7.9建筑物的变形观测（教案）-《建筑工程测量》同步教学（高教版）

模块七 建筑施工测量 项目九 建筑物的变形观测 一、项目描述 1.项目内容： （1）建筑物沉降观测； （2）建筑物倾斜观测； （3）建筑物裂缝观测和位移观测。 2.项目情境（教学地点）在“教、学、做为一体”的工程测量教学场所内开展。 二、教学目标与要求： 1.知识能力目标 （1）理解建筑物裂缝观测和位移观测方法； （2）掌握建筑物沉降观测方法； （3掌握建筑物倾斜观测方法。 2.专业技能目标 （1）能够描述建筑物裂缝观测和位移观测方法； （2）能够描述建筑物沉降观测方法和建筑物倾斜观测方法。 3.素质能力目标 （1）具有主动学习技能精神、能自主完成工作任务； （2）具有分析能力，善于总结经验良好习惯； （3）具有合作精神和管理协调能力，有责任心。 三、教学时量：二课时 四、教学内容 （一）概述 1、建筑物的变形观测：为保证建筑物在施工、使用和运行中的安全，以及为建筑物的设计、施工、管理及科学研究提供可靠的资料，在建筑物施工和运行期间，需要对建筑物的稳定性进行观测，这种观测称为建筑物的变形观测。 2、建筑物变形观测的主要内容有建筑物沉降观测、建筑物倾斜观测、建筑物裂缝观测和位移观测等。 （一）建筑物的沉降观测 建筑物沉降观测是用水准测量的方法，周期性地观测建筑物上的沉降观测点和水准基点之间的高差变化值。 1．水准基点的布设 水准基点是沉降观测的基准，因此水准基点的布设应满足以下要求： （1）要有足够的稳定性 水准基点必须设置在沉降影响范围以外，冰冻地区水准基点应埋设在冰冻线以下0.5m。 （2）要具备检核条件 为了保证水准基点高程的正确性，水准基点最少应布设三个，以便相互检核。 （3）要满足一定的观测精度 水准基点和观测点之间的距离应适中，相距太远会影响观测精度，一般应在100m范围内。 2．沉降观测点的布设 进行沉降观测的建筑物，应埋设沉降观测点，沉降观测点的布设应满足以下要求： （1）沉降观测点的位置 沉降观测点应布设在能全面反映建筑物沉降情况的部位，如建筑物四角，沉降缝两侧，荷载有变化的部位，大型设备基础，柱子基础和地质条件变化处。 （2）沉降观测点的数量 一般沉降观测点是均匀布置的，它们之间的距离一般为10～20m。 （3）沉降观测点的设置形式 如图PPT所示。 3．沉降观测 （1）观测周期 观测的时间和次数，应根据工程的性质、施工进度、地基地质情况及基础荷载的变化情况而定。 1）当埋设的沉降观测点稳固后，在建筑物主体开工前，进行第一次观测。 2）在建（构）筑物主体施工过程中，一般每盖1～2层观测一次。如中途停工时间较长，应在停工时和复工时进行观测。 3）当发生大量沉降或严重裂缝时，应立即或几天一次连续观测。 4）建筑物封顶或竣工后，一般每月观测一次，如果沉降速度减缓，可改为2～3个月观测一次，直至沉降稳定为止。 （2）观测方法 观测时先后视水准基点，接着依次前视各沉降观测点，最后再次后视该水准基点，两次后视读数之差不应超过±1mm。另外，沉降观测的水准路线（从一个水准基点到另一个水准基点）应为附合水准路线。 （3）精度要求 沉降观测的精度应根据建筑物的性质而定。 1）多层建筑物的沉降观测，可采用DS3水准仪，用普通水准测量的方法进行，其水准路线的闭合差不应超过mm（n测站数）。 2）高层建筑物的沉降观测，则应采用DS1精密水准仪，用二等水准测量的方法进行，其水准路线的闭合差不应超过mm（n为测站数）。 （4）工作要求 沉降观测是一项长期、连续的工作，为了保证观测成果的正确性，应尽可能做到四定，即固定观测人员、使用固定的水准仪和水准尺、使用固定的水准基点、按固定的实测路线和测站进行。 4．沉降观测的成果整理 （1）整理原始记录 每次观测结束后，应检查记录的数据和计算是否正确，精度是否合格，然后，调整高差闭合差，推算出各沉降观测点的高程，并填入“沉降观测表”中（表7-1）。 （2）计算沉降量 计算内容和方法如下： 1）计算各沉降观测点的本次沉降量： 沉降观测点的本次沉降量=本次观测所得的高程－上次观测所得的高程 2）计算累积沉降量： 累积沉降量=本次沉降量 + 上次累积沉降量 将计算出的沉降观测点本次沉降量、累积沉降量和观测日期、荷载情况等记入“沉降观测表”中。 （3）绘制沉降曲线 见图PPT，为沉降曲线图，沉降曲线分为两部分，即时间与沉降量关系曲线和时间与荷载关系曲线。 1）绘制时间与沉降量关系曲线 首先，以沉降量s为纵轴，以时间t为横轴，组成直角坐标系。然后，以每次累积沉降量为纵坐标，以每次观测日期为横坐标，标出沉降观测点的位置。最后，用曲线将标出的各点连接起来，并在曲线的一端注明沉降观测点号码，这样就绘制出了时间与沉降量关系曲线，如图PPT。 2）绘制时间与荷载关系曲线 首先，以荷载为纵轴，以时间为横轴，组成直角坐标系。再根据每次观测时间和相应的荷载标出各点，将各点连接起来，即可绘制出时间与荷载关系曲线，如图PPT。 （二）建（构）筑物的倾斜观测 测定建（构）筑物倾斜度随时间变化的工作，称为倾斜观测。 1．一般建筑物主体的倾斜观测 建筑物主体的倾斜观测，应测定建筑物顶部观测点相对于底部观测点的偏移值，再根据建筑物的高度，计算建筑物主体的倾斜度，即 （7-4） 偏移值Δ的测定一般采用经纬仪投影法。具体观测方法如下： （1）如图7-34所示，将经纬仪安置在固定测站上，该测站到建筑物的距离，为建筑物高度的1.5倍以上。瞄准建筑物X墙面上部的观测点M，用盘左、盘右分中投点法，定出下部的观测点N。用同样的方法，在与X墙面垂直的Y墙面上定出上观测点P和下观测点Q。M、N和P、Q即为所设观测标志。 （2）相隔一段时间后，在原固定测站上，安置经纬仪，分别瞄准上观测点M和P，用盘左、盘右分中投点法，得到N′和Q′。如果，N与N′、Q与Q′不重合，如图PPT，说明建筑物发生了倾斜。 （3）用尺子，量出在X、Y墙面的偏移值ΔA、ΔB，然后用矢量相加的方法，计算出该建筑物的总偏移值Δ，即： （7-5） 根据总偏移值Δ和建筑物的高度H用式（7-4）即可计算出其倾斜度i。 2．圆形建（构）筑物主体的倾斜观测 在互相垂直的两个方向上，测定其顶部中心对底部中心的偏移值。具体观测方法如下： （1）如图PPT所示，在烟囱底部横放一根标尺，在标尺中垂线方向上，安置经纬仪，经纬仪到烟囱的距离为烟囱高度的1.5倍。 （2）用望远镜将烟囱顶部边缘两点A、A′及底部边缘两点B、B′分别投到标尺上，得读数为y1、y1′及y2、y2′，见图PPT。烟囱顶部中心O对底部中心O′在y方向上的偏移值Δy为： （3）用同样的方法，可测得在x方向上，顶部中心O的偏移值Δx为： （4）顶部中心O对底部中心O′的总偏移值Δ为： （7-6） 根据用式（7-4）即可计算出其倾斜度i。 另外，亦可采用激光铅垂仪或悬吊锤球的方法，直接测定建（构）筑物的倾斜量。 （三）建筑物的裂缝观测 常用的裂缝观测方法有以下两种： 1．石膏板标志：用厚10mm，宽约50～80mm的石膏板（长度视裂缝大小而定），固定在裂缝的两侧。当裂缝继续发展时，石膏板也随之开裂，从而观察裂缝继续发展的情况。 2．白铁皮标志 （1）见图PPT，用两块白铁皮，一片取150mm×150mm的正方形，固定在裂缝的一侧。 （2）另一片为50mm×200mm的矩形，固定在裂缝的另一侧，使两块白铁皮的边缘相互平行，并使其中的一部分重叠。 （3）在两块白铁皮的表面，涂上红色油漆。 （4）如果裂缝继续发展，两块白铁皮将逐渐拉开，露出正方形上，原被覆盖没有油漆的部分，其宽度即为裂缝加大的宽度，可用尺子量出。 五、教学评价 评价方法 采用多元评价法，教师点评、学生自评、互评相结合。从观察学生参与、聆听沟通表达自己看法、投入程度、完成任务情况等方面 评价内容 评价依据 权重 知识 a. 理解水平角度、水平距离、高程测设的原理； b. 掌握水平角度、水平距离、高程测设的方法、程序； c. 掌握检查的方法。 40% 技能 a. 能根据已知条件测设水平角、水平距离、高程； b. 会对测设结果进行检核。 40% 学习态度 a. 是否出勤、预习； b. 是否遵守安全纪律，认真倾听教师讲述、观察教师演示； c. 是否按时完成学习任务。 20% 六、布置作业 P144 11 、12 学科网（北京）股份有限公司 $$