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高层建筑沉降观测研究与分析

发表时间：2020/6/12 来源：《基层建设》2020年第6期作者：朱庆程

[导读] 摘要：随着社会经济的不断发展和建筑技术的不断提高，为了节约集约用地，越来越多的高层建筑被建成。

        广西华景城建筑设计有限公司 530000
        摘要：随着社会经济的不断发展和建筑技术的不断提高，为了节约集约用地，越来越多的高层建筑被建成。在高层建筑的建设和运营过程中，不可避免地会出现沉降。如果沉降过大或不均匀，可能危及建筑物的安全。因此，沉降观测工作需要贯穿施工全过程和运营初期，直至沉降基本稳定（日均沉降值小于0.01分毫米/天）。同时，在获得沉降数据后，需要对施工环境、建筑荷载、地下水等因素进行分析，确定沉降的主要原因，并对未来沉降进行预测。
        关键词：高层建筑;沉降观测;研究;分析
        导言:目前，随着我国经济的快速发展，各类高层、大型工程建筑不断增多。在大型建筑物的建造过程中，对建筑物的地基施加一定的压力，同时破坏了原有的地基状态，造成建筑物地基和周围地层的变形。因此，在高层及大型建筑施工中，应采用沉降观测加强过程监测，并通过观测数据分析施工情况，指导施工人员进行合理施工，及时发现和防止施工过程中的不均匀沉降，避免因局部沉降过大而损坏建筑结构。因此，沉降观测在现代高层建筑的施工中具有重要的作用。
        1 沉降观测简述
        1.1 沉降观测的目的
        沉降观测是对建筑物上设置的观测点和高程基准点进行观测，测量沉降值并以数据形式表示的一种方法。目前，随着我国工业和民用建筑业的发展，各类高层和大型工程建筑日益增多。这些建筑物的建造对建筑物的地基和周围地层施加压力，导致地基和周围地层的变形。为了保证建筑物在施工过程中的安全稳定，沉降观测的重要性日益增加。特别是在高层建筑施工过程中，采用沉降观测技术对施工过程进行监测，合理指导施工过程，防止施工过程中不均匀沉降对建筑物主体结构造成破坏。
        1.2 建筑物沉降的原因
        （1）自然条件的影响，即工程地质、水文地质、温度、岩土等因素对建筑物地基变形的影响。
        （2）影响建筑物本身的因素，如：内外结构的类型、建筑物本身能够承受的荷载大小、建筑材料的选择和高度引起的变形等因素。
        （3）设计及人为因素如：地质勘探等前期勘察不详细，施工方法不当，设计误差等引起变形的因素。
        1.3 沉降观测的特点
        （1）重复观察。测量间隔跨度较大，观测时间和重复周期取决于沉降观测目的、沉降量和变形速率。
        （2）高精度。与其他测量作业相比，沉降观测精度要求更高。
        （3）数据处理要求更为严格。一般来说，随着观测周期的增加，观测数据也会随之增加。在这些海量数据中，需要采用更加严谨的数据处理方法，剔除冗余和错误的数据，有效地反映观测对象的真实变形信息。
        （4）信息快速准确。工程本身处于不断进行中，应及时提供相应的观测数据和分析报告，便于施工人员及时调整。
        2 高层建筑沉降预测优势
        2.1精密的测量仪器
        为了保证高层建筑沉降测量数据的准确性，需要对高端测量仪器进行改进。只有不断匹配高端精密设备，才能测量出更精确的数据供专业人士分析。这就要求我们不断引进新技术，不断创新仪器设备，因此，高端测量仪器对于高层建筑沉降观测非常重要。同时，对于精密测量仪器，今后需要派专门技术人员定期对设备进行维修保养。
        2.2高端的技术人才
        光有精密的测量仪器是不够的，还需要有高端的技术人员来支持，因此不断提高我们测量人员的专业知识和技能，增加领导部门的重视，就显得越来越重要。定期培训测量人员，更新和解释测量知识和技术，提高测量人员的专业素质，显得越来越重要。测量人员必须正确操作和使用各种测量仪器和数据。同时，他们需要有一定的实践观察基础和概念。高层建筑沉降观测需要一定的精度，已达到毫米级。因此，我们的工作人员一定要集中精力观察过程，做到准确细致。只有理论在今后的实践中得到很好的应用，才能使观测内容最大化，误差不断减小，甚至误差减小。最后，定期开展业务水平能力考核项目，对不合格的测量人员进行培训或转岗到后勤部，确保测量人员的专业技术性。只有拥有高端技术人才，才能发挥精密仪器最重要的作用，获得更好的精密数据。
        2.3灰色预测模型
        灰色理论是国内外众多专家学者通过理论与实践相结合而得出的最终理论成果。为了提高高层建筑沉降观测数据的真实性和有效性，需要借助于灰色预测模型。通过灰色建模，可以很容易地找出许多复杂和混沌之间的规律，从而打开它们之间的联系。
        在灰色理论建立的灰色预测模型中，应增加新的数据，以保证预测结果的可靠性和真实性。随着时间因素的发展，高层建筑沉降将出现新的变化。因此，应增加新的数据，以确保数据的有效性。否则，数据差异会增大，出现错误判断，因此，应善于运用灰色预测模型，更好地投入到沉降观测中。

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        3高层建筑施工沉降变形现象的诱发因素
        3.1 施工误差变形
        施工误差变形，顾名思义就是由于施工原因引起的变形。在具体施工中，由于施工是一项综合性工作，在具体施工中有明确的规范和要求，需要严格按照规范施工，确保施工质量和效率。但在实际施工中，施工人员没有按照规范做好工作，施工人员选择的施工工艺和施工技术还没有与施工方案、施工工艺和施工技术等相结合完成参数与实际需要不同，直接导致高层建筑局部或大范围的沉降变形，严重影响建筑的安全性能。
        3.2基础形变
        在高层建筑施工中，涉及基础施工。就地基的作用而言，主要是为了进一步提高建筑物的稳定性，合理地降低建筑物的沉降变形系数。然而，在具体的施工中，对地下结构进行了必要的地质勘察，这直接导致后续基础施工中缺乏合理的质量，自然会影响地基的施工，自然不能保证地基的作用，导致高层建筑的沉降变形程度不同。同时，地质构造的不稳定性和地下岩石的活动性，若无法抵抗，将影响建筑物的稳定性，从而破坏建筑物的整体结构。在整个施工过程中，对高层建筑进行沉降观测可以降低此类风险，同时有利于指导施工单位进行科学的建筑规划，从而进一步提高高层建筑的稳定性。
        3.3合理变形
        合理变形，顾名思义，就是正常范围内的变化。施工结束后，建筑物长期使用，由于各种因素的共同作用，会出现不同程度的合理变形。合理的变形在可控范围内，不会危及建筑物的正常使用，在没有强大外力的情况下，在这种情况下，高层建筑的功能将发挥正常作用，且不会影响建筑物的安全性能。高层建筑结构形式设计缺乏合理性，造成荷载分布不均，导致地基应力不同，从而形成不同程度的沉降变形现象[1 ]。在建筑设计方案中，有一个允许的变形值。一旦合理变形不超过此范围，则无需进行技术处理。随着时间的推移，这种变形将趋于稳定。
        4高层建筑中测量程序以及步骤
        4.1 沉降观测
        如果建筑物的结构面发生变化，观测点的位置发生变化，可以将观测点永久埋置，方便观测[2]。对即将竣工的高层建筑，在观测过程中，对每层进行观测，并进行科学复测。在观测区内建立水准控制网时，应将观测沉降的图纸一并完成，并在图纸上详细标出观测点。在沉降点观测中，第一次观测的高程可以作为每个观测的基础点。在沉降观测过程中，为了保证观测数据的准确性，必须至少进行两次观测，并使用高精度仪器。
        4.2 建立固定的观测路线
        水准控制网的建立以观测区域为基础。为了确定观测点的位置，在设计图纸中合理设置分布图上的沉降观测点，并将其实际位置结合起来。可在控制点与沉降观测点之间进行，为保证沉降观测路线正确，还应标明拐点位置和仪器安装位置。
        4.3 对统计表进行汇总
        沉降计算以各观测期的记录为基础，可以用统计表的形式表示，也可以用曲线图的形式与各观测点连接。横坐标表示时间数据，纵坐标表示上半部分的负荷值。每个周期的结算金额可以用来表示下半个周期。这样一个完整的曲线坐标用来表示沉降清晰地显示出来。表中各沉降数据对应各观测点，荷载值对应时间数据，并通过连线绘制成表。
        结束语
        沉降观测数据所表达的信息能直接反映观测对象各部分的变形趋势，对工程设计和施工有着至关重要的影响。论述了沉降观测的目的、特点、基准点和沉降观测点的布设、沉降观测的具体实施方法，并结合具体实例分析了沉降观测工作，简要介绍了高层建筑沉降观测技术。沉降观测是一项涉及测绘工程、建筑工程、工程力学等多学科的技术，观测周期长，责任重，对观测人员的技术水平和责任心要求高。
        参考文献
        [1]曲海涛.沉降观测技术在高层建筑施工中的应用[J].测绘与空间地理信息, 2018， 35 (5) .
        [2]JGJ 8-2007.建筑变形测量规范[S].中国建筑工业出版社, 2017.
        [3] 孙建伟.高层建筑沉降观测应用分析[J].城市建设理论研究, 2019, (36) .
        [4] 中国统计出版社, 中华人民共和国国家统计局中华人民共和国2017年国民经济和社会发展统计公报[M]. 2018, 128.
        [5]包雍卿, 崔马军, 黄岳林, 等.高层建筑物沉降观测及形变分析[J].测绘与空间地理信息. 2017, 35 (11) :220.
        [6] 中华人民共和国住房和城乡建设部JBJ8-2016.建筑变形测量规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2019. 102.
        [7] 杨佳洁.高层建筑变形监测进度分析研究[D].呼和浩特:内蒙古师范大学, 2019.
        [8]周家刚.苏通大桥外部变形监测内容的确定[J].现代测绘, 2018, 34 (3) :10.