智能監測系統在懸挑工字鋼支撐體系的應用

張少華 楊彪 李東方

【摘 要】?本智能監測系統由激光測距儀、傳感器、警報器、電力供應系統、云系統等組成，現場監測結果通過傳感器發送至云系統中，用戶可針對懸挑工字鋼支撐體系、懸挑工字鋼腳手架的的工字鋼撓度實施監測。文章以電建地產洺悅府項目中監測系統在懸撓工字鋼支撐體系中的應用進行闡述，以便該系統得到更廣泛地推廣。

【關鍵詞】智能監測; 懸挑工字鋼; 支撐架; 撓度

智能監測系統近年來在建筑行業悄然興起，與傳統的人工監測相比，具有精密性、安全性、及時性、簡便性等各項優點。智能監測種類繁多，可分為基坑位移監測、沉降觀測、鋼管變形監測、地泵重量監測、工字鋼撓度監測等，本文就監測系統在懸挑工字鋼支撐體系中的應用進行闡述，以便該系統能得到更廣泛地推廣。

1 應用實例

由中國水利水電第十工程局有限公司承建的電建地產洺悅府項目酒店建設工程主樓建筑層數為31層，在13層有懸挑板結構，該懸挑板尺寸為9 500 mm×3 000 mm，由于離地高度達49 m，采用落地式支撐架可實施性不強，決定在12層設置懸挑工字鋼支撐體系并在11層設置Y字形型鋼斜撐。懸挑支撐架鋼管規格為48×3 mm，立桿縱距為1 000 mm，橫距分別為800 mm、900 mm、400 mm，懸挑工字鋼規格為16#、聯梁為10#、Y字形型鋼斜撐規格為14#，布置如圖1所示。

為保證安全生產，決定在實施過程中采用智能監測系統實時監控，做到提前預警、提前防控。

該懸挑工字鋼共布置11根，為保證測量結果的全面性，分別選取兩邊、中間共計四根懸挑工字鋼進行監測，監測點選取為工字鋼懸挑段端部。監測系統測距儀布置在懸挑工字鋼下部操作平臺上，傳感器布置在11層支撐體系立桿上，監測頻率澆筑前為10 min一次（主要觀察測距儀固定點有無擾動），混凝土澆筑過程中2 min一次。懸挑工字鋼錨固段5 m、懸挑段4 m，允許撓度值為1/360（即4/360≈11.11 mm）。本次懸挑段混凝土澆筑時間在2021年1月8日22：50-23：10，根據監測結果顯示各監測點撓度值均在允許范圍內。

2 施工要點

2.1 監測點的選擇

懸挑工字鋼支撐體系監測點的選擇為受力最大處。懸挑工字鋼的懸挑段根部處受力較大。懸挑工字鋼撓度最大處一般在懸挑段端部，如下方有斜撐桿則體系受力有變化，可根據實際情況另行分析。

2.2 測距儀的固定

激光測距儀的固定程度將會直接影響監測結果，如固定不牢固將會自身產生位移或由于混凝土澆筑過程中的擾動產生位移，因此測距儀的固定尤為重要，施工時一般采取結構膠固定，效果較好。

2.3 監測頻率的選擇

監測系統安裝完畢在混凝土澆筑之前就應當開始監測，主要是測試儀器是否正常運轉及固定點是否牢固，但監測頻率可適當調小，一般10 min一次至30 min一次。由于高層混凝土澆筑一般采用地泵運輸、布料機下料，澆筑速度較快，因此混凝土澆筑之前半個小時，應提前更改監測頻率，控制在2 min一次以內，以便做到實時監測變化情況并在必要時采取應對措施。

3 應用前景

近年來，國內建筑工程模板支架坍塌、群死群傷事故較多，成為建設工程的重大危險源。由于支模類型多樣、支架相關規范體系復雜、支架設計安全系數因單位不同也時常存在較大差異、支架實際狀態與設計方案也不盡相同、支架方案中圖紙不完整、細節不夠嚴謹等等，均導致支架安全風險隱患突出。因此，加強對支架的安全監測非常必要，尤其隨著建筑企業對智慧施工的認知度提高，信息化管理手段的升級，進行支架安全遠程監測應用已非常緊迫。

懸挑支撐體系屬于模板支撐體系的一種，屬于危險性較大的分部分項工程，其危險源在于上部頂板澆筑混凝土時材料（鋼筋、模板、混凝土、支撐架體、聯梁）自重、混凝土工人自重、振動棒工作產生的壓力全部傳遞給懸挑工字鋼及下方的Y字形斜撐，但由于Y字形斜撐工作中起保險作用，主要受力點仍然存在于懸挑工字鋼上，因此，懸挑工字鋼的搭設及監測格外重要，一旦發生工字鋼撓度變形超過設計規范允許值，整個架體將會失穩，從而導致安全事故的發生。

懸挑工字鋼支撐體系智能監測系統的工作原理為在懸挑工字鋼下方安裝激光測距儀并將測量結果通過傳感器傳輸至云系統，使用者可以在線實時監測兩點間的距離，從而得知懸挑工字鋼距離下方固定點的垂直距離、進而計算得出懸挑工字鋼的下撓情況。使用過程中可以根據實際情況設定警報值，即上、下兩點間的最小距離，當超過該設定值時系統將會發生報警，以提醒使用者立即停止作業并撤離，大大減少了安全事故發生的概率。

通過實施懸挑工字鋼支撐體系智能監測系統可以達到以下目的：

（1）為施工期間的支模科學有序的管理提供一個平臺，建立基于支模安全監測系統的全壽命期“檔案”。

（2）有效地掌控施工期間支模的結構使用狀態及其發展演化趨勢，對支模施工期間出現的各類異常狀況及時作出診斷，當支模處于接近危險狀態及時預警，根據需求對支模安全狀況進行綜合評估，最終確保支模的安全運營。

（3）根據階段數據評價支模安全性能，利用監測數據與日常養護信息融合決策的工作機制科學評價支模架實際工作狀態。

4 結束語

隨著建筑工程智慧化及信息化的推廣，加上各級部門對安全生產的高度重視，為保證施工人員的人身安全，智能監測將會被越來越多的建筑企業所接受。而懸挑支撐體系工字鋼智能監測系統作為其中一部分，應用效果已得到實際驗證，其自身存在的精密、及時、安全、簡便等特性，適合于建筑工地推廣使用。

參考文獻

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