建筑变形检测装置及方法与流程

1.本发明属于建筑工程技术领域，适用于建筑物和桥梁等构筑物，尤其涉及一种建筑变形检测装置及方法。


背景技术：

2.对于建筑工程变形的测量，目前国内的检测公司普遍采用吊线锤的方法，或者是采用全站仪或经纬仪量测的方式。前者通常用于一层低矮框架结构或砖砌结构的农村房屋垂直度测量项目，具有操作简易、相对便携的优点，但是确存在测量高度受限、测量结果人为干扰性大的缺点；后者通常用于有精度要求、较高大建筑的检测鉴定项目，往往存在观测距离受限、布设和操作不便的缺点。亦或是直接通过多个gnss卫星导航系统设备或者多个倾角计来监测建筑的变形，但是这些检测方法同样存在布设不便、设备成本高昂的缺点，且对于中小型建筑的检测项目实用性偏低。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明提供一种建筑变形检测装置及方法，旨在解决现有技术中对建筑变形检测存在成本高、操作不便的问题，它能有效提高建筑变形检测的速度和准确度。
4.一种建筑变形检测装置，包括：水平底座组件，用于固定支撑组件及调整建筑变形检测装置处于水平状态；支撑组件，用于支撑及安装测量组件；测量组件，包括第一测量组件和第二测量组件，第一测量组件和第二测量组件设于和水平面垂直的同一竖直面内，第一测量组件和第二测量组件之间具有距离h（h为大于0的正数），第一测量组件用于对准目标建筑的目标测量点，第二测量组件用于在目标建筑上映射和目标测量点相对应的辅助目标测量点，第一测量组件和第二测量组件还用于测量自身至目标测量点和辅助目标测量点之间的距离。
5.优选的，所述水平底座组件包括底座安装板、支腿和水平校准仪，四个支腿分别设于底座安装板的四个顶角处，支腿伸出底座安装板后和螺母螺纹链接，水平校准仪设于底座安装板的上表面。
6.优选的，所述支撑组件包括竖直杆、水平杆、间距杆和安装座，竖直杆下端固定在水平底座组件上，水平杆一端和竖直杆的上端固定连接，水平杆的另一端和间距杆的中部固定连接，间距杆的两端距离为h，间距杆的两端分别设有安装座，安装座用于安装第一测量组件和第二测量组件。
7.优选的，所述安装座包括夹持件和调节螺杆，夹持件用于夹持测量组件，夹持件和间距杆之间通过调节螺杆固定连接。
8.优选的，所述第一测量组件和所述第二测量组件均为激光测距仪。
9.一种建筑变形检测方法，包括如下步骤：
s1、确定目标建筑以及目标建筑的目标测量点；s2、将建筑变形检测装置设于目标建筑的预设位置处，并调节建筑变形检测装置至水平状态；s3、调节第一测量组件、第二测量组件至二者和水平面的倾角相同；s4、将第一测量组件对准所述目标测量点，并通过第二测量组件在目标建筑上映射出辅助目标测量点；s5、通过第一测量组件分别测量出第一测量组件和目标测量点、辅助目标测量点之间的距离，通过第二测量组件分别测量出第二测量组件和目标测量点、辅助目标测量点之间的距离，并计算出目标测量点和辅助目标测量点之间的距离；将辅助目标测量点作为下一目标测量点，再次测量并计算出下一目标测量点和下一辅助目标测量点之间的距离；s6、重复步骤s4和s5，直至辅助目标测量点至目标建筑的边界；s7、根据测量出的多个目标测量点和辅助目标测量点之间的距离，判断建筑变形程度。
10.优选的，还包括如下步骤：多次重复步骤s3至s6 ，在第n次操作步骤s3时（其中，n为大于等于0的自然数），均调节第一测量组件和第二测量组件与所述水平面的倾角为（n-1）
×
α，在步骤s6时根据多次重复s6步骤的数据加权计算后，再判断建筑变形程度。
11.优选的，步骤s4中，设第一测量组件和目标测量点之间的距离为l1、第一目标测量点和辅助目标测量点之间的距离为l2、第二测量组件和目标测量点之间的距离为l2，第二测量组件和辅助目标测量点之间的距离为l4，则目标测量点和辅助目标测量点之间的距离a为：，其中，h为第一测量组件和第二测量组件之间的距离。
12.优选的，步骤s7中，判断建筑变形程度的具体步骤为：计算目标测量点和辅助目标测量点之间的连线和基准平面之间的夹角θ：夹角θ越大，则建筑变形越大；夹角θ越小，则建筑变形越小。
13.优选的，步骤s1中，确定所述目标建筑时，先选定目标建筑，再确定目标建筑便于测量的整面外立墙面。
14.本发明的优点：本发明通过设置距离确定的两个测量组件，在建筑变形检测时，通过两个测量组件对目标测量点和辅助目标测量点进行距离测量，并通过结合已经测定的距离数据和已知数据推算出目标测量点与辅助目标测量点之间的距离，最终再次推算出目标测量点和辅助目标测量点之间的连线与目标建筑的所处水平面之间的夹角，进而对建筑变形程度进行判定；因此本发明具有装置简单、操作方便、成本较低等优点，能简单有效地且较为精准地测
量出目标建筑的整体变形程度，实用性高。
附图说明
15.图1为本发明中实施例一的结构示意图。
16.图2为本发明中实施例二中的测量第一个目标测量点的示意图。
17.图3为本发明中实施例二中的测量第二个目标测量点的示意图。
18.图4为本发明中实施例二中的测量第三个目标测量点的示意图。
19.图5为本发明中实施例二中的测量第四个目标测量点的示意图。
20.图6为本发明中实施例二中的目标建筑实际检测外形变形的示意图。
21.图7为本发明中实施例二中的一种建筑变形检测方法的流程示意图。
22.其中，10、水平底座组件；101、水平校准仪；102、底座安装板；20、支撑组件；201、竖直杆；202、水平杆；203、间距杆；30、测量组件；301、第一测量组件；302、第二测量组件；40、激光红外线；50、目标建筑；501、检测面；60、基准面。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明做进一步的具体说明。
24.实施例一：一种建筑变形检测装置包括水平底座组件、支撑组件和测量组件，如图1所示。
25.水平底座组件，用于固定支撑组件及调整建筑变形检测装置处于水平状态。支撑组件，用于支撑及安装测量组件。测量组件，包括第一测量组件和第二测量组件，第一测量组件和第二测量组件设于和水平面垂直的同一竖直面内，第一测量组件和第二测量组件之间具有距离h（h为大于0的正数），第一测量组件用于对准目标建筑的目标测量点，第二测量组件用于在目标建筑上映射和目标测量点相对应的辅助目标测量点，第一测量组件和第二测量组件还用于测量自身至目标测量点和辅助目标测量点之间的距离。
26.在本实施例中，水平底座组件包括底座安装板、支腿和水平校准仪。其中，支腿图未示出。底座安装板呈矩形体状，在底座安装板的四个顶角处设有四个安装孔，安装孔内具有内螺纹。四个支腿分别设于底座安装板的四个顶角处，支腿具有和安装孔匹配的外螺纹，支腿和底座安装板螺纹连接，支腿的上段从底座安装板伸出。通过旋转调节支腿，从而可以控制支腿底端相对于底座安装板的高度，以调节底座安装板整体和支撑地面的相对位置，进而调节底座安装板的水平度。水平校准仪设于底座安装板的上表面，水平校准仪可以为圆形水准泡。使用时，通过水平校准仪进行判断底座安装板和建筑变形检测装置是否处于水平状态；当底座安装板处于水平状态时，直接可以进入后续的检测程序；当底座安装板不处于水平状态时，通过调节各个支腿和底座安装板的相对位置，直至底座安装板处于水平状态，再进行后续的检测程序或步骤。
27.在本实施例中，支撑组件包括竖直杆、水平杆、间距杆和安装座。竖直杆下端固定在水平底座组件上，水平杆一端和竖直杆的上端固定连接，水平杆的另一端和间距杆的中部固定连接，间距杆的两端距离为h，间距杆的两端分别设有安装座，安装座用于安装第一测量组件和第二测量组件。本实施例中，第一测量组件和第二测量组件均为激光测距仪。实际制造时，竖直杆、水平杆、间距杆和底座安装板可以为一体成型。
28.进一步地，安装座包括夹持件和调节螺杆，夹持件用于夹持测量组件，夹持件和间距杆之间通过调节螺杆固定连接。夹持件包括底板和夹持侧板，底板的两端设有夹持侧板，夹持侧板和底板可以为一体成型化；两夹持侧板之间的距离略小于第一测量组件或第二测量组件的宽度，从而便于将第一测量组件或者第二测量组件稳稳夹持住；同时可在夹持侧板的内侧设置缓冲垫，从而进一步保护测量组件。底板和间距杆之间通过调节螺杆连接，调松调节螺杆，则可以调整夹持件相对于水平面的夹角，从而调整测量组件和水平面之间的夹角；当夹持件的角度确定好后，调紧调节螺杆，从而将夹持件固定住，以保持装置在检测时的稳定检测。
29.实施例二：一种建筑变形检测方法，如图7，包括如下步骤：s1、确定目标建筑以及目标建筑的目标测量点；s2、将建筑变形检测装置设于目标建筑的预设位置处，并调节建筑变形检测装置至水平状态；s3、调节第一测量组件、第二测量组件至二者和水平面的倾角相同；s4、将第一测量组件对准所述目标测量点，并通过第二测量组件在目标建筑上映射出辅助目标测量点；s5、通过第一测量组件分别测量出第一测量组件和目标测量点、辅助目标测量点之间的距离，通过第二测量组件分别测量出第二测量组件和目标测量点、辅助目标测量点之间的距离，并计算出目标测量点和辅助目标测量点之间的距离；将辅助目标测量点作为下一目标测量点，再次测量并计算出下一目标测量点和下一辅助目标测量点之间的距离；s6、重复步骤s4和s5，直至辅助目标测量点至目标建筑的边界；s7、根据测量出的多个目标测量点和辅助目标测量点之间的距离，判断建筑变形程度。
30.图2至图5中，为分段对检测面进行测量过程的示意图，各图中b为第一测量组件，c为第二测量组件，a为目标测量点，b为辅助目标测量点。θ为辅助目标测量点和测量目标点之间的连线与基准平面之间的夹角。基准平面为垂直于水平面的平面。
31.进一步地，对于步骤s1，先选择需要检测的建筑作为目标建筑。在确定好目标建筑后，确定好目标建筑的检测面；为了方便检测，应当尽量选择完整的一整个外立墙面作为检测面，如此可以直接进行后续的检测步骤；当让也可以选择目标建筑的剖面，但是需要预先确定好处于同一个剖面的多个墙面（或者假想面），从而保证检测的准确性。在确定好检测面后，选择第一个目标测量点，以便于进行后续的检测。
32.在步骤s2中，将建筑变形检测装置预先装配调节好，将测量组件（包括第一测量组件和第二测量组件）安装在支撑组件的安装座上，本实施例中，也即利用夹持件将激光测距仪夹持稳定。选择好检测装置的预设位置（也即预先确定好摆放位置），一般以5至10米为宜。将检测装置摆放好，开始调节水平底座组件，直至整个检测装置处于水平状态。
33.在步骤s3中，调节第一测量组件、第二测量组件至二者和水平面的倾角相同；并保证在2个测量组件在同一倾角下检测完整个目标建筑的检测面一次。
34.步骤s4中，将第一测量组件对准所述目标测量点，并通过第二测量组件在目标建
筑上映射出辅助目标测量点，为初始的目标测量点的测量做好准备。
35.步骤s5中，通过第一测量组件分别测量出第一测量组件和目标测量点、辅助目标测量点之间的距离，通过第二测量组件分别测量出第二测量组件和目标测量点、辅助目标测量点之间的距离，并计算出目标测量点和辅助目标测量点之间的距离。设第一测量组件和目标测量点之间的距离为l1、第一目标测量点和辅助目标测量点之间的距离为l2、第二测量组件和目标测量点之间的距离为l3、第二测量组件和辅助目标测量点之间的距离为l4，则目标测量点和辅助目标测量点之间的距离a为：
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式（1）具体计算过程如下，如图2，在三角形bcd中：
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式（2）在三角形abc中：
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式（3）因为：
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式（4）则在三角形abd中，
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式（5）也即：
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式（6）由于
‑‑‑
式（7）则：
‑‑‑
式（8）
接着，将辅助目标测量点作为下一目标测量点，再次测量并计算出下一目标测量点和下一辅助目标测量点之间的距离。由于本次的目标测量点为上一次的辅助目标测量点，因此本次测量时，只需要测量第一测量组件、第二测量组件至辅助目标测量点在本实施例中，继续测量后续几个目标测量点，如图3、4、5。在图3中，第一测量组件、第二测量组件至目标测量点之间的距离即为上一次测量的l3和l4，记第一测量组件、第二测量组件至辅助目标测量点的距离为l5和l6，同理可得本次目标测量点和辅助目标测量点之间的距离b（也即图3中的ad段）：
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式（9）在图4中，记第一测量组件、第二测量组件至辅助目标测量点的距离为l7和l8，同理可得本次目标测量点和辅助目标测量点之间的距离c（也即图4中的ad段）：
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式（10）图5中，记第一测量组件、第二测量组件至辅助目标测量点的距离为l9和l10,同理可得本次目标测量点和辅助目标测量点之间的距离d（也即图4中的ad段）：
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式（11）步骤s6中，重复步骤s4和s5，直至辅助目标测量点至目标建筑的边界。
36.步骤s7中，判断建筑变形程度的具体步骤为：计算目标测量点和辅助目标测量点之间的连线与基准平面之间的夹角θ，以图2为例，此时，θ即为图2中的θ
1 ，根据平行线对角相等的性质得到：
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式（12）
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式（13）通过已知四条激光测距仪测出的长度，最终求出目标物ad的长度为a，其基于基准面的倾角为∠θ。
37.夹角θ越大，则建筑该段变形越大；夹角θ越小，则建筑该段变形越小。
38.同理，在图3中：
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式（14）同理，在图4中：
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式（15）同理，在图5中：
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式（16）相对应的，在此基础上建立一个直角坐标系，设定第一个目标测量点坐标为（0，0），按上述长度和角度叠加为（叠加时，正负符号需按建筑实际变形情况进行更正）：第二个目标测量点坐标为（acosθ
1 ，asinθ1）；第三个目标测量点坐标为（acosθ1 bcosθ2，asinθ1 bsinθ2）；第四个目标测量点坐标为（acosθ1 bcosθ2 ccosθ3，asinθ1 bsinθ2 csinθ3）；第五个目标测量点坐标为（acosθ1 bcosθ2 ccosθ3 dcosθ4，asinθ1 bsinθ2 csinθ3 dsinθ4）；经过以上全部步骤得到各次计算结果和整体变形曲线图，如图6所示。综合以上各段的倾角进行整体判断，若各处倾角均较大，则建筑变形大；若各处倾角均较小，则建筑变形小。
39.因此，本发明提供的建筑变形检测方法，无需测角或指定角度步距，且可任意指定目标测量点开始测量，可有效提高建筑变形检测的速度和准确度，具有较好的工程应用价值。
40.实施例三：作为一种更优选的实施例，可以调节测量组件的倾角，进行多次测量。每调整一次测量组件的倾角后，进行一次完整的目标建筑的整面测量。之后，再次调整测量组件的倾角，再对目标建筑进行一次完整的整面测量。重复多次后，再将结果进行加权平均，以更好地判断建筑的整体形变。其他步骤和操作，均和实施例二相同，在此不再赘述。
41.具体的，在本实施例中，多次重复步骤s3至s6 ，在第n次操作步骤s3时（其中，n为大于等于0的自然数），均调节第一测量组件和第二测量组件与所述水平面的倾角为（n-1）
×
α，在步骤s6时根据多次重复s6步骤的数据加权计算后，再判断建筑变形程度。
42.例如，在第一次操作步骤s3时，取n为0，也即调节第一测量组件和第二测量组件与所述水平面的倾角为0，之后对建筑进行整面测量一次。在第二次步骤s3时，取n为1，也即调节第一测量组件和第二测量组件与所述水平面的倾角为1
×
α，之后对建筑进行整面测量一次。依次类推，第三次为2
×
α.....第n次为（n-1）
×
α，多次重复后，从而实现对建筑的整面的多次测量。将多次测量的结果进行加权判断，以对建筑的变形进行整体检测时，做出更精准地判断。
43.上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。