摘 要：當(dāng)前，隨著建筑高度的不斷被刷新，建筑物的變形監(jiān)測(cè)工作也得到了高度重視，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，變形監(jiān)測(cè)技術(shù)也在不斷地發(fā)展。GPS以其精度高、速度快、全天候作業(yè)、自動(dòng)化程度高、測(cè)站間無需通視、可同時(shí)測(cè)定三維坐標(biāo)等諸多優(yōu)點(diǎn)使其在各領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。本文在論述GPS理論的基礎(chǔ)上，通過實(shí)例闡述了GPS應(yīng)用于高層建筑物的監(jiān)測(cè)，根據(jù)一系列外業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，得出一些較為實(shí)用的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：GPS 變形監(jiān)測(cè) 高層建筑

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-1578（2017）01-0056-02

1 引言

GPS之所以能夠在各領(lǐng)域中得以廣泛使用還得歸功于其具備全球性、全天候性和連續(xù)且精密的三維導(dǎo)航及定位能力，同時(shí)還具有相對(duì)良好的抗干擾性與保密性等，具體有：（1）點(diǎn)位之間無需通視；（2）定位精度高；（3）觀測(cè)時(shí)間短；（4）提供三維坐標(biāo)；（5）操作簡(jiǎn)便；（6）全天候作業(yè)。

總之，GPS技術(shù)不僅能滿足高精度、高可靠性的變形監(jiān)測(cè)要求，還有利于實(shí)現(xiàn)變形監(jiān)測(cè)工作的實(shí)時(shí)化和自動(dòng)化。因此，GPS定位技術(shù)已逐步成為變形監(jiān)測(cè)的新方法和有效手段，尤其在建筑物變成觀測(cè)工作中發(fā)揮了重要作用。

2 高層建筑物整體形變的檢測(cè)與分析

2.1工程概況

高層建筑物的變形特征，如沉降、傾斜、水平位移等，可通過監(jiān)測(cè)面的空間姿態(tài)變化表現(xiàn)出來，因此應(yīng)用刻畫監(jiān)測(cè)面的剛性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的模型，可全面客觀地表達(dá)出建筑物的整體形變狀態(tài)，為變形分析與預(yù)測(cè)提供重要數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。本工程要進(jìn)行監(jiān)測(cè)的大廈為南通中南集團(tuán)開發(fā)的金石國際大酒店，主樓地面44層，地上總高度179.7m，酒店為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；工程場(chǎng)地南面為寬35m的大街，其它三面多為2～4層建筑物。按要求，在酒店竣工后需要進(jìn)行兩年的變形監(jiān)測(cè)。

2.2 監(jiān)測(cè)方案

2.2.1 基準(zhǔn)點(diǎn)的建立

基準(zhǔn)點(diǎn)在點(diǎn)位布設(shè)上，要有足夠的穩(wěn)定性，具備一定的檢核條件和滿足一定的觀測(cè)精度。離金石國際大酒店場(chǎng)地約450m的位置有一個(gè)三等水準(zhǔn)點(diǎn)，以此作為基準(zhǔn)點(diǎn)，在馬路南邊的空地上，按四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度指標(biāo)測(cè)設(shè)了一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)S，作為基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)面的高程基準(zhǔn)。根據(jù)沉降觀測(cè)的要求，基準(zhǔn)點(diǎn)S應(yīng)在金石國際大酒店變形影響范圍以之外，且易于觀測(cè)、便于保存。監(jiān)測(cè)工作共進(jìn)行3次，分別在金石國際大酒店施工的初期、中期和竣工后。因缺少原有平面控制點(diǎn)，故利用GPS網(wǎng)在金石國際大酒店附近觀測(cè)條件較好的地方（馬路邊上和一座2層沿街樓上）建立了兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)A、B，它們的高程由水準(zhǔn)測(cè)量確定。

2.2.2 設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)

監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)選在能直觀反映建筑物沉降情況的部位，如建筑物四角沉降縫兩側(cè)、荷載有變化的部位、大型設(shè)備基礎(chǔ)、柱子基礎(chǔ)和地質(zhì)條件變化處等。在金石國際大酒店地面上第一層的各主要柱上，按一定間距和密度布設(shè)了18個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，組成基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)面I；由于周圍的遮擋物較多，影響GPS信號(hào)的接收，故采用導(dǎo)線測(cè)量和水準(zhǔn)測(cè)量的方法確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。在該酒店主體工程竣工后，在金石國際大酒店的第44層布設(shè)2個(gè)GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)，組成樓體監(jiān)測(cè)面II。具體監(jiān)測(cè)方案見圖1。

2.2.3 觀測(cè)方案

該酒店每上升兩層就對(duì)監(jiān)測(cè)面I進(jìn)行一期的監(jiān)測(cè)工作，酒店主體工程竣工后，在做第一期監(jiān)測(cè)面II的監(jiān)測(cè)工作時(shí)，已做了23期監(jiān)測(cè)面I的監(jiān)測(cè)同第一期監(jiān)督面II監(jiān)測(cè)為同一時(shí)間。酒店竣工后對(duì)監(jiān)測(cè)面I、II又進(jìn)行了17期監(jiān)測(cè)，前期每月做一次監(jiān)測(cè)工作，以后每半年檢測(cè)一次，觀測(cè)時(shí)間選在一天的同一時(shí)間段。表1列出了基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)面的I的18個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)第23期到第40期間的坐標(biāo)變化值，表2列出了整體形變監(jiān)測(cè)面II的2個(gè)點(diǎn)第1、12、17的坐標(biāo)值。

2.3 數(shù)據(jù)處理

若基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)面I的中心坐標(biāo)差較大，采用變形模型計(jì)算轉(zhuǎn)軸矢量和轉(zhuǎn)角繪圖時(shí)，應(yīng)充分考慮基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)面幾何中心的位置。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)面I第23期與40期時(shí)間段內(nèi)的重心坐標(biāo)差為：

計(jì)算結(jié)果表明，基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)面（酒店底部）的幾何中心在這期只有約-3.3mm（為和的平均值）的水平位移和約-11.55mm的沉降，因此基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)面重心的微小變化在繪圖時(shí)可忽略不計(jì)。

根據(jù)監(jiān)測(cè)面II上各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算監(jiān)測(cè)面II的轉(zhuǎn)動(dòng)矢量和轉(zhuǎn)角：1-12期，α1=0.030，α2=0.027，α3=0.971，

σ1=-1.23；1-17期α1=0.033，α2=0.021，α3=0.973，σ1=-1.31。由這些數(shù)據(jù)直接繪得圖2。I1、II 12、II17，分別表示第l、12、17期監(jiān)測(cè)面II上的位置。

3 結(jié)論

將GPS技術(shù)用于高層建筑物的形變監(jiān)測(cè)，并開展形變監(jiān)測(cè)模型和監(jiān)測(cè)方案的研究是一項(xiàng)重要工作，本算例針對(duì)高層建筑物特征及其形變監(jiān)測(cè)的新要求，建立了建筑物整體形變模型，討論了適合形變模型的監(jiān)測(cè)方案。綜上所述，可以得到以下結(jié)論：

（1）對(duì)于高層建筑物的變形監(jiān)測(cè)來說，形變模型具有普遍的適用性和有效性，通過變形分析和預(yù)測(cè)，對(duì)建筑物的施工和運(yùn)營安全提供基本保障。

（2）該監(jiān)測(cè)方案在兼顧傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，克服了觀測(cè)數(shù)據(jù)量大、變形監(jiān)測(cè)精度要求高等眾多難題，充分發(fā)揮了GPS定位的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

（3）可以直觀方便的繪制出高層建筑物整體形變位置圖，特別當(dāng)GPS做連續(xù)觀測(cè)時(shí)，可以利用多期數(shù)據(jù)反映高層建筑物的形變動(dòng)態(tài)。

總之，建筑物的變形監(jiān)測(cè)工作正向著信息采集自動(dòng)化、變形分析綜合化以及內(nèi)外業(yè)處理一體化等方向迅速發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：申啟飛，男，本科，研究生學(xué)歷，講師、工程師、技師，獲國家注冊(cè)一級(jí)建造師、測(cè)量技師，主要研究方向：建筑施工與測(cè)量。