1、本科毕业（论文） 摘要摘 要本文通过对衡阳隆中高层建筑为例介绍了高层建筑物的变形监测的目的和意义。简要描述了该变形监测工程的测量方法、布网方案，研究了了该变形监测的数据处理方案，并最终得出了沉降分析。并绘制出了载荷时间沉降曲线图，通过一元线性回归方程，对平均观测量和每个点位进行了预测分析。通过该高层建筑的变形监测的研究，目的是保障建筑物的施工与使用安全，体现出高层建筑在建设和使用过程中变形监测的重要性，为建筑物安全施工提供了必要的评估数据。关键】:高层建筑物,变形监测，数据处理，沉降分析本科毕业（论文） AbstractIAbstractThis article through to Heng
2、yang this high-rise building for example introduces the high-level building deformation monitoring of purpose and meaning. A summary of the deformation monitoring project measurement methods, cloth nets scheme, the study of deformation monitoring it data processing scheme, and concluded that settlem
3、ent analysis. And map out the load-time-settlement curve, the settlement of the building has a system of continuous judgment and analysis.Through the high-rise building deformation monitoring of the research, the purpose is to protect the building construction and use safety, manifests the high-rise
4、 buildings in the construction and utilization of the importance of deformation monitoring, for building construction safety provided the necessary assessment data.Keywords:High-rise buildings, Deformation monitoring, Data processing, Settlement analysis本科毕业（论文） 目录II目 录摘 要 .IAbstract.II第一章 绪论 .11.1
5、本课题变形监测的基本概念 .11.2 本课题变形监测的内容 .11.3 本课题变形监测的目的意义 .21.4 本课题变形监测技术及其发展 .3第二章 工程要求 .52.1 工程概述 .52.2 测量依据 .52.3 测量要求 .52.4 主要技术精度指标 .62.5 控制网的设计 .62.5.1 沉降控制网布设的基本要点 .62.5.2 布网的目的 .72.5.3 布网的原则 .72.5.4 变形网的优化方法 .82.5.5 本工程现场布网具体原则 .92.6 测量方法 .92.6.1 测量仪器设备 .92.6.2 精度控制 .92.6.3 沉降观测精度估算 .92.6.4 观测方案 .92.
6、6.5 观测工期 .102.6.6 主要操作要求 .10第三章 数据处理 .123.1 变形监测数据处理的三大平差方法 .123.2 间接平差在数据处理的应用 .123.3 按间接平差法求平差值的计算步骤 .133.4 沉降数据平差后结果 .13第四章 变形监测分析 .154.1 变形监测沉降结果分析 .154.2 沉降图 .15本科毕业（论文） 目录III4.3 一元线性回归分析 .16结 论 .18参考文献 .19致 谢 .20本科毕业（论文） 第一章 绪论0第一章 绪论1.1 本课题变形监测的基本概念变形监测是自然界普遍存在的现象，它是指变形体在各种荷载作用下，其形状、大小及位置在时间域
7、和空间域中的变化。变形体在一定范围内是被应允的，但是超过了允许值，则可能会发生自然或人为灾害，带来巨大的人员与财产损失。自然界的变形危害现象很普遍，如地震、滑坡、崩塌、地表沉陷、火山爆发、溃坝、桥梁与建筑物的倒塌等。所谓的变形监测，就是利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。其任务是确定在各种载荷的外力作用下，变形体的形状、大小及位置变化的空间状体和时间特征。变形监测工作是人们通过变形现象获得科学认识、检验理论和假设的必要手段。变形体的范畴可以大到整个地球，小到一个工程建筑构体，它包括自认和人工的构筑物。根据变形体的研究范围，可以将变形监测研究队形分为三类：第一类：全球变
8、形研究，如监测全球板块运动、地极移动、地球自转速率的变化、地潮等；第二类：区域性变形研究，如地壳形变监测、城市地面沉降等；第三类：工程和局部形变研究，如监测工程建筑物的三维变形、滑坡提的滑动、地下开采使引动的地表和下沉等。在精密工程测量中，最具有代表性的变形体有大坝、桥梁、矿区、高层建筑物、防护堤边坡、隧道、地铁、地表沉降等 1。1.2 本课题变形监测的内容变形监测的内容，应根据变形体的性质与地基情况来定。要求有明确的针对性，既要有重点，又要做全面考虑，以便能正确地反映出变形体的变化情况，达到监视变形体的安全、了解其变形规律的目的。例如：工业与民用建筑物：主要包括基础的沉降观测与建筑物本身的变
9、形监测。就其基础面而言，主要观测内容是建筑物的均匀沉降与不均匀沉降。对建筑物本身来说，则主要是观测倾斜和裂缝。对于高层和高耸建筑物，还应对其动态变形（主要为振动的幅值、频率和扭转）进行观测。对于工业企业、科学实验设施与军事设施中的各种工艺设备、导轨等，其主要观测内容是水平位移和垂直位移。水工建筑物：对于土坝，其观测项目主要是水平位移、垂直位移、渗透本科毕业（论文） 第一章 绪论1以及裂缝观测；对于混凝土坝，以混凝土重力坝为例，由于水压力、外界温度变化、坝体自重等因素的作用，其主要观测项目主要为垂直位移（从而可以求得基础与坝体的转动） 、水平位移（从而可以求得坝体的扭曲）以及伸缩缝的观测，这些内
10、容通常称为外部变形观测。为此，为了了解混凝土坝结构内部的情况，还应对混凝土应力、钢筋应力、温度等进行观测，这些内容通常称为内部观测。虽然内部观测一般不由测量人员进行，但在进行变相监测数据处理时，特别对变形原因作物理解时，则必须将内、外部资料结合起来进行分析。地面沉降：对于建立在江河下游冲击层上的城市，由于工业水需要大量开采地下水，而影响地下土层的结构，使地面发生沉降现象。对于地下采矿地区，由于大量的采掘，也会使地表发生沉降现象。在这种沉降现象严重的城市地区，暴雨以后发生大面积积水，影响仓库的使用与居民的生活。有时甚至造成地下管线的破坏，危机建筑物的安全。因此，必须定期进行变形监测，掌握沉降与回
11、升规律，以便采取防护措施。对于这些地区主要应进行地表沉降观测 1。1.3 本课题变形监测的目的意义人类社会的进步和国民经济的发展，加快了工程建设的进程，并且对现代建筑物的规模、造型、难度提出了更高的要求。与此同时，变形监测工作的意义更加重要。众所周知，工程建筑物在施工和运营阶段，由于受到多种主观与客观因素的影响，会产生变形，变形如果超出了规定的限度，就会影响建筑物的正常使用，严重时还会危及建筑物的安全，给社会和人民生活带来巨大的损失。尽管工程建筑物在设计和施工运营期间采用了一定的安全系数，使其安全承受所考虑的多种外荷载影响，但是由于设计中不可能对工程的工作条件及承载能力做出完全所考虑的施工质量
12、也不可能完美无缺，工程在运行过程中还可能发生某些不利的变化因素，因此，国内外仍有一些工程出现事故。以大坝为例，法国 67m 高的玛尔巴塞拱坝 1959 年垮塌；意大利 262m 高的瓦伊昂拱坝1963 因库岸大滑坡导致涌浪翻坝且水库淤满失效；我国板桥和石漫滩两座水库的土坝因 1975 年洪水漫坝事故等等。可见，保证工程建筑物安全是一个十分重要而且很现实的问题。为此，变形监测的首要目的是要掌握变形体的实际性状，为判断其安全提供必要信息 2。目前，灾害监测与防治已越来越受到全社会的普遍关注，各级政府及主管部门对此问题十分重视，诸多国际学术组织，如国际大地测量协会、国际测量师联合会、国际岩石力学会、
13、国际大坝委员会、国际矿山测量协会等，经常定期地召开专业会议进行学术交流和研究对策。经过广大测量科技工作者和工程本科毕业（论文） 第一章 绪论2技术人员近 30 年的共同努力，在变形监测领域取得了丰硕的理论研究成果，并发挥了实用效益。以我国为例：利用地球物理大地测量反演论，于 1993 年准确地预测了 1996 年发生在丽江大地震。1985 年 6 月 12 日长江三峡新滩大滑坡的成功预报，确保灾害损失减少到了最低限度。它不仅使滑坡区内 457 户 1371 人在活泼前夕全部安全撤离，无一伤亡，而且使正在险区长江上下游航行的 11 艘客货轮船及时避险，免遭灾害。为国家减少直接经济损失 8700
14、万元，被誉为我国滑坡预报研究史上的奇迹。隔河岩大坝外观变形 GPS 自动化监测系统在 1998 年长江流域抗洪峰中所发挥的巨大作用，确保了安全度汛，避免了荆江大堤灾难性分洪。科学、准确、及时地分析和预报工程及工程建筑物的变形情况，对工程建筑物 id 施工和运营管理极为重要，这一工作术语变形监测的范畴。由于变形监测涉及到测量、工程地质、水文、结构力学、地球物理、计算机科学等诸多学科的知识，因此，它是一项跨学科的研究，并正向着边缘科学发展。也已经成为测量工作者和其他学科专家合作的研究领域。变形监测所研究的理论和方法主要涉及到这样 3 个方面的内容：变形信息的获取、变形信息的分析与解释以及变形预报。
15、其研究领域成果对预报自然灾害及了解变形机理是极为重要的。对于工程建筑物，变形监测除了作为判断其安全的耳目之外，还是检验设计施工的重要手段。总而言之，变形监测的工作的意义重点表现在两个方面，首先是使用上的意义，主要是掌握各种建筑物和地质构造的稳定性，为安全性诊断提供必要的信息，以便及时发现问题并采取措施；其次是科学上的意义，包空更好的理解机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型。1.4 本课题变形监测技术及其发展纵观国内外数 10 年变形监测技术的发展历程，传统的地表变形监测方法主要采用是大地测量法和近景摄影测量法。常规地面测量方法的完善与发展，其显著
16、进步是全站型仪器的广泛使用，尤其是全自动跟踪全站仪，有时也称为测量机器人，为局部工程变形的自动监测或室内监测提供了一种良好的技术手段，它可进行一定范围内无人值守、全天候、全方位的自动监测。实际工程试验表明，测量机器人监测精度可以达到亚 mm 级。目前，在美国加州南部的一个新水库已安装了由 8 个永久性 RTS 和218 个棱镜组成的地面自动监测系统。但是，TPS 最大的缺陷就是受测程限制，本科毕业（论文） 第一章 绪论3测站点一般都处在变形区域的范围内。地面摄影测量技术在变形监测中的应用起步较早，但是由于摄影距离不能过远，加上绝对精度较低，使得其应用受到局限，过去仅大量应用于高塔、烟囱、边坡体
17、等变形监测。近几年发展起来的数字摄影测量和实时摄影测量技术在变形监测中的深入应用开拓了非常广泛的前景。光、机、电技术的发展，研制出了一些特殊和专用于变形的自动监测，它包空应变测量、准直测量和倾斜测量。GPS 作为一种全新的现代空间定位技术，已逐渐在越来越多的领域取代了常规光学和电子测量仪器。自从 20 世纪 80 年代以来，尤其是进入 90 年代后，GPS 卫星定位和导航技术与现代通信技术的相结合，在空间定位技术方面引起了革命性的变化 3。本科毕业（论文） 第二章 工程要求4第二章 工程要求2.1 工程概述本文将以衡阳隆中变形监测为例，讲述整个变形监测工程的流程。以便对变形监测技术的总结与发展
18、。本次工程基本情况如下：受湖南隆中房地产开发有限公司委托，衡阳市规划建筑设计研究院有限公司承担了隆中房地产有限公司天阳花园小区 1-3#、5-8#楼沉降观测工作。该工程位于天阳市新区香跟路以兴行东街以东，该楼为框架剪力墙结构，筏板基础，1、2#楼层数为地上二十八层，建筑高度 83.85 米，商铺为地上二层，建筑高度 8.45 米，3、5#楼层数为地上三十一层，建筑高度 90.35 米，6-8#楼层数为地上三十三层，建筑高度96.15 米。根据实地勘查，该区域土质比较稳定，适于埋石。水准基点埋设在稳定的卵石层，距建筑物距离大于建筑物基础最大宽度的 2 倍，作为基准点和工作基点使用，现场共布设基准
19、点和工作基点 3 个，详见基准点平面布置图。沉降观测点根据设计单位提供的沉降观测点平面布置图布设，1#楼共 24 个，2#楼共30 个，3、6、8#楼各 8 个，5#楼共 14 个，7#楼共 15 个，详见沉降观测点平面布置图。现场及附近没有高等级的测量控制点,高程从城市控制点引测，高程采用 1985 国家高程基准 4。该报告反映了天阳花园小区 1-3#楼、5-8#楼从0.00 自建筑封顶阶段的沉降情况。2.2 测量依据建筑变形测量规范 （JGJ 8-2007）国家一、二等水准测量规范 （GB/T 12897-2006）衡阳市建设委员会文件（衡建2008 326 号） 42.3 测量要求根据建
20、筑变形测量规程 （JGJ 8-2007）要求，按二级沉降观测等级施测。 每次观测完均提供沉降观测成果表，全部观测工作完成后提供沉降观测报告 。观测周期内，如发现建筑物不稳定或其他异常情况，由双方协商，根据情况确定需要增加观测的周期和次数。本科毕业（论文） 第二章 工程要求52.4 主要技术精度指标测量仪器采用 WILD N3(DS1 型)精密水准仪配合铟瓦水准尺，外业作业人员46 人。根据建筑物变形测量规程 （JGJ 8-2007）要求，二级沉降观测的主要精度指标如下：观测点测站高差中误差0.5mm基辅分划读数差0.5mm；基辅分划所测高差较差0.7mm；最大视距 50m；前后视距差2.0m；
21、前后视距累积差3.0m;2.5 控制网的设计2.5.1 沉降控制网布设的基本要点变形监测方案的制定必须简历里在对工程场地的地质条件、施工方案、施工周围环境详尽的调查了解的基础上，同时还需要与工程单位、施工单位、设计单位以及有关部门进行协调。由于变形监测方案的制定将影响到观测的成本、成果的精度，因此应当认真、全面的考虑。由于本研究主要针对沉降观测，故主要是对沉降监测网进行布设。工程建筑物的沉降变形监测网一般采用多结点闭合水准网，并按精密水准测量的方法进行重复测量。具体的做法是：在建筑物的外围布设一条闭合水准环路线，再由水准环中的固定点测定哥哥测点的标高，这样每隔一定周期进行一次精密水准测量，将测量的外业的沉降量即为首次监测求得的高程与该次复测后求得的高程之差。由此可见，用这种方法求得的沉降量中，除了该点本身的沉降量外，尚且受到两次测量误差的影响，因此在分析沉降监测精度的同时，还要研究有关水准测量中的问题。为沉降监测精度的要求，是监测建筑物地基变形的基准，为此在布设时必须考虑以下因素：根据监测精度的要求，应布成网型最合理、测站数最少的监测环路。在整个水准网里，应有 4 个埋设深度足够的基准点作为起算点，其余的可埋设一般地下水准点或墙上水准点。水准点应视现场情况，设置在较明显的、而且通视良好、保证安全的地方，并且要便于进行联测。
