高層建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的開發(fā)與研究

秦建軍

摘 要：建筑物沉降監(jiān)測對建筑物安全施工、運營維護具有重要作用，如何構(gòu)建相關(guān)計算機軟件來處理沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)和編寫報告，極具現(xiàn)實意義和實用價值。通過對建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理問題的研究，設(shè)計開發(fā)了基于VB的建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，詳細介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計理論和模塊功能，為建筑物安全施工運營維護提供方便。

關(guān)鍵詞：沉降監(jiān)測;數(shù)據(jù)處理;Visual Basic

一、引言

自改革開放以來，我國經(jīng)濟高速發(fā)展，城市化進程的不斷加快，高層及超高層建筑物越來越多。高層及超高層建筑物的興建，改變了地面原有狀態(tài)，地基荷載的增加，引起地基及周圍地層的變形。為保障建筑物的使用安全和正常使用壽命，并為建設(shè)過程中的勘察設(shè)計與施工提供可靠的資料來源和技術(shù)參數(shù)，建筑物沉降監(jiān)測的必要性和重要性愈加明顯[1-3]。

建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)采集工具從過去的光學水準儀到現(xiàn)在的電子水準儀，在數(shù)據(jù)質(zhì)量和作業(yè)效率上有了很大提升，但就建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理來說，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理效率低，建筑變形的預(yù)報分析等研究不夠深入，不能滿足現(xiàn)代工程安全監(jiān)測的需要[4-6]。因此有必要針對制約監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，開發(fā)一種能夠結(jié)合現(xiàn)代計算機技術(shù)的建筑物變形監(jiān)測數(shù)據(jù)自動化預(yù)報分析處理軟件，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與分析一體化，對筑工程安全施工運營維護具有重要意義。

二、沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理軟件的設(shè)計

1.軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文設(shè)計的建筑物變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理軟件主要包括：①監(jiān)測數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)維護模塊，其中數(shù)據(jù)維護包括粗差剔除、觀測值插補和數(shù)據(jù)歸一化處理;②數(shù)據(jù)處理模塊，據(jù)實際監(jiān)測數(shù)據(jù)分析需要，主要包括監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、數(shù)學建模模塊、變形分析與預(yù)報模塊;③成果輸出模塊等。

2.軟件功能設(shè)計

（1）軟件登錄

登錄界面的設(shè)計考慮到了數(shù)據(jù)的保密性和安全性，需要輸入預(yù)先設(shè)定的密碼才能進如本系統(tǒng)，才能進一步對數(shù)據(jù)進行各種分析及各種報表的打印等功能。

（2）數(shù)據(jù)讀取

系統(tǒng)所要處理的對象是數(shù)據(jù)庫中的觀測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的心臟，是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以要設(shè)計合理的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。根據(jù)本系統(tǒng)要處理的數(shù)據(jù)特點，將所有的測量原始數(shù)據(jù)保存在 Access 數(shù)據(jù)庫文件中，每個工程分別為一個獨立的*.dmb 文件，每個*.dmb 包括五個表：①原始數(shù)據(jù)表;②測站分布信息表;③基準點信息表;④沉降觀測點信息表⑤累計沉降量表。

（3）數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊包括數(shù)據(jù)相關(guān)性檢核、粗差剔除和數(shù)據(jù)歸一化處理三部分，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行相關(guān)性檢驗、粗差剔除和數(shù)據(jù)歸一化處理，為下一步數(shù)據(jù)建模與預(yù)報分析做準備。

（4）數(shù)學建模

數(shù)學建模模塊包括一元模型、多元模型和面狀模型三部分，建模方法主要包括回歸分析模型、時間序列模型和灰色系統(tǒng)分析理論等。

（5）擬合預(yù)報分析

擬合預(yù)報分析是根據(jù)選擇的最佳數(shù)學模型，通過輸入相應(yīng)的限制參數(shù)，實現(xiàn)利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)對建筑物未來發(fā)展趨勢變化的預(yù)報分析。

（6）成果管理

成果管理包含預(yù)報成果輸出和預(yù)報數(shù)據(jù)圖形化顯示兩部分。

3. 應(yīng)用實例

通過對某高層住宅樓的沉降觀測數(shù)據(jù)進行處理，驗證了本系統(tǒng)計算的快捷和圖表成果的可靠。沉降監(jiān)測時間為4年。其中，建設(shè)初期（0.5年）是基坑的位移監(jiān)測數(shù)據(jù)處理;中期是建設(shè)期間（1.5年）沉降觀測的數(shù)據(jù)處理;后期是竣工后（2年）進行沉降觀測的數(shù)據(jù)處理。各期數(shù)據(jù)圖、表和監(jiān)測報告自動生成，方便快捷。打開系統(tǒng)后，然后利用開發(fā)的軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理，輸出結(jié)果如圖1、圖2所示。

圖1 沉降觀測成果表

圖2 沉降曲線圖

根據(jù)圖上的分析，認為監(jiān)測期間建筑物的累計沉降量、差異沉降量符合相關(guān)規(guī)范及本地區(qū)經(jīng)驗等相關(guān)要求，目前該建筑基礎(chǔ)無異常，是安全的。但沉降速率大于《建筑變形測量規(guī)范》的規(guī)定，所以現(xiàn)在該樓仍未進入穩(wěn)定階段，需依據(jù)監(jiān)測方案繼續(xù)進行監(jiān)測，待之后的檢測結(jié)果出來統(tǒng)籌分析再做最后結(jié)論。

三、結(jié)語

本文通過對建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理理論的研究，設(shè)計和開發(fā)了建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該軟件的核心功能是以建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預(yù)處理后，選用最佳數(shù)學模型進行建模分析，最后通過文字和圖形數(shù)據(jù)反映建筑物形體變化現(xiàn)狀和變化趨勢。實踐證明，軟件整體上能夠可靠、精準地對建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預(yù)報分析，且系統(tǒng)自動繪制各種生動美觀的圖表，編寫標準的監(jiān)測報告，極大地減少了工作強度，提高了工作效率，具有很強的應(yīng)用及推廣價值。

參考文獻：

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