基于VB和EXCEL的沉降監(jiān)測系統(tǒng)在建筑物沉降監(jiān)測中的應(yīng)用

李孝雁 黃 颯

黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南 開封 475004

1 引言

高層建筑在施工和運營過程中，由于眾多因素的影響產(chǎn)生變形，變形若超出規(guī)范允許的范圍，就會影響建筑物的正常使用危及人身安全。為了確保工程安全避免造成人員及重大財產(chǎn)損失，對高層建筑物進行變形監(jiān)測已成為建筑工程防災(zāi)減災(zāi)的重要手段之一。通過定期對高層建筑進行變形監(jiān)測，可以及時掌握其變形情況，通過分析與預(yù)測未來變形的發(fā)展趨勢，可以及早發(fā)現(xiàn)隱患及時采取措施加以干預(yù)，確保建筑物的安全。

國內(nèi)已實現(xiàn)的變形監(jiān)測系統(tǒng)都實現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理、成果整理、圖表分析等基本功能，但也有一些共性的不足：系統(tǒng)維護的門檻高，缺乏標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的格式，數(shù)據(jù)挖掘不充分，不易更新和擴展，軟件通用性差，生成的圖件不便存儲管理和共享使用，成果利用率低等。針對這些現(xiàn)實性問題，開發(fā)一種能系統(tǒng)化、規(guī)范化地進行建筑變形分析的軟件工具，實現(xiàn)按要求自動生成觀測成果表、繪制復(fù)雜的曲線圖、動態(tài)查詢監(jiān)測數(shù)據(jù)、自動數(shù)據(jù)分析與預(yù)測及報表輸出，有利于系統(tǒng)化、規(guī)范化建筑物沉降監(jiān)測分析工作，為工程安全保駕護航。

本項目以某高層建筑物沉降監(jiān)測項目為實例，重點研究基于VB的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)建與實踐，使該系統(tǒng)具備自動進行沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、沉降過程回歸分析、繪制沉降過程線圖、繪制沉降監(jiān)測過程圖、繪制建筑物平均沉降過程線圖、建筑物平均沉降速度線圖、自動生成日報、周報、月報等監(jiān)測報表等功能，將對系統(tǒng)、規(guī)范、高效地進行建筑物變形沉降分析預(yù)測工作起到積極的意義。

2 沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)建

本項目以某高層建筑物沉降監(jiān)測項目為實例，重點研究基于VB的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)建與實踐。本系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)采用樹狀結(jié)構(gòu)分三級進行存儲管理，第一級為工程，第二級為工程下包含的建筑物，第三級為各建筑物下的沉降監(jiān)測點。設(shè)計思路如下：

（1）新建工程。主要用于錄入工程名稱、地址、監(jiān)測單位、項目負(fù)責(zé)、建設(shè)單位等工程基本信息。系統(tǒng)登錄及工程信息錄入界面如圖1所示。

（2）新建建筑物。主要用于輸入建筑物沉降屬性信息，主要包括建筑名稱或編號、建筑結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、地基類型、觀測周期、觀測頻率以及設(shè)置沉降限差及報警值等。

（3）新建測點。主要用于輸入監(jiān)測點名、數(shù)量及監(jiān)測點位布置圖等，監(jiān)測點名、數(shù)量、點位布置可通過導(dǎo)入CAD圖形自動識別提取。

（4）輸入測點監(jiān)測數(shù)據(jù)。輸入監(jiān)測日期和監(jiān)測數(shù)據(jù)，支持手動單點輸入和按設(shè)定格式批量輸入。

（5）沉降過程回歸分析及預(yù)測。根據(jù)輸入的監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)測沉降變形的趨勢，確保建筑的安全。建筑沉降過程是多種因素綜合影響下的復(fù)雜沉陷變化過程，難以用具體的模型進行描述。目前，常用于變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析處理的預(yù)測模型主要有曲線擬合、回歸模型、時間序列分析模型、灰色系統(tǒng)分析模型、卡爾曼濾波模型等。本次在趨勢分析功能中選擇性地選取了一元線性回歸函數(shù)模型等幾種函數(shù)作為沉降過程回歸分析的基本數(shù)學(xué)模型，模型可單獨使用或者組合使用。建立回歸方程并經(jīng)顯著性檢驗后，采用外推法預(yù)測未來某些天的沉降量，實現(xiàn)利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)對建筑物未來變形趨勢變化的預(yù)報分析。

（6）分析報告。主要包括沉降觀測數(shù)據(jù)分析：數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及生成各種沉降曲線圖等；結(jié)論和建議：綜合分析結(jié)果和巡視情況進行結(jié)論性描述，并提出一些建設(shè)性意見等。本項目研究開發(fā)的沉降分析系統(tǒng)通過提供一系列代表工程參數(shù)和沉降分析數(shù)據(jù)的特殊變量制作模板，通過模板變量替換法自動生成沉降觀測分析報告。

以上幾個步驟緊密聯(lián)系，提升了數(shù)據(jù)的利用率，提高了作業(yè)效率。

3 工程應(yīng)用

本文將該系統(tǒng)用于某小區(qū)高層建筑沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理中，將外業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入開發(fā)的沉降監(jiān)測系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理。處理步驟如下：新建工程，錄入工程名稱、地址、監(jiān)測單位、項目負(fù)責(zé)、建設(shè)單位等工程基本信息；新建建筑物，輸入建筑名稱、建筑結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、地基類型、觀測周期、觀測頻率，并設(shè)置沉降限差及報警值等；新建測點，輸入監(jiān)測點名、數(shù)量及監(jiān)測點位布置圖；按系統(tǒng)設(shè)定格式批量輸入外業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)；進行沉降過程回歸分析及預(yù)測；最后可自動生成各期數(shù)據(jù)圖、表和監(jiān)測報告，如圖2所示。本文開發(fā)的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)應(yīng)用于該沉降監(jiān)測項目，驗證了本系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)合理性，可以快捷準(zhǔn)確的提供建筑沉降情況并作出科學(xué)預(yù)測。

圖1 系統(tǒng)界面

圖2 5號樓沉降曲線圖

4 結(jié)論

本論文以某高層住宅樓沉降監(jiān)測項目為依托，借助VB和Excel平臺開發(fā)出沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可對沉降數(shù)據(jù)進行管理、查詢、分析以及自動化、統(tǒng)一化的報表輸出，能夠較好地滿足沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)快速處理、反饋的需要，可以提高監(jiān)測數(shù)據(jù)處理及成果輸出效率，減少人為出錯率，降低人員成本及時間成本。實踐證明，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確、高效地對建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理、預(yù)報分析和報表輸出，顯著提高了監(jiān)測效率，具有積極的應(yīng)用價值。但是由于本系統(tǒng)側(cè)重于沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與成果整編，因此還不夠完善，以后應(yīng)把建筑物水平位移、傾斜、裂縫等監(jiān)測數(shù)據(jù)納入到該系統(tǒng)中，開發(fā)出建筑物變形監(jiān)測綜合管理分析系統(tǒng)。