高耸建筑倾斜

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1、52严伯铎：高耸塔建（构）筑物的倾斜与动态变形监测2009年第3期（总第89期）高耸塔型建（构）筑物的倾斜与动态变形监测严伯铎山东省城乡建设勘察院【提要】本文基于对高耸塔型建（构）筑物倾斜特征的表述，介绍了以方向差交会法观侧倾斜变化的原理，具体步骤及精度计算。该法具有方法简单、运作方便的优点，可供实际应用参考。【关键词】高耸塔型建筑物方向差交会法倾斜动态变形监侧1前言高耸建（构）筑物（烟囱、水塔）在工程施工和竣工使用期间，由于存在受基础和结构本身的变形以及在日照下因受热不均匀的影响而产生的弯曲变形，其综合的表

2、现，即整个建筑体的倾斜变形。而该变形还表现出，具有随着建筑体受热面因日照时间的变化而变化的动态特征。有关文献[1、2、3]对该问题的施测方法和变形量的预估都做了较详尽的阐述。本文在简单地叙述高耸建(构)筑物倾斜变形特征的基础上,介绍一种监测该类变形的简便方法,以供参用。2高耸建（构）筑物倾斜变形的特征众所周知，高耸的塔型建筑物（烟囱、水塔），由于基础的稳定性受地基土的物理力学性质而致出现的地基土的不均匀性，以及其他在使用过程中的某些环境因素（风荷、日照辐射等）的影响，都将导致该高耸建筑物产生偏离垂直轴线的偏差

3、，即倾斜(含弯曲)。而在此倾斜的总量中，除了在建筑物竣工使用过程中，由于地基基础受荷载后产生不均匀沉陷，或某[1、2、3、4]些结构的原因而产生的倾斜外，正如文献中所列述的，在使用过程中建筑体还会因受热不均匀的影响而产生弯曲变形，即在太阳辐射作用下，当建筑体的向阳面和背阳面存在温差时，建筑体便产生弯曲，以致使其顶部产生相对于垂直轴线的偏移。而这类的偏移变形量［１］与建筑体的高度、直径以及受太阳辐射后的温度差变化相关。正如文献中所介绍：对高度为250m用整块钢筋混凝土建造的烟囱，测定的因受热不均匀影响数据，当向

4、阳面和背阳面的温度差为２°时，烟囱顶部相对于垂直轴线的偏差达到230mm。同样，笔者在山东体育馆的施工和安装测量中,对25m高的钢筋混凝土立柱(0.5×1.0m),而进行的高立柱受日照辐射形成温差而产生的变形试验检测结果表明：其顶部一天中位移（弯曲）量的变化幅值可达[3][4]73mm。而同样，在文献中的测量结果，亦证实了高耸塔形建（构）筑物受日照辐射影响，2009年第3期（总第89期）华东建工勘察53其变形存在动态变化的特征。这就足以说明，在高耸的建（构）筑物的倾斜测量中应该顾及这种现象。因此，在高耸建（构

5、）筑物的倾斜变化（位移）的总量中包含有，因地基和结构因素产生的倾斜量，与因太阳辐射出现温度差变化而产生的弯曲变形量，且后者则随建筑体向阳面和背阳面昼夜温差的变化而变化，呈现出动态变化的特征。方向差交会法观测示意图3方向差交会法的基本原理现以高耸工业烟囱或水塔（圆形的）为例。在图中，L和R为已知点（或设站点），O为烟囱底部中心，O1为经变形后某特定时刻烟囱顶部的中心，OO1=Q即为该特定时刻的变化量（倾斜变形）。这样，如图，当在L和R点上分别测定出α和β角时，则依角度前方交会法可以写出O点的坐标计算式为χ=χ+

6、∆χOR(1)y=y+∆yOR而54严伯铎：高耸塔建（构）筑物的倾斜与动态变形监测2009年第3期（总第89期）sinαsinα∆x=ScosT=Scos()T+βRORLsinθsinθ(2)sinαsinα∆y=SsinT=Ssin()T+βRORLsinθsinθ式中S—交会基线LR的长度θ—在交会点O上的交会夹角α=∠RLO—在L站上对交会点O的交会角β=∠LRO—在R站上对交会点O的交会角TRL;TRO—分别为RL和RO的坐标方位角。将（2）式全微分，并经整理后有微分式[5]1d∆x=()bcosT

7、dα+acosTdβROLOρ′′sinθ(3)1d∆y=()bsinTdα+asinTdβROLOρ′′sinθ这里α—交会边LO的距离b—交会边的RO的距离ρ′′=206205′′这样，在L和R测站上观测时，只要各自采用的起始零方向为同一个固定目标时，则可写成dα=dN和dβ=dN这里dNL和dNR为在L和R站上两次周期观测的方向值之差，于是LR（3）式可以写成d∆x=GdN+HdNi1Li1Ri(4)d∆y=GdN+HdNi2Li2Ri式中G=γcosT;H=δcosT1RO1LO(5)G=γSinT;

8、H=δSinT2RO2LObaγ=;δ=ρ′′Sinθρ′′Sinθ这里的TRO；TLO为在同一个坐标系中，测站点L，R分别至监测点O（即底部中心）方向的坐标方位角。这样就可以将坐标分量变化所表示的建筑物（监测点）的倾斜变化量，用各周期之间（或相对于起始周期）的观测方向值差的形式来表达（即（4）式和（5）式）于是，各周期的倾斜量及其方向可以如下计算2009年第3期（总第89期）华东建工勘察5522Q