工业与民用建筑变形监测

一、概述

工业与民用建筑的基础沉降是主要监测项目，相关规范都规定为必测项目。由沉降监测资料可计算基础的绝对沉降值、不均匀沉降值和平均沉降值。由不均匀沉降值可计算建筑主体结构的相对倾斜和相对弯曲（挠度）。当不均匀沉降产生的应力超过建筑物的容许应力时，会使建筑物产生裂缝。均匀沉降不会使建筑物出现断裂、裂缝、倾斜等现象，但绝对值过大的均匀沉降也会引起一些麻烦，例如，建筑物的地下部分可能要受到地下水的影响。工业与民用建筑的倾斜也是必要的监测项目，而裂缝可根据结构变形大小确定是否需要监测。

工业与民用建筑的基础沉降和建筑物本身的倾斜监测，其精度应根据建筑物的允许沉降值、允许倾斜度、允许相对弯矩来决定，同时也应考虑变形速度。允许变形值大多是由设计单位提供的，一般按允许变形值的1/10～1/20来确定变形监测的精度，由变形监测的精度确定测量仪器和测量方法。

工业与民用建筑变形监测的周期，在结构加载施工期（比如大楼封顶前），通常根据荷载增加的时间来确定；建筑结构加载全部完毕后，则采取定期观测，周期大小可根据变形的速率确定，一般当结构稳定后就停止观测。

二、某大楼主体沉降与垂直度监测实例

南京某公寓楼群位于秦淮河西龙江花园，共有10幢32层和34层大楼。施工过程中要求对10幢大楼进行主体结构沉降和垂直度监测。下面介绍其中3幢大楼的监测情况。

主体结构的沉降观测分3个阶段进行：①主体施工阶段（即从±0.000到结构封顶）；②封顶至竣工阶段；③竣工后一年。主体施工阶段，大楼每施工2层观测1次，大楼封顶至竣工阶段每个月观测1次，竣工后一年每6个月观测1次，每幢楼共计观测25次。主体结构的垂直度观测仅在主体施工阶段进行，每施工4层观测1次，每幢楼观测8次。

（一）主体结构沉降监测

主体结构沉降监测采用水准测量的方法。其具体做法是：在大楼施工影响区域外建立3个水准基点BM0、 BM1和BM2，在3座建筑物旁各建1个工作基点BM3、 BM4、 BM5，这6个点构成一条闭合水准路线；再由工作基点分别围绕3号、4号、5号楼构成3条独立的闭合水准路线测定大楼的12个沉降监测点（如图18-1所示）。

图18-1 水准监测网的布设

1.基淮点和沉降监测点标志的构造和埋设

水准基点一般要求埋设在基岩上或沉降影响范围之外稳定的建筑物基础上。该公寓楼群周边只有低矮民房和农田，地质为古秦淮河古道，岩层在地下60m深，难以埋设基岩水准基点。因此，水准基点在大楼施工影响区域外约200m处埋设混凝土标。在3个水准基点的中心位置设置固定测站，每次监测前先检查水准基点的稳定性。工作基点BM3、 BM4、 BM5点位尽可能地靠近监测大楼。工作基点只要保证每次观测期间稳定即可，因此，点的标志可采用浅埋混凝土标。

沉降监测点布设在大楼沉降特征点位置，每幢大楼布设12个（M01～M12）沉降监测点，见图18-2所示。监测点固定在大楼结构基础柱上，且高出室外地坪0.5m、能反映大楼整体沉降变形、便于测量的位置，采用隐蔽式沉降观测点标志。

2.观测与平差

沉降观测按《建筑变形测量规程》中的一级变形观测的技术指标，即沉降观测点测站高差中误差≤±0.15mm，往返较差及环线闭合差（n为测站数），最弱点的高程中误差≤±1.0mm。为尽可能地减少测量误差对沉降值的影响，观测时采用：固定观测人员、固定观测仪器和标尺、固定仪器设站位置。平差以BM1为起算点，经严密平差直接计算出3幢大楼各自的M01～M12的高程。

图18-2 沉降观测点位置布置图

图18-3 垂直度观测点位置布置图

（二）主体结构垂直度观测

垂直度是指建筑物外墙面的铅垂度。《建筑工程质量检验评定标准》 （GBJ301-88）中规定，高层建筑外墙面垂直度限差H/1000且≤30mm。在检测建筑物的垂直度中，由于整体墙面检测不便，通常评定大楼垂直度是通过测定大楼建筑外墙面转折处棱角线的铅垂度。本监测大楼平面是个燕式形状，棱角线较多，设计确定监测大楼10个棱角线（C01～C10，如图18-3所示）来评定大楼的整体垂直度状况。具体做法是在大楼基础层±0.00平台浇注完毕后，分别测定C01～C10处棱角顶点的平面坐标，该次测量称为首期观测；当大楼施工至i层h高度时，再观测i层的C01～C10处棱角顶点的平面坐标（实际上是在混凝土浇注前测量立模的角点，这样若垂直度偏差大可进行修正）。测量棱角线角点的坐标可采取外控法或内控法，外控法和内控法测量的方法和要求详见第五章第二节相应部分。

设某一棱角线基础层时测量的棱角点平面坐标为（x0， y0），施工到第i楼层后，在i层测量的该棱角点平面坐标为（xi， yi ），第i楼层高为hi，则该点的倾斜值和倾斜方向为：