，工匠常采用锤球检查墙体是否铅垂。七、

基础差异沉降法也是建筑物倾斜观测一种重要方法。根据一对沉降观测点的沉降差和间距，可得基础在该方向上的倾斜角（相对初期状态），同理得到正交方向倾斜角。由此可推出基础最大倾斜角及倾斜方向，顾及刚体特性，可知监测体顶部倾斜情况。八、基础差异沉降法

正交时:最大倾斜角局部坐标系中最大倾斜方向主值基础差异沉降法也是建筑物倾斜观测一种重要方法。八、基实训任务2:建筑物倾斜观测实训任务2:建筑物倾斜观测

变形观测中的位移观测是指建构筑物的整体水平位移，或上部相对于下部的位移。

产生原因主要有地质滑坡、深基坑施工，横向外力、气温变化、水压变化等。

任务3建筑物位移观测变形观测中的位移观测是指建构筑物的整体水

基准线法可细分为视准线法、激光准直法和引张线法。一、基准线——测小角法

如下图所示，在监测点Pi所在直线延长线上，建工作基准A和B。

di为监测点至基准线的垂距。置测角仪器于A，以B为置零方向，精确测出水平角BAPi（βi），并规范至小角，同时测出APi间概略距离SAPi。水平位移值：di

=SAPiⅹtan(βi)=SAPiⅹsin(βi)=SAPiⅹβi/ρ″位移方向：

βi为正时右偏

βi为负时（规范前近360°）左偏基准线法可细分为视准线法、激光准直法和引张线法。一、基

在Pi点上安置活动觇牌，并对活动觇牌进行零位差测定。

参照测小角法，置测角仪器于A，精确照准B点并水平制动，松垂直制动，调焦使活动觇牌像清晰，指挥组员缓慢转动测微器，使觇牌中心精确落在望远镜纵丝上，再由测微器直接读出偏移量。

二、基准线——活动觇牌法

在Pi点上安置活动觇牌，并对活动觇牌进行零位差测定。二如图所示：A、B为工作基准，Pi为监测点。置测角仪器于Pi，A为置零方向，精确测出APiB组成的交角γi，同时测出Pi至A、B的概略距离SAPi和SBpi。顾及三角形APiB面积公式及直伸特性，可得如下等式：三、基准线——测交角法

（SAPi+SBpi）*di

/2=SAPi*SBpi*sin(γi)/2由此可推出水平位移值：di=SAPi*SBpi*sin(γi)/（SAPi+SBpi）位移方向：交角γi＜180°时右偏，γi＞180°时左偏。本法基准线端点可设在墙面上。

如图所示：A、B为工作基准，Pi为监测点。三、基准线——测随着高精度（测角精度0.5″～1″测距精度1+1ppm）、伺服型全站仪的出现，极坐标测量成为水平位移监测一种快捷方法。四、全站仪极坐标测量法

大坝、危岩等建议用伺服型全站仪自动观测，一般建筑工地可选用非伺服型，如桩位检测，但宜采用双测站观测法提高可靠性。垂直角较大时宜采用导线形式观测计算。

随着高精度（测角精度0.5″～1″测距精度1+1p

用交会法进行水平位移观测，宜采用三点交会法提高可靠性。角度前方交会的交会角宜在60°～120°之间；距离前方交会的交会角宜在30°～150°之间；自由设站法（后方交会）亦被广泛使用。五、交会法

用交会法进行水平位移观测，宜采用三点交会法提高可靠性

地壳运动，大区域地表变形、高大建筑、大型桥梁变形等，可基于卫星（GPS）定位技术建立变形监测网，实现远程、全天候、实时、自动化监测。六、卫星定位法

杭州湾大桥GPS监测工程地壳运动，大区域地表变形、高大建筑、大型桥梁变形等建筑物的变形监测课件测斜仪常用于监测基坑壁或滑坡的深层土体水平位移。七、测斜仪法

测斜仪工作原理