建筑沉降观测数据处理及分析策略

【摘要】建筑物的重量全部都是由地基来承担的，负荷的增加和地下水位的涨落等都是导致建筑物发生沉降的原因。本文主要阐述了建筑物沉降的综合原因以及建筑物沉降的观测，并对建筑沉降观测的数据处理进行分析。

【关键词】建筑沉降；观测数据；处理；分析

中图分类号：C37 文献标识码：A 文章编号：

随着我国社会经济的快速发展以及科学技术的不断进步，建筑物，尤其是高层建筑出现的越来越多。跟普通的建筑物相比，高层建筑所承受的负载比较大，地面的压强高，往往会使建筑物发生一定程度的沉降[1]。为了能够有效防止建筑物在施工还有使用过程中因为基础不均匀导致沉降量过大，保证高层建筑物本身的安全性以及正常的使用寿命，我们需要采取一些沉降观测方法对其施工中的沉降量和沉降速率进行监测，直到工程竣工投入使用，建筑物相应的沉降观测工作才能结束[2]。

1.建筑物沉降的原因

导致建筑物发生沉降的原因有很多。一方面，建筑物自身的建筑各部分荷载分布不均或者施工差异导致建筑物变形，使建筑物发生的不均匀沉降，这种沉降一般很小，并且能够随着时间的推移而变得稳定。但是如果从建筑物整体累积变形间的互相影响来看，建筑物自身导致的沉降也是其发生危险变形的一个重要因素。另一方面，建筑物建筑的土壤物理性质有异、建筑基础的地质构造也不均匀、地下水位的季节性和周期性变化等都会引起建筑物不同程度的沉降[3]。

2.建筑物沉降的观测

2.1水准控制网的建立

建立水准控制网要结合现场的工作环境还有工程特点来进行测量方案和布网原则的制定，同时，还要参照建设单位提供的水准控制点。在实际的测量中，选择建筑物相对稳定的部位作为水准点，比如地面沉降区和开挖范围之外的其他建筑物或者岩基等；在建筑物的周围至少要布置3个以上，并且每一个水准点之间的间距不大于100m，水准点形成一个闭合的图形，这是为了方便闭合检校；水准点要进行深埋，深度大于1.5m；水准点的设置要能够保证不管把仪器架设在施工场区内的任何一个位置，都至少可以后视到两个水准点[4]。

2.2沉降观测点的埋设

沉降观测点的设置还要结合沉降建筑物的结构特点以及地基的地质情况来进行，要对建筑物的地质沉降特征有全面的反应，大多布置在建筑物沉降较为显著的地方，方便实施观测。打个比方来说，在设计高层建筑的框架结构的时候可以在建筑物的四个角、柱基上部或者沿柱基的横、纵轴线，每隔8~12m布置一个水准观测点。在地基土层、建筑结构变化的地方还有比较容易受附近建筑物影响的地方都需要布置观测点，同一个测区内的观测点应该不少于6个。

2.3沉降观测

要严格按照规范和设计的要求对高层建筑的沉降进行施测，在把基础砌好安上观测标志之后才能进行施工期间的第一次观测。我们对第一次观测的要求很高，尤其是高程值的精度，要求采用N2或者N3级的精密水准仪进行施测，每一个观测点的高程值应该取两次观测的平均值。在进行观测的时候，临时观测点也会随着结构的升高而升高，到+0.00层之后再根据规定要求进行永久观测点的埋设。每施工一层，都要对标准层进行1~2次的观测，直到竣工。记录整理好观测数据。

2.4沉降观测成果核对

在对各个点进行观测之后，要对建筑整体的垂直度进行定期的检测。将通过建筑物的各大角的实际垂直度的偏差和通过差异沉降推算建筑主体的倾斜进行比较，对沉降观测结果的可靠性进行核对。另外，还要定期对地下室顶板的高程值进行观测，将其与施工前预先设置的沉降观测复合标志进行比较，判断工作基点的差值与同周期观测的累计沉降或者相应部位的沉降是否相符合。

2.5沉降观测结果统计汇总

通过观测和计算得到建筑物的沉降量之后，列表对得到的数据进行统计和汇总，并且还要建立相应的沉降曲线坐标，坐标的横坐标是进行观测的时间纵坐标上半部分是荷载值，下半部分是沉降量，在坐标上标出统计表中的数据，把每个标出的点进行连线，得出与荷载值相对应的沉降曲线。沉降量的统计汇总有助于我们对建筑物的沉降趋势进行分析和预测，对我们的指导施工提供了参考依据[5]。

房屋和建筑物的倾斜度、沉降量、还有沉降差都要在地基允许的最大变形值的范围之内，沉降观测资料要备查存档，进行妥善的保管，如果建筑物的沉降量高于规范量和设计要求，要向相关部门汇报，并在他们的协助下进行处理。

3.建筑物沉降的数据处理及分析

对原始的沉降观测数据采用Microsoft Excel2003进行整理并生成图表，这对建立建筑沉降观测数据库提供了方便。回归分析是处理沉降数据数据统计的传统方法中最重要的一种方法。只有在已经知道大样本、观测数据的特征分布的条件下，回归分析才能达到较好的效果，但是在实际工作中外业的观测数据都包含有一定的误差，这种情况很难达到[6]。因此，当误差范围较大的时候，就没有办法判断观测误差是由哪一部分观测误差引起的，真正对应的变形是哪一部分。

3.1灰色系统理论

灰色预测法是鉴别系统通过各因素之间的发展趋势的异同进行关联分析，寻找原始数据之间的规律，生成有效的、具有规律性的数据序列，之后建立相应的方程模型，对建筑物未来的沉降趋势进行预测。这种预测方法它能够对达到某一特征量的时间以及未来某一时刻的特征量进行预测，是对含有不确定因素的系统进行预测处理的有效方法。

3.1小波变换去噪

就沉降数据的监测来说，监测点的短时间形变是很细微的，表现为弱信号，而误差却呈现出一种强噪音。信号在时域和频域的表现是具有局部局限性的，而噪音在时频的空间分布中是全局性的，在频域的表现也是高频信号。多分辨率分析就是把一个函数通过低频成分和不同分辨率的高频成分把数据表现出来[7]。小波变换具有多分辨分析的特点，是对信号的时间-频率进行分析的一种方法。小波分析去噪的实质内容就是采用不同中心频率的带通滤波器对那些反应噪音频率尺度较小的小波进行过滤，进而得到质量较好的信号。另外，我们还可以根据被滤除的噪声信号，对噪声的大小进行评定[8]。

4.总结语

总的来说，建筑物的沉降观测是对技术要求比较高的工作，它容易受外界条件因素的影响并且耗时很长，观测现场又是复杂的，沉降环境也具有多变性。因此，施工单位应该严格按照相关的设计图纸要求还有规范水准进行施工，合理设置基准点和沉降点，掌握好观测的时间，对观测方法进行科学的规范，尽量减少人为或者其他的因素对观测结果的影响，得到可靠的观测数据，采用恰当的方式进行观测数据的分析和处理，最终能够得到反映、分析和预测出建筑物的整体沉降状况的准确数据，及时发现问题并采取措施进行解决，从而能够有效确保高层建筑的结构安全。

参考文献

[1].冯云德.建筑物沉降观测技术方法探讨[J].北京测绘.2009(04):49-50

[2].伍金珠.浅谈高层建筑施工中沉降监测技术及应用[J].科技资讯.2010(13):97-97

[3].陈国平.探索沉降观测施工组织设计[J].城市建筑.2012(17):68-68

[4].姜冰.浅析高层建筑的沉降观测[J].科技创新导报.2013(01):110-111

[5].张克峰,陈文彬.浅议高层建筑的沉降观测[J].建筑设计管理.2010(07):39-39

[6].甄娟,石丽.沉降观测中的误差分析及其控制误差方法[J].科技信息.2013(07):56-57

[7].李军.高层建筑设计中若干安全问题思考[J].现代装饰(理论.2011(05):41-42

[8].王志城,汤江龙.高层建筑沉降观测实例及数据分析[J].地理空间信息.2012(03):35-36