佛山市城市规划勘测设计研究院广东佛山
摘要：各种大型建筑物在其建设与使用阶段均可能发生局部或整体位移，也就是所说的“变形”或“形变”。变形观测的任务是测量并预报形变，为制定补救措施提供重要的参考数据。文章主要对工程建筑物变形观测进行了探讨。
关键词：工程；建筑物；变形；观测
引言
随着城市中高层建筑数量的增加，其安全问题也已得到人们的广泛关注。变形观测技术作为保障高层建筑工程安全的一项关键技术，不但能够提供给施工一个安全的环境，而且可以增加高层建筑的稳定性，如减少高层建筑的倾斜、裂缝等，因而具有十分重要的实际意义。本文就高层建筑变形观测技术进行简单分析探讨。
1工程建筑物变形观测的要求
1.1工程建筑物变形观测概述
建筑物随时间的推移发生沉降、位移、挠曲、倾斜及裂缝等现象，这些现象统称为变形。变形的原因主要有：建筑物在工程建设和使用过程中，由于基础的地质构造不均匀，土壤的物理性质不同，土基的塑性变形，地下水位的变化，大气温度的变化，建筑物荷身的荷重及动荷载（如风力、震动等）的作用等。建筑物变形监测的主要目的包括以下几个方面：分析估计建筑物的安全程度，以便及时采取措施，设法保证建筑物的安全运行；利用长期的观测资料验证设计参数；反馈工程的施工质量；研究建筑物变形的基本规律。建筑物变形观测的实质是定期地对建筑物的有关几何量进行测量，并从中整理、分析出变形规律。其基本原理是在建筑物上选择一定数量的有代表性的点，通过对这些点的重复观测来求出几何量的变化。
1.2基准点与变形点的构造与布设
建筑物的变形是通过量测观测点与基准点间的相对位置变化而求得的。
基准点及其布设：（1）基准点：要求稳固可靠，一般应选在变形区域之外，且地质条件稳定，无震动源的地方。（2）工作基点：对于一些大型工程，要求基准点距变形区远，为方便观测，在观测点相对稳定处设立一些工作基点，由它直接对观测点进行观测。（3）布设要求：对于水平位移观测，基准点间应构成平面控制网。通常要求埋设观测墩，实行强制对中；对于水准位移观测，基准点间应构成水准网（高程基准点不少于三个）。
建筑物监测基准点布点原则：高层建筑物的变形监测基准点应该分布在建筑物周围，点之间距离应小于100米，并且最少应该布设个3以上基准点；水准点的布设网形应以闭合图形为主，每一个设站点最少能与场地内的2个水准点通视；各点位的布设位置应不受其他影响而稳定的存在，且能长期保存。
1.3建筑物变形监测频率
对建筑物的变形监测以出地面为准开始，首先要布设沉降观测标并完成建筑物主体的初次观测。之后每增加一层荷载，进行一次沉降观测，直至建筑主体封顶为止。工程进人装修阶段后，每个月观测一次。工程暂停及复工时各测一次；假如建筑物突然产生大量沉降、不均匀沉降或严重裂缝时，迅速展开每天或几天一次的连续观测。主体梭工后，第一年观测4次；第二年观测3次；第三年后每年观测一次直至稳定为止。
2工程建筑物变形观测要点
2.1垂直位移观测方法
垂直位移观测的高程依据是水准基点，即在水准基点高程不变的前提下，定期地测出变形点相对于水准基点的高差，并求出其高程，将不同周期的高程加以比较，即可得出变形点高程变化的大小及规律。垂直位移监测网由水准基点构成水准网，可布设成闭合环或附合水准路线。如果设置有工作基点，则每年应进行一至两次与水准基点的联测，以检查工作基点是否发生变动。联测工作应尽可能选择固定的月份，即保证外界条件基本相同，以减少外界条件变化对成果的影响。垂直位移观测最常用的是水准测量。
垂直位移变形观测注意点：当用水准测量方法时，要求做到三固定，即设置固定的测站与转点，使每次观测在固定的位置上进行；人员固定，以减少人差的影响；使用固定的仪器和水准尺，以减少仪器误差的影响。
2.2水平位移观测方法
水平位移观测基础是水平位移监测网（平面控制网）。为使各控制点的精度一致，都采用一次布网，并采用独立坐标系统，例如大坝、桥梁等往往以它的轴线方向作为x轴，而y坐标的变化，即是它的侧向位移。监测网的精度应能满足变形点观测精度的要求。故在设计监测网时，要预估该网的精度，并选择适宜的观测等级与方法。
水平位移监测网的形式：依建筑物的结构形式、仪器设备及场地条件而定，可分别采用测角网、导线网、边角网及视准线法等。
观测点水平位移测量方法：（1）导线法。当相邻的变形点间可以通视，且在观测点上可以安置仪器进行测角、测距时，可采用这种方法。通过各次观测所得的坐标值进行比较，便可得出点位位移的大小和方向。这种方法多用于非直线型建筑物的水平位移观测，如对弧形拱坝和曲线桥的水平位移观测。（2）视准线法。该法适用于线性建筑物，如直线大坝和直线桥。每次观测出观测点相对于视准线的横向偏移量，一般用活动觇牌测量其偏移量。与此类似的还有激光准直法。（3）引张线法。工作原理与视准线法相似，但要求无风。它是在量基准点AB间引张一根直径为1mm的钢丝以代替视准线。各观测点上安置与引张线垂直的分划尺，以读出其与引张数相截的读数，各次观测的读数差即为水平位移。大坝廊道的水平位移观测多采用此方法。
3工程建筑物变形观测数据处理
高层建筑物变形监测中数据的处理和分析是非常重要的，首先在建筑物变形观测中就要求数据的精度一定要非常的高，但是同时确定精度的时候也要考虑其合理性，因为太复杂的数据，会使得测量工作复杂化，且消耗的费用和时间也会过于庞大，而过低的精度会影响分析变形情况的准确度，所以在对监测数据精度的要求上，一定要设置的比较合理。在建筑物变形监测中，重复监测是其中的一个要求，对变形监测数据分析的时候，所以在对变形数据进行分析的时候，可以通过分析相邻两个周期内数据的变化情况，来判断变形的时间特征。
变形监测的数据分为很多类型，有一些是在监测过程中测量的，还有一些是外部因素，建筑物所在城市的天气、温度等对建筑物的变形都有一定的影响，所以对数据的处理可以分为两类：内部监测数据，外部测量数据，而对这两种数据的处理方法也存在一定的差别。对变形监测数据的处理，一般都有一定的步骤，而每个步骤中数据的计算等都需要做到丝毫不差，哪怕其中一步中的数据处理出现差错，对最后的分析结果都会造成很大的影响。
变形观测的外业工作结束后，应及时对观测手簿进行整理和检查。由于观测变形点的依据是监测网点，首要的是监测网点必须稳定可靠。为能判定其是否稳定，也要定期进行复测。变形量的计算，是以首期观测的成果作为基础，即变形量是相对于首期的结果而言的，所以要特别注意首期观测的质量。从多次观测的成果中，发现变形的规律和大小，进而分析变形的性质和原因，以便采取措施。
结束语
综上所述，变形监测在工程建筑物中发挥着重要的作用，可以有效的对建筑物进行监测与预报，而变形监测并不是一项简单的工作，它蕴含着方方面面的东西，需要我们在不断的探索与研究中，让其更好的为人类社会服务。
参考文献：
[1]杨艳峰.GPS定位技术在变形监测中的应用[D].昆明理工大学，2007.
[2]肖鸾，胡友健，王晓华.GPS技术在变形监测中的应用综述[J]工程地球物理学报，2005.
[3]彭社琴，赵其华.超深基坑土压力监测成果分析[J].岩土力学，2006，4（27）.
[4]郭玟，王浩然，翁其平，等.城市狭窄环境下深基坑工程的设计与监测分析[J].地下空间与工程学报，2009，5（z2）.