汕头市测绘研究院 广东 汕头 515000
摘要:为确保高层建筑质量及安全，本文基于笔者从事建筑变形监测的相关研究经验,以高层建筑变形监测为研究对象,探讨高层建筑变形监测的方案设计过程及常用的监测措施,以期能为高层建筑物变形监测方案的实施提供参考。
关键词:高层建筑；变形监测；技术准备；观测精度；测量法
社会经济的飞速发展带动了建筑行业的进步,建筑设计施工技术水平日臻成熟完善，同时，也因土地资源日渐减少与人口增长之间日益突出的矛盾，高层建筑如雨后春笋般不断涌现,这也使得人们愈加重视高层建筑质量安全。高层建筑变形监测是通过对建筑物外型进行变形方面的监测，以便及时发现高层建筑变形情况，及时分析高层建筑变形原因，实施纠偏措施，从而有效保障人民生命财产安全。因此，分析和研究高层建筑变形监测方案设计及监测措施，对保证高层建筑施工质量和安全具有一定的现实指导意义。
1 高层建筑变形监测概述
1.1 高层建筑变形原因分析
高层建筑变形通常包括沉降、倾斜、位移和裂缝等。造成高层建筑变形的主要原因:①自然因素影响。高层建筑所在区域的地质条件、水文条件、土壤的物理特性及气候因素等，都会对高层建筑产生不同程度的影响，严重的会导致高层建筑变形。比如，由于施工区域地质条件不同，往往会造成不均匀沉降，使高层建筑发生倾斜、位移、裂缝等问题；还有季节和温度变化，会引起地下水位发生季节性和周期性变化，从而导致建筑物发生规律性的变形等。②自身因素影响。由于高层建筑自身荷载较大、结构类型复杂、楼层高度较高、受风力和震动力影响大等原因，容易造成建筑变形。为减少自身因素的影响，必须对建筑设计进行科学优化。③施工因素影响。由于高层建筑施工不合理，或者周围环境变化，都会导致高层建筑变形。比如，对高层建筑的周围进行深基坑开挖，往往会对高层建筑产生变形影响等。以上因素不是相互孤立的，而是相互联系、相互作用的，只是不同的施工阶段，不同因素的影响程度会有所不同。
1.2 高层建筑变形监测的重要性
高层建筑变形，对于建筑的稳定性、可靠性和安全性具有重要影响。根据我国建筑相关规范和高层建筑设计、施工的相关要求，为确保高层建筑工程施工及周边环境的安全性，必须对高层建筑变形进行实时监测。其目的是用科学的监测数据指导高层建筑工程施工，使高层建筑在施工过程中的变形能被及时发现并得到有效控制，以避免变形对高层建筑自身及周边环境造成破坏性的影响，保证高层建筑工程施工质量、进度和安全。
1.3 高层建筑变形监测的主要特点
①以安全为主要目的。高层建筑变形监测通常分为内部监测和外部监测。内部监测主要内容包括建筑的内部应力、温度变化测量及动力特性等指标，外部监测主要内容包括沉降、倾斜、位移、裂缝及挠度监测等。高层建筑变形监测，必须保持内部监测与外部监测同步展开，相互验证和补充。②监测精度要求高。高层建筑物的变形监测数据不仅会影响对高层建筑变形的正确判断，还会影响对变形原因和规律的分析。如果监测数据精度不高，则极有可能造成误判。③需要进行重复性监测。任何监测都不是一蹴而就的，必须有一个时间过程。高层建筑的变形监测也不例外，必须对同一对象进行多次重复监测，以提高监测的精度和时效性。四是严格的数据分析。高层建筑的监测数据量大，而且重复观测，使原始的监测数据极其繁杂。另外，由于一定时间内，监测数据变化极其微小，有时难以与正常的误差相区别。因此，必须借助专业的软件和科学的分析方法进行严格分析，才能获得正确的判断结论，为高层建筑变形防治提供科学依据。
2 高层建筑变形监测方案设计
2.1 变形监测的技术准备
高层建筑作为现代化建筑的一个重要分支,对其变形情况进行检测至关重要，在进行高层建筑变形监测方案设计时，必须进行必要的技术准备:①明确监测内容。为制定科学的高层建筑变形监测方案，必须首先明确变形监测的具体内容，并统筹安排监测时机。变形监测内容见表1。②明确监测概要。a.收集高层建筑物的相关资料，到实地进行现场勘察，根据高层建筑物的实际情况，研究制定高层建筑变形监测设计方案；b.对监测位置进行布点，并收集相关监测数据；c.将收集的数据进行存储和处理；d.建立高层建筑变形数学模型，对监测结果进行分析，对变形趋势进行预测。
2.2 确定高层建筑变形观测精度
精度决定准确度。只有确保高层建筑变形观测具有高精度，才能真实反映高层建筑的变形情况，并为科学设计监测方案、合理确定监测措施提供数据支持和决策依据。因此，在设计高层建筑变形监测方案时，必须充分考虑观测精度的重要影响，并确定合理的观测精度。鉴于监测方法和观测仪器、设备等对于观测精度影响较大，在确定观测精度前，必须到高层建筑施工现场进行实地考察，确定各基准点位与监测点位，在此基础上再合理选择监测方法与仪器、设备。不同的高层建筑，对观测精度有着不同的要求。即使同一高层建筑，其不同部位、不同阶段对观测精度的要求也可能有所不同。变形观测精度的确定，主要依据如下:①高层建筑阶段的平均变形量；②某些固定值；③高层建筑的最小变形值；④预估的变形量或变形速度；⑤地基允许的变形值。
2.3 布置高层建筑变形观测点位
高层建筑变形监测的观测点位通常包括:基准点位和监测点位。一是基准点位的确定。基准点一般包括工作基准点和稳定基准点，它们的作用是不同的。选择基准点时，技术人员必须对高层建筑及其周边环境进行充分的考察与分析，确保基准点布置时不受周围环境的干扰，且具有极强的稳定性。同时，必须充分考虑测量技术，使其满足基准点的测量要求。基准点的位置必须适中，太远可能影响测量精度，太近则会影响稳定性。一般将基准点设置在基岩或高层建筑变形影响范围之外。在基准点与监测点之间，通常会增设工作基准点，并加装必要的保护装置，以提高基准点的稳定性和可靠性，为提高观测精度打好基础。二是监测点位的确定。设置监测点位时，必须充分考虑高层建筑物的变形特点和部位，方便进行变形观测，同时保证自身结构合理，不至于影响到高层建筑物的使用功能。实践表明，观测点宜选择在以下位置:①高层建筑的基础类型、荷载及埋深有明显差异之处；②伸缩缝、沉降缝及高层建筑连接处两侧；③高层建筑的中点、角点等处，每边布置监测点宜超过3个；④多边形、圆形高层建筑，宜选在整体建筑纵、横轴线的相应对称处；⑤工业厂房高层建筑，宜选择在独立柱基础上。
3 高层建筑变形监测措施
3.1 水准测量法
水准测量法主要针对的是高层建筑的沉降。受地质条件、水文条件及人工管线工程等影响，高层建筑施工过程中发生沉降现象一般难以避免，导致高层建筑发生沉降变形。为此，必须依据国家制定的二级水准测量技术标准，采用精密水准仪进行测量。测量时，应将观测点布设成闭合环或附合水准路线联测到水准基点上，并做到固定观测时间、线路、人员和仪器，以减小测量误差。同时，每次进行测量时，必须对仪器进行校正，特别是检验仪器的角误差和调焦误差，以保证测量精度达到设计要求。
3.2 倾斜测量法
对于高层建筑物的倾斜测量方法比较多。①高层建筑物基坑监测。基坑的倾斜层度直接影响到高层建筑物的倾斜度，通常采取钻孔测斜仪对基坑支护桩进行倾斜测量。②高层建筑上部倾斜测量。传统方法主要有经纬仪投点法和全站仪坐标测量法等，目前一般采用回归平面法。使用回归平面法的前提是高层建筑以刚体形式整体性沉降，先测量高层建筑上部各监测点的沉降量，再结合各监测点的平面坐标，利用最小二乘法构建高层建筑沉降量回归平面，依据建筑基础倾斜相关公式，分别计算出垂直和水平方向的基础倾斜率，即可得到高层建筑的倾斜率。
3.3 水平位移测量法
不同类型的高层建筑，采取的水平位移监测方法也往往不同。一般直线型高层建筑宜采用基准线法、距离丈量法等，曲线型高层建筑宜采用测角前方交会法、精密导线法等。高层建筑顶部相对于底部的变形情况，则适宜采用测角前方交会法和经纬仪投点法等。当高层建筑的竖直中心偏移较多时，可能破坏建筑剪力并使建筑失去平衡，导致高层建筑产生裂缝等问题。利用水平位移测量法监测裂缝，通常在裂缝两端分别固定一块铁片，在其中一块铁片的边缘涂上油漆并紧压另一块铁片，当裂缝变形时，没有油漆的铁片就会祼露出来，使用相应的测量工具可测出祼露部分的尺寸，即为裂缝的变形量。
4 结束语
总之，高层建筑作为现代化建筑的一个重要分支,其变形监测对建筑本身的安全性及稳定性有重要的意义。高层建筑变形监测的措施多种多样，在实际工作中应以科学、合理、经济、适用为原则，结合工程实际情况，科学设计建筑变形监测方案、合理确定变形监测措施。随着现代科技的快速进步，必将推动高层建筑变形监测技术和手段向着信息化、自动化、智能化方向创新发展，更好的为建筑变形监测服务。
参考文献
[1]黄晓翔.探讨高层建筑变形观测和竣工测量技术[J].中国建筑金属结构, 2013(2):59-59.
[2]邓仁泮.高层建筑变形观测探究[J].科技与企业, 2014(22):81-81.
论文作者:廖军
论文发表刊物:《防护工程》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/24
标签：高层建筑论文; 测量论文; 基准点论文; 精度论文; 建筑物论文; 建筑论文; 高层论文; 《防护工程》2017年第7期论文;