某办公楼变形监测数据分析
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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
-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
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
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
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△