高層建筑物豎向位移監測數據處理與分析*

馮建新（湖南工程職業技術學院，湖南 長沙 410151）

隨著中國國民經濟的快速發展，高層建筑物如雨后春筍般，越來越多地矗立在城市中。高層建筑結構健康監測成了土木工程防災減災的主要研究內容。高層建筑結構預警發生災害的主要有效手段是實施實時變形監測。目前，高層建筑物的穩定性及安全性已成為人民重點關注的焦點，運用所得到的監測信息可以判別其建筑結構變形的情況，同時也能及時做出是否需要人員疏散的決定，對保障人民的生命財產安全，提高高層建筑工程結構的運行效率具有積極作用。

1 工程概況

選取湖南某小區高層建筑為例，主體結構為框架結構，為住宅樓和地下車庫組成，設置2～3層地下室，主要功能為設備用房和地下停車庫。地基土的類別為中、低壓縮性土，相鄰柱基沉降差為0.002L，穩定性標準≤0.02mm/d。場地整平后標高為80.00m，均為高層住宅建筑，地上層數為23～33層，建筑設計使用年限為50年，湖南省該地區地震基本烈度為6度。本次監測對象為57#～64#共8棟房屋。房屋沉降監測點設置64個，監測時間為持續觀測約580d。

2 監測方案

2.1 監測目的

開展本次房屋沉降監測的主要目的如下：

（1）以《建筑變形測量規范》（JGJ8-2016）為依據，建筑物沉降觀測應及時準確地反映地基、基礎、上部結構及周邊環境在靜荷載或動荷載及其環境等因素影響下的變形程度或變形趨勢，從而以確保建筑物施工和使用過程中的安全。

（2）加強過程監控，指導合理的施工工序，預防在施工過程中出現不均勻沉降；及時反饋信息為勘察設計施工單位提供詳盡的第一手資料，避免因沉降原因造成建筑物主體結構的破壞或產生影響結構使用功能的裂縫。

（3）總結工程經驗，為完善設計分析提供依據。

（4）為建筑質量的評定提供客觀評判依據。

2.2 監測內容

根據本工程設計圖紙、《建筑變形測量規范》（JGJ8-2016）、《工程測量規范》（GB50026-2007）、《國家一、二等水準測量規范》（GB/T12897-2006）、《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）以及本工程監測方案，本基坑工程監測內容選取為：57#～64#共8棟房屋沉降，共設64個監測點。

2.3 監測實施的頻率

按照本工程設計圖紙要求，《建筑變形測量規范》（JGJ8-2016）、《工程測量規范》（GB50026-2007）、《國家一、二等水準測量規范》（GB/T12897-2006）、《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）以及本工程監測方案，監測頻率采取定時與跟蹤相結合的方法，觀測頻率見表1。

表1 房屋沉降監測頻次

2.4 房屋沉降監測方法

2.4.1 監測網的布設要求與測量方法

（1）在沉降監測前至少一周埋設不少于3個水準基點，基準點設3倍于基坑深度的影響范圍之外，組成水準控制網，定期對水準點進行校核，防止其本身發生變化，以保證沉降監測結果的正確性。監測點盡可能和基準點一起布設成附合或閉合水準路線，以便進行平差處理，提高觀測精度。水準點的埋設要求外界影響小、不易擾動或震動影響、通視條件好，以保證監測精度。

（2）根據湖南省某小區建筑物及允許沉降值、等因素綜合分析，確定位移變形監測精度，該沉降監測采用日本索佳SDL30精密水準儀進行監測。

2.4.2 沉降計算

在條件許可的情況下，監測點盡可能和基準點一起布設成附合或閉合水準路線，水準線路閉合差應?。╪為測站數），然后按照測站進行平差，求得各點高程。

其中，H0-為地表沉降觀測點的初始高程；Hn-施工過程中測出的高程；ΔH-為地表沉降值。

2.4.3 數據分析與處理

以監測時間段為X軸，以沉降累計變形量為Y軸建立坐標系，繪制監測點累計變形量與時間關系變化曲線圖，根據沉降規律判斷其穩定狀態和施工措施的有效性。當累計變形量與時間關系變化曲線趨于平緩時，可選取合適的函數進行回歸分析，預測最大沉降量。

3 監測成果分析

本工程監測從進場開始至沉降速率穩定觀測結束，持續觀測約620d。以監測時間段為X軸，以沉降累計變形量為Y軸建立坐標系，繪制監測點累計變形量與時間關系變化曲線圖，本案例的具體觀測成果及房屋8個沉降監測點累計變化量時態曲線圖見圖1～圖8。

圖1 57#豎向位移累計變化量時態曲線圖

圖3 59#豎向位移累計變化量時態曲線圖

圖4 60#豎向位移累計變化量時態曲線圖

圖8 64#豎向位移累計變化量時態曲線圖

圖5 61#沉豎向位移累計變化量時態曲線圖

圖6 62#豎向位移累計變化量時態曲線圖

圖7 63#豎向位移累計變化量時態曲線圖

在整個監測期內，由圖1～圖8中對應的累計變形量時態曲線可以看出，8個房屋沉降監測點沉降隨時間變化趨勢來看，建筑物在整個監測期內變形量均較小。不同的監測點房屋累計沉降量不同，但每棟主樓從施工開始都出現了下沉現象，下沉速度都很緩慢，大概是每棟主樓在第5層（60d）至20層（180d）這個階段下沉速度偏大，下沉現象比較明顯，主要原因是這個期間由于回填影響觀測以及施工的影響。在400d以后各觀測點下沉速度較小，下沉幅度也較小，房屋沉降趨于平穩，各棟樓的各項測點的累計變化量及變化速率均比較穩定。累計變化量最大是63#點號為D63-3在465d時，累計變化量為-3.76mm。房屋沉降豎向位移累計變化量及速率均在設計及規范允許值范圍內，變形量時態曲線呈水平發展趨勢，說明各監測點沉降變形量基本完成?？梢耘袛喾课莩两翟谡麄€監測期內是安全穩定的。在房屋沉降監測周期內，未出現預警情況，綜合現場巡視記錄表明，房屋施工過程符合建筑施工各項技術要求，監測對象處于安全可控狀態。

4 結語

房屋變形監測對于建筑物的安全是必不可少的關鍵步驟，也是工程質量和施工安全的數字化變形方式，監測數據對驗證施工參數和指導安全施工具有重要的指導意義。本文對湖南省某小區8棟建筑物從施工到竣工結束后一段時間中進行房屋豎向位移監測，通過對監測數據處理及分析可知位移監測點的變形量均小于報警值，建筑物沉降監測累計變形量最大值在D63-3處，得出該監測對象處于安全可控狀態。