房屋建筑結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中會(huì)因施工材料特性、施工方法和構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等原因出現(xiàn)一定誤差,需要通過(guò)變形檢測(cè)等手段進(jìn)行檢驗(yàn)和修正;房屋長(zhǎng)時(shí)間使用的過(guò)程中,也會(huì)因氣候或構(gòu)件缺陷、材料老化等原因?qū)е挛⑿∽冃蔚某霈F(xiàn),需要通過(guò)變形監(jiān)測(cè)的手段予以發(fā)現(xiàn)并提前預(yù)防災(zāi)害的發(fā)生。但房屋建筑結(jié)構(gòu)即使出現(xiàn)變形,其變形幅度也十分微小,非專業(yè)檢測(cè)手段根本難以發(fā)現(xiàn),這就對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)變形檢測(cè)工作造成了極大的困擾。因此,監(jiān)測(cè)和診斷超房屋結(jié)構(gòu)的健康狀況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷,對(duì)可能出現(xiàn)的災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測(cè),評(píng)估服役結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性、耐久性和適用性具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義此。
一、房屋建筑結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)內(nèi)容
1.房屋建筑結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)
從20世紀(jì)90年代以來(lái),房屋建筑結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)手段的硬件和軟件迅速發(fā)展,監(jiān)測(cè)范圍不斷擴(kuò)大。其主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容有沉降監(jiān)測(cè)、傾斜監(jiān)測(cè)、裂紋監(jiān)測(cè)等。
2.基坑工程周圍環(huán)境監(jiān)測(cè)
在城市建筑密集地區(qū)施工,不僅要求保證房屋建筑本身的安全性,還必須保證鄰近建筑的安全使用。在基坑開挖以及以后的施工過(guò)程中,由于地下水位下降、荷載增加以及其它一些不確定因素,必然引起周圍環(huán)境變化,這在工程中稱為基坑工程環(huán)境效應(yīng)。在基坑工程中,必須對(duì)周圍的房屋建筑進(jìn)行安全監(jiān)測(cè),以確保其安全使用,其中主要是對(duì)房屋建筑進(jìn)行沉降觀測(cè)和傾斜觀測(cè)。
二、房屋建筑結(jié)構(gòu)變形檢測(cè)特點(diǎn)
由于沉降監(jiān)測(cè)在土木工程起初主要應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)上,形成的橋梁的監(jiān)測(cè)理論是基于歐拉梁的形式,如曲率模態(tài),它只考慮了彎曲變形的影響房屋建筑結(jié)構(gòu)體系一般采用筒中筒、框筒、框剪結(jié)構(gòu),因此在側(cè)向荷載作用下,還需要考慮剪切變形的影響。直接將橋梁監(jiān)測(cè)理論應(yīng)用于房屋建筑還需要進(jìn)一步探討。
不同于橋梁或普通建筑,房屋建筑結(jié)構(gòu)(尤其是超高層結(jié)構(gòu))具有非常大的高度,風(fēng)荷載往往成為結(jié)構(gòu)的控制荷載。在側(cè)向荷載作用下,房屋建筑結(jié)構(gòu)的水平位移過(guò)大容易引起結(jié)構(gòu)損壞或失穩(wěn),從而影響結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性。因此,對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)的水平位移監(jiān)測(cè)與控制是房屋建筑變形監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容。以往橋梁或普通建筑位移監(jiān)測(cè)主要使用加速度傳感器、激光全站儀或位移計(jì),但由于房屋建筑獨(dú)特的結(jié)構(gòu)體系、動(dòng)力特性和周邊環(huán)境,這些方法一定程度上應(yīng)用于房屋建筑結(jié)構(gòu)還不太成熟,水平位移監(jiān)測(cè)相對(duì)比較難。目前,還未有成熟的理論和技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)房屋建筑結(jié)構(gòu)的水平位移。
三、觀測(cè)周期的確定
房屋建筑結(jié)構(gòu)變形是一個(gè)漸變過(guò)程,是時(shí)間的函數(shù),而且變形速度不均勻,但變形觀測(cè)次數(shù)是有限的,因此,合理的選擇連續(xù)觀測(cè)的周期,正確分析變形結(jié)果是確保房屋建筑結(jié)構(gòu)自身安全的重要因素。變形觀測(cè)從房屋建筑施工開始,到停止使用結(jié)束,貫穿整個(gè)過(guò)程,相鄰兩次變形觀測(cè)的時(shí)間間隔就是一個(gè)觀測(cè)周期。
對(duì)于沉降觀測(cè),從分析變形過(guò)程出發(fā),變形速度值比變形絕對(duì)值具有更重要的意義。對(duì)于傾斜觀測(cè),房屋建筑主體傾斜觀測(cè)的周期,可視傾斜速度,一般每1~3個(gè)月觀測(cè)一次,若由于基礎(chǔ)附近大量堆放或卸載等導(dǎo)致傾斜速度加快時(shí),應(yīng)及時(shí)增加觀測(cè)次數(shù)。另外,應(yīng)避開強(qiáng)日照和風(fēng)荷載較大的時(shí)間段,以免使測(cè)量誤差過(guò)大而影響觀測(cè)分析結(jié)果的真實(shí)性和可靠性。水平位移觀測(cè)的周期,對(duì)于不良地基土地區(qū)的觀測(cè),亦可與沉降觀測(cè)協(xié)調(diào)考慮確定;對(duì)于受基礎(chǔ)施工影響的相關(guān)觀測(cè)量,應(yīng)按施工進(jìn)度的需要確定,可每天或隔幾天觀測(cè)一次,直至施工結(jié)束。
四、房屋建筑結(jié)構(gòu)變形檢測(cè)常用方法
變形監(jiān)測(cè)目的是為了實(shí)時(shí)的了解房屋建筑的變形情況,確保房屋建筑的安全使用,就靜態(tài)變形監(jiān)測(cè)而言,監(jiān)測(cè)方法包括常規(guī)地面測(cè)量方法、近景攝影測(cè)量以及特定條件下采取一些特殊的測(cè)量方法。
1.房屋建筑沉降監(jiān)測(cè)方法
沉降觀測(cè)常用水準(zhǔn)測(cè)量的方法,也可以采用液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量的方法。一般房屋建筑物和深基坑開挖的沉降觀測(cè),通常用精密水準(zhǔn)儀,按國(guó)家二等水準(zhǔn)技術(shù)要求施測(cè),將觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)成閉合環(huán)或附合水準(zhǔn)路線聯(lián)測(cè)到水準(zhǔn)基點(diǎn)上。采用水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行變形監(jiān)測(cè),必須做到固定觀測(cè)時(shí)間、固定觀測(cè)路線、固定觀測(cè)人員、固定觀測(cè)儀器。
2.傾斜監(jiān)測(cè)方法
傾斜觀測(cè)方法比較多,對(duì)于基坑監(jiān)測(cè),常采用鉆孔測(cè)斜儀對(duì)支護(hù)樁進(jìn)行傾斜觀測(cè)。對(duì)于房屋建筑上部的傾斜觀測(cè),傳統(tǒng)的測(cè)量方法包括經(jīng)緯儀投點(diǎn)法、全站儀坐標(biāo)測(cè)量法等等,在實(shí)際工程中常采用回歸平面法。
3.水平監(jiān)測(cè)方法
水平位移觀測(cè)根據(jù)房屋建筑類型不同采用不同的方法,直線型建筑常用基準(zhǔn)線法、引張線法、距離丈量法;曲線型建筑常用測(cè)角前方交會(huì)、精密導(dǎo)線法;房屋建筑頂部相對(duì)于底部的偏移、豎直中心是否鉛直(撓度)可用測(cè)角前方交會(huì)法、經(jīng)緯儀投點(diǎn)法等。
4.裂紋監(jiān)測(cè)方法
當(dāng)基礎(chǔ)撓度過(guò)大時(shí),房屋建筑可能由于剪力破壞而出現(xiàn)裂縫。裂縫觀測(cè)可在裂縫兩端分別固定一鐵片,其中一片緊壓在另一片上,在邊緣涂上油漆,當(dāng)裂縫發(fā)生變化時(shí),便會(huì)露出未涂漆的部分,這個(gè)就是裂縫的變化量,采用千分尺或游標(biāo)卡尺量取其變化量。
五、結(jié)束語(yǔ)
房屋建筑結(jié)構(gòu)具有不同于橋梁結(jié)構(gòu)的特殊性,因此,在房屋建筑結(jié)構(gòu)變形檢測(cè)的過(guò)程中不能照搬橋梁結(jié)構(gòu)變形檢測(cè)的方法和設(shè)備,應(yīng)針對(duì)房屋結(jié)構(gòu)本身的特定作相應(yīng)的調(diào)整。但是,對(duì)與橋梁結(jié)構(gòu)變形檢測(cè)過(guò)程中的一些成熟的經(jīng)驗(yàn),在房屋建筑結(jié)構(gòu)變形檢測(cè)過(guò)程中可以借鑒和參考。另外,我們應(yīng)積極學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的房屋建筑結(jié)構(gòu)變形檢測(cè)技術(shù),探索并建立起一套符合我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和氣候特點(diǎn)的,完善的房屋建筑結(jié)構(gòu)變形檢測(cè)體系。
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