一种基于静力水准仪的高层建筑沉降变形监测系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于静力水准仪的高层建筑沉降变形监测系统，包括近地水准仪监测系统

【技术实现步骤摘要】
一种基于静力水准仪的高层建筑沉降变形监测系统


[0001]本专利技术涉及建筑结构沉降变形监测
，具体涉及一种基于静力水准仪的高层建筑沉降变形监测系统
。

技术介绍

[0002]高层建筑由于其长高比较小及自身的特殊结构，导致其在面临沉降变形时必须要有有效的监测设施，否则，建筑结构发生沉降
、
开裂
、
变形甚至倒塌会带来极大的安全风险和财产损失
。
[0003]现有的建筑结构沉降监控的手段是采用静力水准仪，而静力水准仪自身受到各种干扰因素的影响，比如周围的振动因素
、
静力水准仪内的防冻液的温度变化
、
仪器因意外原因损坏等，导致监测结果也存在一定误差
。
另一方面，静力水准仪通常安装于建筑结构的墙体上，针对靠近地基的位置进行监测，然而，由于高层建筑存在着从下到上累计沉降变形的复杂影响因素，即使地基部位的墙体发生微小沉降变形，都有可能对高层建筑结构的顶部产生较大的影响，因此，针对高层建筑结构的顶部进行沉降变形监测也是保证高层建筑使用安全的重要因素
。
[0004]基于以上原因，有必要针对现有静力水准仪监测结果的可靠性以及高层建筑结构的沉降变形传递影响进行更深入的研究
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于静力水准仪的高层建筑沉降变形监测系统，目的是解决现有技术中“如何提高静力水准仪监测结果的可靠性
、
如何针对高层建筑的底部和顶部同时进行监测进而掌控高层建筑沉降变形的传递影响程度”的问题
。
[0006]为解决上述问题，本专利技术技术方案为：
[0007]一种基于静力水准仪的高层建筑沉降变形监测系统，包括近地水准仪监测系统
、
高位监测系统
、
电源模块
、
控制系统，所述的近地水准仪监测系统包括水准仪
、
储液罐
、
第一数据采集仪，所述的水准仪至少有4个，分别安装于高层建筑结构4个外壁底部，所述的储液罐固定于高层建筑结构外表面并通过通气管和通液管与各个水准仪串联，所述的水准仪通过导线与电源模块
、
第一数据采集仪电连接；所述的高位监测系统安装于高层建筑结构的顶部，包括4根定位杆
、
连接杆
、
沉降变形监测机构，所述的定位杆沿高层建筑结构顶端的边缘环绕排布，相邻的定位杆之间连接有连接杆，在连接杆的中部固定设有沉降变形监测机构，所述的沉降变形监测机构与所在位置处的高层建筑结构顶端连接，并用以监测顶端处的沉降变形量，所述的沉降变形监测机构通过导线电连接有电源模块
、
第二数据采集仪，所述的第一数据采集仪和第二数据采集仪分别通过无线信号收发模块与远程的建筑安全监控中心的控制系统信号连接；所述的控制系统依据近地水准仪监测系统获取高层建筑结构侧墙近地端的沉降变形数据
A、
依据高位监测系统获取高层建筑结构侧墙顶端的沉降变形数据
B
，并根据沉降变形数据
A
和沉降变形数据
B
对高层建筑结构的安全性进行评估；评估方
式至少包括：
1、
当沉降变形数据
A
在合理范围内，而沉降变形数据
B
超出合理范围时，判断为建筑结构自身质量问题导致的不合理沉降变形传递影响；
2、
当沉降变形数据
A
在合理范围内，而沉降变形数据
B
也在合理范围内时，判断为建筑结构基本符合安全使用要求；
3、
当沉降变形数据
A
超出合理范围，沉降变形数据
B
也超出合理范围时，则判断为地基沉降变形传递导致的高层建筑结构自身沉降变形过大
。
[0008]优选的，所述的高层建筑结构在建筑初期，通过相关设备考察地基的地理构造，并在选定的预期沉降变形概率低至一定程度的位置埋设预应力管桩，所述的预应力管桩向上正对的高层建筑结构顶端的位置作为定位杆的预埋点，所述的定位杆
、
连接杆均由高强度钢材料制成
。
[0009]优选的，所述的高层建筑结构为立方体形，4个定位杆成矩形排布，所述的连接杆中部固定设有钢环，钢环两侧的连接杆上端与定位杆侧壁之间焊接有加劲肋板；所述的沉降变形监测机构包括沿纵向设置的压力套筒，所述的压力套筒套设于钢环内，压力套筒的外壁与钢环内壁固定连接，所述的压力套筒两端封闭并预设有充气口，所述的充气口设有密封盖，在压力套筒内的顶部设有气体压力传感器，所述的压力套筒内密封滑动连接有活塞，压力套筒的底端中心处沿纵向设有导向孔，所述的活塞底部连接有第一拉杆，所述的第一拉杆沿纵向贯穿导向孔并与导向孔滑动连接，所述的第一拉杆底端设有第二拉杆，所述的第二拉杆的上下端分别与第一拉杆底端
、
高层建筑结构顶端的监测面通过球铰结构连接，所述的球铰结构包括由高强度钢材料制成的关节囊与关节球，所述的关节球滑动连接于关节囊内，所述的关节球与第二拉杆的端部连接，所述的关节囊外壁顶部分别与第一拉杆底端
、
监测面连接，位于下方的关节囊部分预埋在监测面内，并与高层建筑结构内顶部的钢筋焊接，位于下方的关节球的圆心与监测面共面
。
[0010]优选的，4个沉降变形监测机构与4个静力水准仪在上下方向上一一相对设置，所述的气体压力传感器还电连接有控制电路板，所述的控制电路板通过导线与第二数据采集仪信号连接；所述的导向孔内嵌设有直线轴承，所述的第一拉杆与直线轴承滑动连接，在第一拉杆外表面设有刻度线，所述的导向孔的外端口与第一拉杆刻度线相对处为实时读取的刻度值，所述的第二拉杆的外壁上同轴固定连接有安装板，所述的安装板外表面设有用以检测第二拉杆轴线倾角的三轴倾角传感器，所述的三轴倾角传感器通过导线与第二数据采集仪信号连接，所述的第二拉杆上下端的关节球的球心与第二拉杆的轴线共线，设2个关节球的球心之间的线段为线段
A
，线段
A
的长度已知
。
[0011]优选的，在沉降变形监测机构安装时，向压力套筒内输入一定量的气体，记录此时第一拉杆上的刻度线与导向孔外端口对应处的刻度值
A
，当监测面发生沉降时，监测面带动第二拉杆移动，进而带动第一拉杆移动，进而带动活塞移动并导致压力套筒内的气体压力发生变化，此时，控制电路板依据预设程序，判断此时的气体压力值对应的活塞向上或向下移动高度值
A
，此高度值
A
作为监测面处的垂向沉降数据；当第二拉杆在监测面带动下发生倾斜时，已知线段
A
的长度为长度
A
，线段
A
顶端与垂直面之间的夹角为夹角
A
，线段
A
底端与水平面之间的夹角为夹角
B
，沿线段
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于静力水准仪的高层建筑沉降变形监测系统，其特征为：包括近地水准仪监测系统
、
高位监测系统
、
电源模块
、
控制系统；所述的近地水准仪监测系统包括水准仪
、
储液罐
、
第一数据采集仪，所述的水准仪至少有4个，分别安装于高层建筑结构4个外壁底部，所述的储液罐固定于高层建筑结构外表面并通过通气管和通液管与各个水准仪串联；所述的水准仪通过导线与电源模块
、
第一数据采集仪电连接；所述的高位监测系统安装于高层建筑结构的顶部，包括4根定位杆
、
连接杆
、
沉降变形监测机构，所述的定位杆沿高层建筑结构顶端的边缘环绕排布，相邻的定位杆之间连接有连接杆，在连接杆的中部固定设有沉降变形监测机构；所述的沉降变形监测机构与所在位置处的高层建筑结构顶端连接，并用以监测顶端处的沉降变形量，所述的沉降变形监测机构通过导线电连接有电源模块
、
第二数据采集仪，所述的第一数据采集仪和第二数据采集仪分别通过无线信号收发模块与远程的建筑安全监控中心的控制系统信号连接；所述的控制系统依据近地水准仪监测系统获取高层建筑结构侧墙近地端的沉降变形数据
A、
依据高位监测系统获取高层建筑结构侧墙顶端的沉降变形数据
B
，并根据沉降变形数据
A
和沉降变形数据
B
对高层建筑结构的安全性进行评估；评估方式至少包括：
1、
当沉降变形数据
A
在合理范围内，而沉降变形数据
B
超出合理范围时，判断为建筑结构自身质量问题导致的不合理沉降变形传递影响；
2、
当沉降变形数据
A
在合理范围内，而沉降变形数据
B
也在合理范围内时，判断为建筑结构基本符合安全使用要求；
3、
当沉降变形数据
A
超出合理范围，沉降变形数据
B
也超出合理范围时，则判断为地基沉降变形传递导致的高层建筑结构自身沉降变形过大
。2.
如权利要求1所述的一种基于静力水准仪的高层建筑沉降变形监测系统，其特征为：所述的高层建筑结构在建筑初期，通过相关设备考察地基的地理构造，并在选定的预期沉降变形概率低至一定程度的位置埋设预应力管桩，所述的预应力管桩向上正对的高层建筑结构顶端的位置作为定位杆的预埋点，所述的定位杆
、
连接杆均由高强度钢材料制成
。3.
如权利要求2所述的一种基于静力水准仪的高层建筑沉降变形监测系统，其特征为：所述的高层建筑结构为立方体形，4个定位杆成矩形排布，所述的连接杆中部固定设有钢环，钢环两侧的连接杆上端与定位杆侧壁之间焊接有加劲肋板；所述的沉降变形监测机构包括沿纵向设置的压力套筒，所述的压力套筒套设于钢环内，压力套筒的外壁与钢环内壁固定连接，所述的压力套筒两端封闭并预设有充气口，所述的充气口设有密封盖，在压力套筒内的顶部设有气体压力传感器；所述的压力套筒内密封滑动连接有活塞，压力套筒的底端中心处沿纵向设有导向孔，所述的活塞底部连接有第一拉杆，所述的第一拉杆沿纵向贯穿导向孔并与导向孔滑动连接，所述的第一拉杆底端设有第二拉杆；所述的第二拉杆的上下端分别与第一拉杆底端
、
高层建筑结构顶端的监测面通过球铰结构连接，所述的球铰结构包括由高强度钢材料制成的关节囊与关节球，所述的关节球滑动连接于关节囊内；所述的关节球与第二拉杆的端部连接，所述的关节囊外壁顶部分别与第一拉杆底端
、
监测面连接，位于下方的关节囊部分预埋在监测面内，并与高层建筑结构内顶部的钢筋焊接，位于下方的关节球的圆心与监测面共面
。4.
如权利要求3所述的一种基于静力水准仪的高层建筑沉降变形监测系统，其特征为：4个沉降变形监测机构与4个静力水准仪在上下方向上一一相对设置，所述的气体压力传感器还电连接有控制电路板；所述的控制电路板通过导线与第二数据采集仪信号连接；所述的导向孔内嵌设有直线轴承，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：于超敏，杜振龙，张滨，包海，周军纪，郭刚，
申请(专利权)人：民航机场建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：