智能监测系统在悬挑工字钢支撑体系的应用

张少华 杨彪 李东方

【摘 要】 本智能监测系统由激光测距仪、传感器、警报器、电力供应系统、云系统等组成，现场监测结果通过传感器发送至云系统中，用户可针对悬挑工字钢支撑体系、悬挑工字钢脚手架的的工字钢挠度实施监测。文章以电建地产洺悦府项目中监测系统在悬挠工字钢支撑体系中的应用进行阐述，以便该系统得到更广泛地推广。

【关键词】智能监测; 悬挑工字钢; 支撑架; 挠度

智能监测系统近年来在建筑行业悄然兴起，与传统的人工监测相比，具有精密性、安全性、及时性、简便性等各项优点。智能监测种类繁多，可分为基坑位移监测、沉降观测、钢管变形监测、地泵重量监测、工字钢挠度监测等，本文就监测系统在悬挑工字钢支撑体系中的应用进行阐述，以便该系统能得到更广泛地推广。

1 应用实例

由中国水利水电第十工程局有限公司承建的电建地产洺悦府项目酒店建设工程主楼建筑层数为31层，在13层有悬挑板结构，该悬挑板尺寸为9 500 mm×3 000 mm，由于离地高度达49 m，采用落地式支撑架可实施性不强，决定在12层设置悬挑工字钢支撑体系并在11层设置Y字形型钢斜撑。悬挑支撑架钢管规格为48×3 mm，立桿纵距为1 000 mm，横距分别为800 mm、900 mm、400 mm，悬挑工字钢规格为16#、联梁为10#、Y字形型钢斜撑规格为14#，布置如图1所示。

为保证安全生产，决定在实施过程中采用智能监测系统实时监控，做到提前预警、提前防控。

该悬挑工字钢共布置11根，为保证测量结果的全面性，分别选取两边、中间共计四根悬挑工字钢进行监测，监测点选取为工字钢悬挑段端部。监测系统测距仪布置在悬挑工字钢下部操作平台上，传感器布置在11层支撑体系立杆上，监测频率浇筑前为10 min一次（主要观察测距仪固定点有无扰动），混凝土浇筑过程中2 min一次。悬挑工字钢锚固段5 m、悬挑段4 m，允许挠度值为1/360（即4/360≈11.11 mm）。本次悬挑段混凝土浇筑时间在2021年1月8日22：50-23：10，根据监测结果显示各监测点挠度值均在允许范围内。

2 施工要点

2.1 监测点的选择

悬挑工字钢支撑体系监测点的选择为受力最大处。悬挑工字钢的悬挑段根部处受力较大。悬挑工字钢挠度最大处一般在悬挑段端部，如下方有斜撑杆则体系受力有变化，可根据实际情况另行分析。

2.2 测距仪的固定

激光测距仪的固定程度将会直接影响监测结果，如固定不牢固将会自身产生位移或由于混凝土浇筑过程中的扰动产生位移，因此测距仪的固定尤为重要，施工时一般采取结构胶固定，效果较好。

2.3 监测频率的选择

监测系统安装完毕在混凝土浇筑之前就应当开始监测，主要是测试仪器是否正常运转及固定点是否牢固，但监测频率可适当调小，一般10 min一次至30 min一次。由于高层混凝土浇筑一般采用地泵运输、布料机下料，浇筑速度较快，因此混凝土浇筑之前半个小时，应提前更改监测频率，控制在2 min一次以内，以便做到实时监测变化情况并在必要时采取应对措施。

3 应用前景

近年来，国内建筑工程模板支架坍塌、群死群伤事故较多，成为建设工程的重大危险源。由于支模类型多样、支架相关规范体系复杂、支架设计安全系数因单位不同也时常存在较大差异、支架实际状态与设计方案也不尽相同、支架方案中图纸不完整、细节不够严谨等等，均导致支架安全风险隐患突出。因此，加强对支架的安全监测非常必要，尤其随着建筑企业对智慧施工的认知度提高，信息化管理手段的升级，进行支架安全远程监测应用已非常紧迫。

悬挑支撑体系属于模板支撑体系的一种，属于危险性较大的分部分项工程，其危险源在于上部顶板浇筑混凝土时材料（钢筋、模板、混凝土、支撑架体、联梁）自重、混凝土工人自重、振动棒工作产生的压力全部传递给悬挑工字钢及下方的Y字形斜撑，但由于Y字形斜撑工作中起保险作用，主要受力点仍然存在于悬挑工字钢上，因此，悬挑工字钢的搭设及监测格外重要，一旦发生工字钢挠度变形超过设计规范允许值，整个架体将会失稳，从而导致安全事故的发生。

悬挑工字钢支撑体系智能监测系统的工作原理为在悬挑工字钢下方安装激光测距仪并将测量结果通过传感器传输至云系统，使用者可以在线实时监测两点间的距离，从而得知悬挑工字钢距离下方固定点的垂直距离、进而计算得出悬挑工字钢的下挠情况。使用过程中可以根据实际情况设定警报值，即上、下两点间的最小距离，当超过该设定值时系统将会发生报警，以提醒使用者立即停止作业并撤离，大大减少了安全事故发生的概率。

通过实施悬挑工字钢支撑体系智能监测系统可以达到以下目的：

（1）为施工期间的支模科学有序的管理提供一个平台，建立基于支模安全监测系统的全寿命期“档案”。

（2）有效地掌控施工期间支模的结构使用状态及其发展演化趋势，对支模施工期间出现的各类异常状况及时作出诊断，当支模处于接近危险状态及时预警，根据需求对支模安全状况进行综合评估，最终确保支模的安全运营。

（3）根据阶段数据评价支模安全性能，利用监测数据与日常养护信息融合决策的工作机制科学评价支模架实际工作状态。

4 结束语

随着建筑工程智慧化及信息化的推广，加上各级部门对安全生产的高度重视，为保证施工人员的人身安全，智能监测将会被越来越多的建筑企业所接受。而悬挑支撑体系工字钢智能监测系统作为其中一部分，应用效果已得到实际验证，其自身存在的精密、及时、安全、简便等特性，适合于建筑工地推广使用。

参考文献

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