文档介绍：5-5建筑物的变形观测
第五章工程建筑物的变形观测
5-1 概述
工程建筑物的兴建,改变了地面原来的状态,并对其下的地基施加了一定的外力,这就必然会引起地基及其周围地层的变形。建筑物和设备在施工和运营过程中,也由于地基的变形及其外部荷载与内部应力的作用而发生几何变形,这些变形主要包括下沉、位移、倾斜,并可能由此而产生裂缝、构件挠曲、扭转等。
对于基础而言,主要观测内容是均匀沉降与不均匀沉降;对建筑物而言,主要观测内容是沉降、位移、倾斜、挠曲、扭转和裂缝等。但是建筑物的相对倾斜、相对弯曲(挠度)和建筑物的扭转都是基础的不均匀沉降所致,当不均匀沉降产生的应力超过建筑物的容许应力时,可能导致建筑物产生裂缝。均匀沉降虽不会使建筑物出现断裂、裂缝和缺口等现象,但绝对值过大也会引起一些麻烦。例如,建筑物地下部分的地面可能下降到地下水位以下,因而使建筑物的地下部分被淹没。不同的建筑物有不同的允许变形值。如果实际的变形超过了限值就会危害建筑物或设备的正常使用或者预示建筑物或设备的使用环境产生了某种不正常的变化。
目前,了解建筑物变形情况最有效的方法是工程测量,即变形观测。
一、建筑物变形观测的概念
所谓变形观测,是用测量仪器或专用仪器测定建筑物及其地基在建筑物荷载和外力作用下随时间变形的情况。进行变形观测时,一般在建筑物特征部位埋设变形观测标志,在变形影响范围之外埋设测量基准点,定期测量观测标志相对于基准点的变形量。从历次观测结果的比较中了解变形随时间发展的情况。变形测量点可分为控制点和观测点(变形点)。控制点包括基准点、工作基点以及联系点、检核点、定向点等工作点。变形观测周期随单位时间内变形量的大小而定,变形量较大时观测周期易短些;变形量减小建筑物趋向稳定,观测周期宜相应放长,“变形”是个总体概念,既包括地基沉降、回弹,也包括建筑物的裂缝、倾斜、位移及扭曲等。
变形按其时间长短分为:
:由于建筑物的自重引起的沉降和倾斜等。
:由于温度的变化(如日照)所引起的建筑物变形等。
:由于风振动引起高大建筑物的变形等。
变形按其类型可分为:
:观测目的是确定物体的局部位移,其结果只表示建筑物在某一期间内的变形值,如定期沉降观测值等。
:动态系统变形是受外力影响而产生的。其观测结果是表示建筑物在某一瞬间的变形,如风振动引起的变形等。
二、引起建筑物变形的原因
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:建筑物的自重,使用中的动荷载,振动或风力等因素引起的附加荷载,建筑物结构的型式,地下水位的升降及其对地基的侵蚀作用,地基土在荷载或地下水位变化影响下产生的各种工程地质现象,温度的变化,建筑物附近新工程对地基的扰动等等。
:(1)地质勘探不充分,例如没发现地基下的旧河道等;
(2)设计错误,例如对土的承载力,各种荷载估计失误,对当地的地质土特性了解不够,套用其它地方的做法造成错误,结构计算中的失误等等;(3)施工质量差,例如地基基础处理不当,使用了较差的材料,由于砂石没有洗净、水份过多、保养不当致使混凝土强度减弱等等;(4)施工方法不当,例如软土上施工时由于没有处理好地下水或基坑壁的保护不利引起显著的地面沉降和位移,打桩使地面隆起引起上面的建筑物变形,高耸建筑物施工时没有顾及大风的影响,钢结构施工时没有顾及日照及气温变化的影响,巨大钢构件焊接时没注意保温,让灼热的焊缝过快冷却产生巨大的热应力等不良后果等等。
三、建筑物变形观测的项目
建筑物变形观测的项目包括以下几个方面:
:建筑物的沉降是地基、基础和上层结构共同作用的结果。此项观测资料的积累是研究解决地基沉降问题和改进地基设计的重要手段。同时通过观测来分析相对沉降是否有差异,以监视建筑物的安全。
:指建筑物整体平面移动,其原因主要是基础受到水平应力的影响,如地基处于滑坡地带或受地震影响。测定平面位置随时间变化和位移量,以监视建筑物的安全或采取加固措施。
:高大建筑物上部和基础的整体刚度较大,地基倾斜(差异沉降)即反映出上部主体的倾斜,观测目的是验证地基沉降的差异和监视建筑物的安全。
:当建筑物基础局部产生不均匀沉降时,其墙体往往出现裂缝。系统进行裂缝变形观测,根据裂缝观测和沉降观测资料,来分析变形的特征和原因,采取措施保证建筑物的安全。
:指测定建筑物构件受力后的弯曲程度。对于平置的构件,在两端及中间设置沉降点进行沉降观测,根据测得某时间段内这三点的沉降量,计算其挠度;对于直立的构件,要设置上、中、下三个位移观测点,进行位移观