基于TGIS软件的建筑物沉降微方量初探

摘 要：本文根据建筑物变形观测数据，利用TGIS系统软件计算沉降微方量（即沉降微体积）对稳定性进行评价，及时准确的进行预测预报。运用微方量从三维分析方面着手，进而更形象直观的展现观测数据随时间的空间变化情况，并合理的解答与时间相关的问题，为经济的发展和城市的快速建设提供服务。

关键词：变形观测；TGIS；微方量；三维分析

1引言

随着科技的进步，方量计算的方法日益增多，然应用时，三角网法较优，能解决地形起伏不大的地区数据冗余的问题，精度也高。微方量是一系列微小有规律变化的方量的体积。计算沉降微方量需利用两期变形监测点的高程观测值构建的不规则三角网模型（TIN），并以此作为建筑物的沉降连续曲面，先计算单三角形对应的两期单三棱柱微方量（图1），再求和计算整个沉降的微方量。

其中ΔABG是ΔDEF和ΔABC在水平面上的投影，ΔABC 是建筑物沉降监测点第一期数据所建不规则三角网（TIN）中的一个，ΔDEF是第i期数据建立与ΔABC竖直对应的三角形。

其中边长AG、GB和BA可在图中的几何关系计算得到，AD、BE和CF可有两期的沉降数据差值得到。其中的一个三棱柱的体积用[Vi]表示，整体的微方量可表示为n个不可微三棱柱的组合。则整个区域的微方量表示为：

2实例分析

本文以某小区5#楼为例，进行沉降微方量的计算。该建筑地上30层，地下1层，建筑高度93.50m，长30.4m，宽27.9 m， 总建筑面积为14064.54O。结合实际情况，在能充分反映变形监测的情况下， 5#楼上布设了10个沉降监测点。

利用TGIS软件三维分析模块，根据建筑物变形监测点的高程生成研究i（i=2，3，…，n）期的TIN表面模型。基于两期TIN表面，在TGIS软件下，建立并解求对应两个不规则三角网所围夹的体积即建筑物两期监测期间所发生的沉降微方量 。依据第1期变形观测点组成的TIN作为基准面，相继和第i（ i=2，3，…，n）期TIN叠加，求得所对应微方量。

3沉降微方量综合价值及其应用

3.1多项式预测模型

多项式曲线趋势预测法是曲线趋势形式的一种，通过多项式方程按照时间序列的显示数据的曲线趋势，并根据真实数据来预测未来的发展情况。一般多项式：

首先根据建筑物沉降分析以及时间变化的历史数据的观察，确认建筑物沉降依时间变化而呈多项式曲线趋势时，确定多项式的次数，并对该多项式进行线性化处理，将多项式转化为线性函数；然后根据线性回归的方法，进行参数估计；最终确定多项式曲线，并依此多项式曲线进行建筑物沉降时间序列的趋势预测。

其中：

3.2多项式综合预测

在不影响分析结果的情况下，把5#楼34期数据分组成11组，利用TGIS软件所测11期微方量值。其中12、13、14期为综合预测如表1和表2。

3.3沉降微方量应用

5#楼从开工到测得34期数据，则传统的沉降指标有以下几点。

l累计平均沉降值-14.13mm；

l累计平均沉降速率-0.0264mm/d；

l楼体最大差异沉降量为0.8mm（两点的沉降量差值）；

l沉降速率介于-0.0256mm/d与-0.0272mm/d。

应用微方量，由表1：第6、7期微方量分别为4.944m3、5.603m3，研究分析微方量的一些利用价值。

l沉降TIN曲面；

l当前微方量7.757m3；

l日平均微方量0.0157 m3/d；

l两期差值是0.405 m3。

传统评价建筑物沉降指标有累计平均沉降值、累计平均沉降速率、楼体最大差异沉降量和沉降速率。由西安地区所规定的沉降速率正常区间为-0.02mm/d～-0.04mm/d，说明5#楼整体沉降均匀，未出现异常情况。

通过利用沉降高程值建立TIN曲面模型，为传统的沉降指标增添具体曲面显示，模型中也伴有沉降监测点，应用到传统沉降指标沉降点分布图中更具有直观性；经软件分析：微方量和沉降观测平均值一样回归性较好，符合传统的沉降值回归性，其可以考虑作为评价沉降稳定性的指标；计算两期差值和日平均微方量，准确的计算出两期的微方量和日平均微方量，为传统的沉降指标提供精确的沉降体积数据，使判断沉降是否均匀或者异常更具体。

建筑物沉降总的来说是微方量的沉降，以微方量为研究对象，通过沉降高程值建立TIN模型；然后利用TIN计算微方量；最后以微方量计算日平均微方量和两期微方量的差值。充分的利用了有限的观测数据，并在传统的建筑物沉降指标基础上提供新的参考依据，为有关部门提供更具体的参考。

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