摘要：本文主要介绍了高耸圆形建筑倾斜观测的原理及方法，并结合实例加以分析，验证了观测方法的可行性，为高耸圆形建筑的倾斜监测提供一些经验。
关键词：高耸圆形建筑，倾斜观测
1、前言
目前我国建起了越来越多各种复杂且高耸的建筑物，例如烟囱、水塔等等。这些建筑物随着时代的发展，自身的结构再加上各种外力作用，或多或少的出现了各种变形。因此，变形观测已经成为该类工程建设的一项十分重要的内容，其中倾斜变形较为常见，也对该类建筑物危害较大，对建筑物的运行使用安全与否有直接的影响。本文基于水塔的倾斜变形观测的其中两种方法进行探讨，并通过实例，验证其可行性。为以后该类型建筑的倾斜观测提供一种参考。
2、倾斜观测的原理和方法
高耸圆型建筑物的倾斜观测，应测定建筑物顶部观测点相对于底部观测点的偏移值，再根据建筑物的高度，计算建筑物的倾斜度（率），即
测量的方法：
（1）极坐标法是在塔型建筑物周边布设基准点，在每个基准点上分别测定塔型建筑物同一高程圈表面的坐标，得出该建筑同一高程表面的各坐标，通过拟合从而求解出该高程面圆心的坐标。以此得出上下部圆心坐标值，得出偏离量，通过高度，可求出倾斜率。
（2）方向交会法主要是通过在建筑物周边的布设的基准点上，用经纬仪或全站仪观测塔型建筑物两边缘的角度值，得出该基准点方向的塔型建筑物中心位置的角度值，后依次在其他基准点上采用相同的方法得到各个角度值，经过内业处理，几个方向值得交点的中点位置为该塔型建筑的最近圆心值。从而得出塔型建筑上部分和下部分的中心值，通过两部分的高度，可计算出塔型建筑的倾斜率。
3、工程实例
3.1工程背景
某水塔位于市一小学内教学楼东面，为30m高的钢筋砼倒锥壳型水塔，容量为100m3，由基础、筒身、水柜等组成。基础开挖半径为4.8m，开挖深度-2.6～-3.2m，基槽土质为黄色粘土。水塔2000年10月竣工并于 11月投入使用。
3.2观测实施：
基准点的布置和观测
根据工程需要及现场条件在水塔周边共布设了由BM1、BM2、BM3、BM4个点组成的微型基准网，最长边为62.922m，最短边为46.826m；均埋设不锈钢螺杆作为观测标志。由于场地限制，部分基准网点无法满足距被测物体高度的1.0～1.5之外。微型基准网布设成边角网形式，按《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）中二级的精度使用索佳NET05全站仪按方向观测法进行自动观测，所测的斜距经加仪器加常数、乘常数及气象改正后，改算成平距后再参与平差计算。基准网的平差计算是采用清华山维《工程测量控制网平差软件Nasew 95》在微机上进行，采用假定坐标系和假定高程系，平差后得到基准网各基准点的成果。
3.3观测方法
3.3.1极坐标法
由于各基准网点距被测物体较近，利用索佳NET05全站仪的免棱镜功能，分别在基准点BM1、BM3、BM4上设站，每站分别采集水塔底部表面同一高程圈（80m）1～2个点的三维坐标，再用相同的方法分别在相同基准点设站，每站分别采集水塔上部表面同一高程圈（100m）1～2个点的三维坐标。室内通过对各测站采集数据的进行处理，分别求解出水塔下部下部（80m）和上部（100m）处的圆心坐标。
3.3.2方向交会法
利用索佳NET05全站仪分别在基准点BM1、BM2、BM3上设站，每站分别测量水塔底部表面同一高程圈（用垂直角控制）两边缘的水平方向值，上、下部位均4个测回。室内通过计算 分别求解出水塔下部（80m）和上部（100m）处的圆心坐标。
3.3.3水塔的倾斜现状观测达到的精度
通过极坐标法和方向交会法求出的水塔下部（80m）和上部（100m）处圆心坐标比较见表4。
表1：水塔下部（80m）和上部（100m）处圆心坐标比较
由上表可知，使用不同的方法，结果会有微小的差别，由于圆心坐标是通过测量水塔表面的形状计算而得的，两种方法中，仪器作用于水塔的点也不相同（虽是同一高程圈上），而水塔表面光滑度的工艺误差应最少在±5mm以上，除去水塔表面光滑度的工艺误差后，本次测量水塔圆心的误差范围应在±3mm以内，两种方法中的任一种均可以用来作为计算水塔倾斜现状的依据，因此本次计算采用极坐标法观测所得数据。
3.4水塔的倾斜现状
通过水塔下部（80m）和上部（100m）的圆心坐标，计算出水塔上部（100m）相对于下部（80m）的位移量、位移矢量方位角；且又知道水塔的高差，故可求出水塔的倾斜率，从而反应出水塔目前的倾斜现状。
4.结论
1 对于该类型建筑物进行倾斜观测，应根据现场的条件和仪器设备，选择合适的测量方法；可采用两种或以上的方法结合来进行观测做对比分析。2为了提高观测质量，基准点的选埋很重要，既要稳固、牢靠又要保证精度，又要方便现场观测的要求；3实际观测中，使用高精度的测量设备，和通过增加观测测回数的方法，可提高观测精度；4通过免棱镜测距模式功能进行观测，可有效减小测量误差，适用于该类不易安置棱镜的建筑物；5本实例反应该水塔目前现状的倾斜率，可通过多次多周期的观测，来验证该建筑物的倾斜率准确性。
参考文献：
［1］JGJ8-2007.建筑变形测量规范［S］
［2］GB50026-2007.工程测量规范［S］
［3］伊晓东，李保平.变形监测技术及应用［M］.黄河水利出版社.2007
［4］张庭芳等.观测圆上多个任意点及其圆心坐标拟合［J］.黑龙江工程学院学报.2014
论文作者:莫如成
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/13
标签：水塔论文; 建筑物论文; 圆心论文; 基准点论文; 坐标论文; 高程论文; 方法论文; 《基层建设》2018年第36期论文;