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1、高层建筑设计论文：高层建筑变形监测方案设计及监测方法研究摘要:本文基于笔者从事建筑变形监测的相关研究经验,以高层建筑静态变形监测为研究对象,论文首先分析了高层建筑变形监测的范畴,进而探讨了变形监测方案的设计思路和观测周期的确定方法,在此基础上,探讨了建筑变形监测的具体方法,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。关键词:变形监测高层建筑周期方案1变形监测概述1.1高层建筑变形监测高层建筑变形监测的直接目的之一就是对高层建筑的运营状态进行安全监控、评价和预报。从20世纪90年代以来,高层建筑变形监
2、测手段的硬件和软件迅速发展,监测范围不断扩大,监测自动化系统、数据处理和资料分析系统、安全预报及分析评价系统也在不断的完善。工程设计采用新的可靠度设计理论与方法以来,变形监测成为提供设计依据、优化设计和可靠度评价不可缺少的手段,成为工程设计和施工质量控制的重要手段。由于工程自身的特殊性和复杂性,在一般情况下,直接采用变形监测原始数据对高层建筑安全稳定状态进行评估和反馈是困难的。因此,为了实现高层建筑安全运营的设计目的,一般需要结合具体的工程和变形监测不同时段的不同特点和要求分别选用不同的手段和方法,认真做好监
3、测数据和资料的整理分析工作,对高层建筑的安全稳定状态进行评估、预测和预报,并为改进建筑工程设计、施工方法和运营管理提供科学的依据。高层建筑变形观测简便、精度高,能直观地、及时地掌握高层建筑性态的变化,许多高层建筑在出现危险之前都常常发生较大的变形。因而,分析高层建筑变形规律、对高层建筑的变化趋势进行有效预测对高层建筑安全监控、确保高层建筑安全运营具有重要意义。1.2基坑工程周围环境监测在城市建筑密集地区施工,不仅要求保证高层建筑本身的安全性,还必须保证邻近建筑的安全使用。在基坑开挖以及以后的施工过程中,由于地
4、下水位下降、荷载增加以及其它一些不确定因素,必然引起周围环境变化,这在工程中称为基坑工程环境效应。基坑工程环境效应包括支护结构和工程桩施工、降低地下水位、基坑土方开挖各阶段对高层建筑的影响,主要表现在以下几方面。(1)基坑土方开挖引起支护结构变形以及降低地下水位造成基坑四周地面产生沉降、不均匀沉降和水平位移,导致影响相邻高层建筑及市政管线的正常使用,甚至造成破坏。(2)支护结构和工程桩若采用挤土桩或部分采用挤土桩,施工过程中产生的挤土效应将对邻近高层建筑及市政管线产生影响。其中,由于基坑土方开挖引起支护结构变
5、形以及降低地下水位造成基坑四周地面产生沉降和不均匀沉降,从而对周围高层建筑和市政设施的影响是最主要的方面。深基坑开挖是一项复杂的工程,在支护加固不当时,常可因周边地面的沉降而危及各种高层建筑的正常使用。基坑开挖引起的地表移动与变形取决于其侧壁(支护或无支护)的变形程度及变形形式。边坡、基坑工程稳定是其邻近地表及高层建筑安全的必要条件,但决不是充分条件,因为即使边坡、基坑稳定,近邻地表同样存在由于开挖引起的地表移动与变形,甚至破坏。因此,在基坑工程中,必须对周围的高层建筑进行安全监测,以确保其安全使用,其中主要
6、是对高层建筑进行沉降观测和倾斜观测。2变形监测方案设计2.1观测精度的确定高层建筑变形量应能确切反映高层建筑、构筑物及其地基的实际变形情况或变形趋势,并以此作为确定监测方案和检验成果质量的基本要求。由于观测精度直接影响到观测成果的可靠性,同时也受到观测方法和仪器设备等的影响,因此,确定合理的测量精度是变形监测方案设计的重要内容。国内外对变形监测的精度要求还存在不同看法,但可以确定的是,变形监测的精度取决于观测的目的。国际测量工作者联合会(FIG)第十三届会议(1971年)工程测量组提出:“如果观测的目的是为了
7、使变形值不超过某一允许的数值而确保高层建筑的安全,则其观测的中误差应小于允许变形值的1/10～1/20;如果观测目的是为了研究其变形过程,则其中误差应比这个少得多”。对于不同的高层建筑,其变形监测的精度要求差别比较大,同一高层建筑的不同部位在不同时间对观测精度的要求也有可能是不同的。变形监测采用哪个等级,主要按下列方法确定。(1)以高层建筑阶段平均变形量为依据;(2)以某些固定值为依据;(3)以高层建筑最小变形值为依据;(4)以预估变形量或变形速度为依据;(5)以地基允许变形值为依据。在实际监测中,通常根据高
8、层建筑的地基允许变形值来推算,高层建筑的地基允许变形值一般是由设计单位给定的或者由相应的建筑规范规定的。地基允许变形值包括沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜四种:沉降量——基础某点沉降大小，一般指基础中心的沉降量；沉降差——基础上任意两点沉降量之差，一般指相邻两单独基础的沉降量之差；倾斜——基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；局部倾斜——砌体承重结构沿纵向6m～8m内基础两点的沉降差与其距离的比值
