第32卷第4期2009年8月
测绘与空间地理信息
GEOMATICS&SPATIALINFORMATIONTECHNOLOGY
Vo.l32,No.4
Aug.,2009
建筑沉降观测周期的探讨
梁
辉,郑颜明
(中国地震局第一监测中心,天津300180)
摘要:通过对建筑物沉降实际观测分析,探讨沉降观测周期的合理性,从而确定出较合理的观测周期,减少不
必要的劳动。
关键词:建筑物形变监测;沉降观测;周期探讨
中图分类号:TU196 文献标识码:B 文章编号:1672-5867(2009)04-0202-02
DiscussionofObservationPeriodofBuildingSubsidence
LIANGHu,iZHENGYan-ming
(TheFistMonitoringCenterofChinaSeismologicalBureau,Tianjin300180,China)
Abstract:Byanalyzingthesubsidenceobservationofbuildings,thispaperdiscussesthereasonablenessofperiodforsubsidenceob-servationanddeterminesareasonableperiodforsubsidenceobservationwhichmayreducetheunnecessarywork.Keywords:monitoringthedeformationofbuildings;subsidenceobservation;perioddiscussion
0 引 言
随着社会的不断进步,物质文明的极大提高及建筑
设计施工技术水平的日臻成熟完善,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,高层及超高层建(构)筑物越来越多。为了保证建(构)筑物的正常使用寿命和建(构)筑物的安全性,并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数,建(构)筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。
问题。
2观测周期的确定
目前,观测周期的确定仍未有统一的规定,有的沉降
1确定沉降观测周期的必要性
观测按一定的时间段为一观测周期(如:次/20d)有的按建筑物的加荷情况每升高一层(或数层)为一观测周期,5建筑变形测量规范6(JGJ-2007)规定:建筑沉降观测次数与间隔时间应视地基与加荷情况而定。民用高层建筑可每加高1~5层观测一次,工业建筑可按回填基坑、安装柱子和屋架、砌筑墙体、设备安装等不同施工阶段分别进行观测。若建筑施工均匀增高,应至少在增加荷载的25%,50%,75%,100%时各观测一次;5天津市加强建筑工程变形观测控制的规定6(建质安管[1999]529号)文件规定:主体结构施工阶段,每一结构层沉降观测不少于1次,若遇特殊情况可增加观测频率。工程主体封顶后应进行百日观测,其后继观测周期应根据百日平均沉降值确定如表1所示。
相邻的两次时间间隔称为一个观测周期,沉降观测周期的长短,直接涉及到这项工作的经济效益,因为每观测一次就要付出一次的劳动代价。为了使付出劳动代价在满足精度需要的前提下尽量减少,合理地确定观测周期,是一个关键问题。
建筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件,首次观测必须按时进行,否则沉降观测得不到原始数据,而使整个观测得不到完整的观测意义。另外,观测周期过长或过短都不能真实地反应建筑物的沉降情况。怎样才能使观测周期更加合理科适宜呢?这也是我们仍须探讨的
3观测资料分析
表2为按照天津市有关文件规定对某住宅楼沉降观测资料的统计:
收稿日期:2008-09-10
作者简介:梁 辉(1964-),男,陕西渭南人,工程师,大专,1987年毕业于郑州测绘学校大地测量专业,主要从事形变监测工作。
第4期梁 辉等:建筑沉降观测周期的探讨
表1 天津市关于建筑工程主体封顶后百
为K;沉降观测的周期为T。
按上述理由,可成立下式:
$h\#mH#K
顾及
$h=V#T
则:
T=#mH#K/V
由此可以求得沉降观测的周期T。
203
日观测值与观测周期的规定
Tab.1 Regulationsofobservationvalueandobservation periodwithin100daysofcompletebuildingsinTianjin
百日观测日平均值大于0.3mm/d0.1-0.3mm/d0.05-0.1mm/d0.02-0.05mm/d0.01-0.02mm/d
天津市沉降稳定控制值为0.01mm/d。
后继观测周期
半个月1个月3个月6个月12个月
(2)
(3)
表2 海马小区16号住宅楼沉降观测资料统计
Tab.2 Statisticsofsubsidenceobservation
ofNo.16inHaimaresidentialarea
观测日期
一层封顶二层封顶三层封顶四层封顶五层封顶六层封顶百日观测后续观测1后续观测2后续观测3后续观测4后续观测5后续观测6后续观测7后续观测8后续观测9后续观测10
2004.09.302004.10.202004.10.312004.11.132004.11.282005.02.112005.05.222005.06.072005.06.232005.07.242005.08.252005.11.252006.02.242006.05.182006.11.142007.05.142007.11.14
沉降量均值
2.93.04.310.813.312.431.68.73.33.82.88.06.82.39.37.71.8
平均沉降速率
0.13601490.3900.8990.8870.1480.3160.5440.2060.1230.0910.0890.0740.0270.0530.0420.010
(3)式在实际应用时,mH可取沉降观测精度估算中
的最弱点中误差;V,在正常情况下,可取平均沉降量除以间隔日,若出现沉降量悬殊过大时,取最大值为宜;K,因为测量误差取决于沉降量的大小,其限差应为沉降量的1/10,即K=10,较为可靠。
例:已知某建筑物(如图1所示)的沉降最弱点的中误差,mH=?1mm,取K=10,按沉降量计算沉降观测的周期T,见表3:
图1 沉降观测点位分布图
Fig.1 Distributionofsubsidenceobservation
计算方法说明:
表中从2006年8月26日第二次观测各点沉降量,计算第三次观测日期。
#mH#K==33dv0.433
由此可推算第三次观测日期为2006年9月28日。
T=
表3 各观测点高程、沉降量及沉降量累计Tab.3 Elevation,quantityofsubsidenceand
accumulationofsubsidenceofdifferentobservation
第二次
观测点
高程/m
本次
C1C2C3C4C5C6C7C8
6.03155.99986.01456.08976.06586.07826.00726.0238
-4.8-5.2-4.6-5.0-5.7-5.5-5.8-4.9-5.2120.433
累计
6.02735.99586.01066.08596.06116.07376.00296.0199
06年8月26日沉降量/mm
高程/m
本次-4.2-4.0-3.9
-3.8-4.7-4.5-4.3-3.9-4.2330.127
累计-9.0-9.2-8.5
-8.8-10.4-10.0-10.1-8.8
第三次
06年9月28日沉降量/mm
从以上统计数据可以看出,工程主体结构施工阶段,由于荷载不断增加,且加荷的时间间隔不固定,这样一来,以每升高三层为一观测周期比较适宜。工程主体完工后的后续观测周期较短,建筑物主体工程竣工后的后续观测周期由以下方法确定较为理想。
4工程主体结构封顶后观测周期的确定
沉降观测的周期与测量精度和沉降速率有关。当沉降点的高程沉降量,大于或等于沉降点的高程沉降量的误差若干倍时,沉降观测成果才可靠。由于一个沉降点的两次观测高程之差,等于该点的沉降量,即:
$h=H1-H2 按误差传播定律得知沉降量的中误差:m$h=?+m
若沉降点的高程中误差:
mH=mH=mH
则:
1
2
H1H2
平均沉降量$h与上次间隔日T日平均沉降率V
m$h=?H(1)
()
206
测绘与空间地理信息
2009年
如何制定合乎实际的限差,不舍弃真的观测值又能保证不漏检粗差,仍待实验研究。
2)测距三角高程法跨河水准测量的主要误差源是测角误差和球气差,测角误差对测量结果影响尤为明显,因此要尽可能的采用高精度的测角仪器,并采用相应观测步骤提高测角精度,减弱球气误差的影响。
3)从测距精度估算公式可知,边长越短测边精度越高,但测距误差对测量结果的影响很小,并且实际中由于受地形的影响,跨河视线长度往往是一定的。同岸点的距离以5~10m为宜。
4 结束语4.1 各种方法总结
现在常用的跨河水准方法,各有优缺点,总结如下:1)光学测微法只适合宽度在500m以下得窄小河段。其优点是施测方法简单、精度高、测回数少;缺点是每半测回就需要调岸,要求比较便利的渡河条件。
2)倾斜螺旋法适合宽度在1500m以下的中宽河段,需要两台精密水准仪对向观测。优缺点同光学测微法。
3)经纬仪倾角法适用于宽度在3500m甚至更宽的河段,需要两台精密光学经纬仪或者高精度全站仪进行对向观测。其优点在于目标成像清晰,可只在上下午间调岸一次,能连续多测回观测。缺点在于观测组数和测回数比较多。
4)测距三角高程法适用于宽度在3500m甚至更宽的河段,需要两台精密光学经纬仪或者高精度全站仪进行对向观测,有与经纬仪倾角法同样的优越之处,其缺点在于测回数比较多,需要配合使用水准仪或测距仪(使用全站仪时不需要),本岸仪器至立尺点需要进行精密水准联测,观测与计算程序较复杂。
实际作业中可根据技术要求、场地条件、仪器情况及渡河条件适当选择观测方案,对于宽度在3500m以上的河段应在精度估算的前提下进行专项技术设计。
4.3 关于误差的总结
在进行一、二等跨河水准测量的观测时,为了减少大气垂直折光等各项误差的影响,应注意如下事项:
1)在进行一双测回的观测时,要做到同时开始,同时结束,观测速度基本一致。
2)在温度变化较大,气流较强时,河面的大气垂直折光变化较快,应停止观测。应选择在阴天、微风的情况下进行观测,其观测的成果比较稳定。
3)折光系数与视线离地面的高度有关,视线越高其K的变化越小,因此应尽可能地提高视线的高度。
4)条件允许的话可以采用中间站点法测距三角高程法,这样可以使得各项外部条件趋于平均,同时不用丈量仪器高度,减少其误差对高差精度的影响。
参考文献:
[1] 庄震坤,黄鹤年.跨河水准测量精度探讨[J].江苏测绘,
1996,(1):17-19.[2] 周西振,张铎强.精密跨河水准测量中大气垂直折光问
题的探讨[J].地矿测绘,2004,(1):18-20.[3]
国家测绘局标准化研究所.国家一、二等水准测量规范(GB12897)911)[S].北京:中国标准出版社,2001.
4.2 实例中关于测距三角高程法的总结
1)跨河视线虽然应该保持一定的高度,但两岸跨河点的高差不应相差太大,否则造成垂直角过大,使测角误差增大。因此,同岸点和对岸点之间及相互之间的高差都应尽可能的小。(上接第203页)
2.从第三次观测各点沉降量,计算第四次观测日期。
T==110d
0.127
由此可推算第四次观测日期为2007年01月16日,其余依此类推,直到建筑物沉降稳定为止。
当沉降后续观测第一次出现沉降速率趋近于沉降稳定控制值时,尚不能代表建筑物已处于稳定阶段,而需要按上一次确定的观测周期,连续几次观测,其沉降速率均在沉降稳定控制值允许范围内变动,才能判别建筑物处于稳定阶段。
[责任编辑:李 颖]
计算方法确定观测周期,可以减少工作中的盲目性,节省人力物力。但是,在特殊情况下,如左邻右舍新建大楼,周围环境变化等,很难掌握沉降变化因素,则必须适当地缩短观测周期,以利监视建筑物所受的影响,从而探索沉降量的变化规律。
参考文献:
[1] 陶正骐.沉降观测周期的确定[J].测绘通报,1985,
(4):19-20.[2] 中华人民共和国建设部.建筑变形测量规范(JGJ8-2007)[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.[3] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家
标准化管理委员会.国家一、二等水准测量规范(GB/T
12897-2006)[S].北京:中国标准出版社,2006.
5 结束语
观测周期的确定应以能系统地反映所测建筑变形的
变化过程、且不遗漏其变化时刻为原则。应用上述公式
[责任编辑:李 颖]
第32卷第4期2009年8月
测绘与空间地理信息
GEOMATICS&SPATIALINFORMATIONTECHNOLOGY
Vo.l32,No.4
Aug.,2009
建筑沉降观测周期的探讨
梁
辉,郑颜明
(中国地震局第一监测中心,天津300180)
摘要:通过对建筑物沉降实际观测分析,探讨沉降观测周期的合理性,从而确定出较合理的观测周期,减少不
必要的劳动。
关键词:建筑物形变监测;沉降观测;周期探讨
中图分类号:TU196 文献标识码:B 文章编号:1672-5867(2009)04-0202-02
DiscussionofObservationPeriodofBuildingSubsidence
LIANGHu,iZHENGYan-ming
(TheFistMonitoringCenterofChinaSeismologicalBureau,Tianjin300180,China)
Abstract:Byanalyzingthesubsidenceobservationofbuildings,thispaperdiscussesthereasonablenessofperiodforsubsidenceob-servationanddeterminesareasonableperiodforsubsidenceobservationwhichmayreducetheunnecessarywork.Keywords:monitoringthedeformationofbuildings;subsidenceobservation;perioddiscussion
0 引 言
随着社会的不断进步,物质文明的极大提高及建筑
设计施工技术水平的日臻成熟完善,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,高层及超高层建(构)筑物越来越多。为了保证建(构)筑物的正常使用寿命和建(构)筑物的安全性,并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数,建(构)筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。
问题。
2观测周期的确定
目前,观测周期的确定仍未有统一的规定,有的沉降
1确定沉降观测周期的必要性
观测按一定的时间段为一观测周期(如:次/20d)有的按建筑物的加荷情况每升高一层(或数层)为一观测周期,5建筑变形测量规范6(JGJ-2007)规定:建筑沉降观测次数与间隔时间应视地基与加荷情况而定。民用高层建筑可每加高1~5层观测一次,工业建筑可按回填基坑、安装柱子和屋架、砌筑墙体、设备安装等不同施工阶段分别进行观测。若建筑施工均匀增高,应至少在增加荷载的25%,50%,75%,100%时各观测一次;5天津市加强建筑工程变形观测控制的规定6(建质安管[1999]529号)文件规定:主体结构施工阶段,每一结构层沉降观测不少于1次,若遇特殊情况可增加观测频率。工程主体封顶后应进行百日观测,其后继观测周期应根据百日平均沉降值确定如表1所示。
相邻的两次时间间隔称为一个观测周期,沉降观测周期的长短,直接涉及到这项工作的经济效益,因为每观测一次就要付出一次的劳动代价。为了使付出劳动代价在满足精度需要的前提下尽量减少,合理地确定观测周期,是一个关键问题。
建筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件,首次观测必须按时进行,否则沉降观测得不到原始数据,而使整个观测得不到完整的观测意义。另外,观测周期过长或过短都不能真实地反应建筑物的沉降情况。怎样才能使观测周期更加合理科适宜呢?这也是我们仍须探讨的
3观测资料分析
表2为按照天津市有关文件规定对某住宅楼沉降观测资料的统计:
收稿日期:2008-09-10
作者简介:梁 辉(1964-),男,陕西渭南人,工程师,大专,1987年毕业于郑州测绘学校大地测量专业,主要从事形变监测工作。
第4期梁 辉等:建筑沉降观测周期的探讨
表1 天津市关于建筑工程主体封顶后百
为K;沉降观测的周期为T。
按上述理由,可成立下式:
$h\#mH#K
顾及
$h=V#T
则:
T=#mH#K/V
由此可以求得沉降观测的周期T。
203
日观测值与观测周期的规定
Tab.1 Regulationsofobservationvalueandobservation periodwithin100daysofcompletebuildingsinTianjin
百日观测日平均值大于0.3mm/d0.1-0.3mm/d0.05-0.1mm/d0.02-0.05mm/d0.01-0.02mm/d
天津市沉降稳定控制值为0.01mm/d。
后继观测周期
半个月1个月3个月6个月12个月
(2)
(3)
表2 海马小区16号住宅楼沉降观测资料统计
Tab.2 Statisticsofsubsidenceobservation
ofNo.16inHaimaresidentialarea
观测日期
一层封顶二层封顶三层封顶四层封顶五层封顶六层封顶百日观测后续观测1后续观测2后续观测3后续观测4后续观测5后续观测6后续观测7后续观测8后续观测9后续观测10
2004.09.302004.10.202004.10.312004.11.132004.11.282005.02.112005.05.222005.06.072005.06.232005.07.242005.08.252005.11.252006.02.242006.05.182006.11.142007.05.142007.11.14
沉降量均值
2.93.04.310.813.312.431.68.73.33.82.88.06.82.39.37.71.8
平均沉降速率
0.13601490.3900.8990.8870.1480.3160.5440.2060.1230.0910.0890.0740.0270.0530.0420.010
(3)式在实际应用时,mH可取沉降观测精度估算中
的最弱点中误差;V,在正常情况下,可取平均沉降量除以间隔日,若出现沉降量悬殊过大时,取最大值为宜;K,因为测量误差取决于沉降量的大小,其限差应为沉降量的1/10,即K=10,较为可靠。
例:已知某建筑物(如图1所示)的沉降最弱点的中误差,mH=?1mm,取K=10,按沉降量计算沉降观测的周期T,见表3:
图1 沉降观测点位分布图
Fig.1 Distributionofsubsidenceobservation
计算方法说明:
表中从2006年8月26日第二次观测各点沉降量,计算第三次观测日期。
#mH#K==33dv0.433
由此可推算第三次观测日期为2006年9月28日。
T=
表3 各观测点高程、沉降量及沉降量累计Tab.3 Elevation,quantityofsubsidenceand
accumulationofsubsidenceofdifferentobservation
第二次
观测点
高程/m
本次
C1C2C3C4C5C6C7C8
6.03155.99986.01456.08976.06586.07826.00726.0238
-4.8-5.2-4.6-5.0-5.7-5.5-5.8-4.9-5.2120.433
累计
6.02735.99586.01066.08596.06116.07376.00296.0199
06年8月26日沉降量/mm
高程/m
本次-4.2-4.0-3.9
-3.8-4.7-4.5-4.3-3.9-4.2330.127
累计-9.0-9.2-8.5
-8.8-10.4-10.0-10.1-8.8
第三次
06年9月28日沉降量/mm
从以上统计数据可以看出,工程主体结构施工阶段,由于荷载不断增加,且加荷的时间间隔不固定,这样一来,以每升高三层为一观测周期比较适宜。工程主体完工后的后续观测周期较短,建筑物主体工程竣工后的后续观测周期由以下方法确定较为理想。
4工程主体结构封顶后观测周期的确定
沉降观测的周期与测量精度和沉降速率有关。当沉降点的高程沉降量,大于或等于沉降点的高程沉降量的误差若干倍时,沉降观测成果才可靠。由于一个沉降点的两次观测高程之差,等于该点的沉降量,即:
$h=H1-H2 按误差传播定律得知沉降量的中误差:m$h=?+m
若沉降点的高程中误差:
mH=mH=mH
则:
1
2
H1H2
平均沉降量$h与上次间隔日T日平均沉降率V
m$h=?H(1)
()
206
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2009年
如何制定合乎实际的限差,不舍弃真的观测值又能保证不漏检粗差,仍待实验研究。
2)测距三角高程法跨河水准测量的主要误差源是测角误差和球气差,测角误差对测量结果影响尤为明显,因此要尽可能的采用高精度的测角仪器,并采用相应观测步骤提高测角精度,减弱球气误差的影响。
3)从测距精度估算公式可知,边长越短测边精度越高,但测距误差对测量结果的影响很小,并且实际中由于受地形的影响,跨河视线长度往往是一定的。同岸点的距离以5~10m为宜。
4 结束语4.1 各种方法总结
现在常用的跨河水准方法,各有优缺点,总结如下:1)光学测微法只适合宽度在500m以下得窄小河段。其优点是施测方法简单、精度高、测回数少;缺点是每半测回就需要调岸,要求比较便利的渡河条件。
2)倾斜螺旋法适合宽度在1500m以下的中宽河段,需要两台精密水准仪对向观测。优缺点同光学测微法。
3)经纬仪倾角法适用于宽度在3500m甚至更宽的河段,需要两台精密光学经纬仪或者高精度全站仪进行对向观测。其优点在于目标成像清晰,可只在上下午间调岸一次,能连续多测回观测。缺点在于观测组数和测回数比较多。
4)测距三角高程法适用于宽度在3500m甚至更宽的河段,需要两台精密光学经纬仪或者高精度全站仪进行对向观测,有与经纬仪倾角法同样的优越之处,其缺点在于测回数比较多,需要配合使用水准仪或测距仪(使用全站仪时不需要),本岸仪器至立尺点需要进行精密水准联测,观测与计算程序较复杂。
实际作业中可根据技术要求、场地条件、仪器情况及渡河条件适当选择观测方案,对于宽度在3500m以上的河段应在精度估算的前提下进行专项技术设计。
4.3 关于误差的总结
在进行一、二等跨河水准测量的观测时,为了减少大气垂直折光等各项误差的影响,应注意如下事项:
1)在进行一双测回的观测时,要做到同时开始,同时结束,观测速度基本一致。
2)在温度变化较大,气流较强时,河面的大气垂直折光变化较快,应停止观测。应选择在阴天、微风的情况下进行观测,其观测的成果比较稳定。
3)折光系数与视线离地面的高度有关,视线越高其K的变化越小,因此应尽可能地提高视线的高度。
4)条件允许的话可以采用中间站点法测距三角高程法,这样可以使得各项外部条件趋于平均,同时不用丈量仪器高度,减少其误差对高差精度的影响。
参考文献:
[1] 庄震坤,黄鹤年.跨河水准测量精度探讨[J].江苏测绘,
1996,(1):17-19.[2] 周西振,张铎强.精密跨河水准测量中大气垂直折光问
题的探讨[J].地矿测绘,2004,(1):18-20.[3]
国家测绘局标准化研究所.国家一、二等水准测量规范(GB12897)911)[S].北京:中国标准出版社,2001.
4.2 实例中关于测距三角高程法的总结
1)跨河视线虽然应该保持一定的高度,但两岸跨河点的高差不应相差太大,否则造成垂直角过大,使测角误差增大。因此,同岸点和对岸点之间及相互之间的高差都应尽可能的小。(上接第203页)
2.从第三次观测各点沉降量,计算第四次观测日期。
T==110d
0.127
由此可推算第四次观测日期为2007年01月16日,其余依此类推,直到建筑物沉降稳定为止。
当沉降后续观测第一次出现沉降速率趋近于沉降稳定控制值时,尚不能代表建筑物已处于稳定阶段,而需要按上一次确定的观测周期,连续几次观测,其沉降速率均在沉降稳定控制值允许范围内变动,才能判别建筑物处于稳定阶段。
[责任编辑:李 颖]
计算方法确定观测周期,可以减少工作中的盲目性,节省人力物力。但是,在特殊情况下,如左邻右舍新建大楼,周围环境变化等,很难掌握沉降变化因素,则必须适当地缩短观测周期,以利监视建筑物所受的影响,从而探索沉降量的变化规律。
参考文献:
[1] 陶正骐.沉降观测周期的确定[J].测绘通报,1985,
(4):19-20.[2] 中华人民共和国建设部.建筑变形测量规范(JGJ8-2007)[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.[3] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家
标准化管理委员会.国家一、二等水准测量规范(GB/T
12897-2006)[S].北京:中国标准出版社,2006.
5 结束语
观测周期的确定应以能系统地反映所测建筑变形的
变化过程、且不遗漏其变化时刻为原则。应用上述公式
[责任编辑:李 颖]