某办公楼变形监测数据分析

摘要：通过长期对某办公楼主体沉降和倾斜的变形监测，对现场监测所得的数据进行分析，总结该办公楼的数据变化规律，及时将数据变化反馈给业主，并预测该楼未来的变形情况，对安全合理使用该楼起到指导性作用。

关键词：变形监测 数据分析 数据拟合

对于浅基础的房子，由于先前施工过程不当，或是建成后加载作用，往往会造成地基下沉楼体倾斜的情况。这种危害可能会造成人民财产的损失，甚至是人员伤亡。如果继续使用房子，就需要定期对房子进行监测，保证使用安全。通过监测，可以知道房子近期的变形情况是否符合使用要求，并采取相应措施保证安全。

1.工程概况

某办公楼主楼高9层，框架结构，设一层地下室，建筑物地上高度35.8m，采用箱形基础，基础埋深在天然地面下1.6米，底面积为61.2 m×20.5m（轴线尺寸）。建筑场地的工程地质条件：地表以下第一层为素填土，层厚1.00m～2.00m，第二层为细砂，层厚2.00m～4.50m，第三层为淤泥质土及淤泥，层厚16.00m～25.00m，以下为粘土及灰色粘土…。基础采用第二土层（细砂层）为持力层。该楼于1990年底开始动工兴建，建至四层高时开始发现向东南倾斜， 1993年实施加固，在加固之后该楼则发生了与原倾斜方向相反的倾斜，向东北倾斜，1994年竣工并交付使用。2001年12月至2002年2月再次加固。为了解该楼的沉降倾斜情况，从2001年12月至2012年8月对该楼实施沉降、倾斜观测。

2. 观测成果资料分析

2.1 沉降观测成果分析

成果资料以业主提供的办公楼前期（1991年8月—2000年11月）的沉降观测资料和我院后期（2001年12月—2012年8月）的观测资料进行汇总，汇总结果见表1。

表1 1991年8月—2012年8月累计沉降量表

观测点号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

累计沉降量（㎜）

-675.13

-737.53

-740.65

-722.57

-692.83

-729.16

-774.70

-777.16

-761.89

观测点号

10

11

12

13

14

15

16

17

累计沉降量（㎜）

-725.75

-810.09

-815.45

-798.16

-783.56

-812.72

-801.12

-784.37

从表1中可以看出，办公楼累积沉降量最大值为-815.45㎜（12#点），最小值为-675.13㎜（1#点），平均值为-761.34㎜。根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第5.3.4条之规定：体形简单的高层建筑基础的平均沉降量不得超过200㎜。可见该楼的平均沉降量已达到规范允许值的3.8倍。

根据表1中各点的累积沉降量计算出基础各主要轴线的变形量，最大沉降差74.32㎜（主楼南北向），相邻柱基的沉降差最大为36.51㎜（3#点与8#点），大于上述规范允许值（18㎜）的2.0倍，基础最大倾斜比为6.356‰（①轴上1#点与6#点），大于上述规范允许值（3‰）的2倍。主楼基础纵向倾斜比为5.126‰，方向北，横向倾斜比0.389‰，方向东。 纵向倾斜比是规范允许值（3‰）的1.71倍。

办公楼前356天（2001年12月19日至2002年12月10日）受施工荷载的影响，沉降曲线变化较大。为较准确预测沉降的变化趋势，将该段剔除，取2002年12月10日至2012年8月2日的沉降曲线进行拟合。拟合曲线见图1，拟合公式为3次多项式。

图1 沉降量与时间关系曲线图

拟合公式如下：

S = -6.210362E-10T3 + 5.740769E-06T2 – 2.614190E-02T R？ =0.996

根据上述公式，可以预测六年后的沉降量：

每年按365天计，六年共2190天，取T=3523+2190=5713天，代入上式，计算得

S=77.78㎜，六年的预估沉降量为S=77.78-47.55=30.23㎜。可见该楼的沉降仍在继续增加，每年仍有约5.0㎜的沉降量。从沉降量与时间关系曲线图（图2）也可以看出，十年来我院实测的该楼的沉降曲线基本呈向下发展趋势，目前尚未收敛，表明沉降还在继续增加。

2.2 倾斜观测成果分析

2012年8月主楼的倾斜观测成果见表2，由表2可见，目前主楼的倾斜方向为北偏东，主要是向北侧倾斜，向北倾斜分量为257～383㎜，向东倾斜分量为34～101㎜。倾斜比在7.0‰～10.5‰之间，超过建筑地基基础设计规范允许值（3‰）。最大倾斜量为390㎜（Q2点），倾斜方向：北偏东10.9？，上部结构最大倾斜比为10.5‰。

表2 倾斜观测成果表

测点

倾斜分量（㎜）

倾斜方向

倾斜量 （㎜）

倾斜比（‰）

倾斜比限值（‰）

倾斜方向

Q1

269

北

282

7.6

3

北偏东17.7°

86

东

Q2

383

北

390

10.5

3

北偏东10.9°

74

东

Q3

257

北

260

7.0

3

北偏东7.5°

34

东

Q4

277

北

295

7.9

3

北偏东20.1°

101

东

取2003年10月24日至2012年8月2日的倾斜曲线进行拟合，并得出拟合公式如下。

Q= 6.168456E-10T3 – 1.981783E-06T2 +7.078656E-03T + 1.008483E+00

R？ = 0.946

根据上述公式，可以预测办公楼六年后的倾斜量：

每年按365天计，六年共2190天，取T=3206+2190=5396天，代入上式，计算得Q=45.6㎜，六年的预估倾斜增量为Q=45.6-23.4=22.2㎜。可见该楼的倾斜仍在继续增加，每年仍有约3.7㎜的倾斜增量。

3. 结论

通过对本办公楼的沉降倾斜观测数据的分析，并对最近九年的沉降曲线和倾斜曲线进行多项式拟合，得出结论为该楼的沉降和倾斜还会继续增加。因此通过数据分析，可以预计未来沉降倾斜的情况，为预防各种不良后果的发生，使得办公楼能够继续安全使用具有重要作用，同时也对同类型工程具有借鉴意义。

参考文献：

[1]行业规范《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002。

[2]行业规范《建筑变形测量规范》JGJ8—2007。