CN111255220B - 超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明的超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法，涉及建筑施工技术领域。针对现有钢平台模架安全监控技术无法对其安全状态进行定量评估，导致无法对钢平台模架进行有效的安全管控的问题，步骤如下：钢平台模架以分筒架、分区块为基础，将传感器以最小的区块为范围进行点位优化布设，将钢平台模架的监测数据预处理为与各区块相对应的局部物理量，将监测数据分配至各个区块建立区块监测数据样本，通过将区块监测数据样本与区块标准数据样本进行对比分析，得出该区块的安全评分，采用层次化分析法计算得到筒架安全综合评分以及钢平台模架整体综合评分；根据安全评估结论判断钢平台模架的安全状态，并发出相应的安全预警信息。

Description

超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法。

背景技术

近年来，超高层建筑采用的模架施工技术由最初的滑模、爬模逐步向整体钢平台模架（下文简称钢平台模架）发展。相较于传统的滑模、爬模技术，钢平台模架具有更优的装备整体性、建筑体型适应性及高空作业安全性，且能够有效提升施工效率和保障施工质量，因此，其已成为当代超高层建筑施工中最为重要的施工利器之一。根据爬升方式的不同，钢平台模架可分为顶升式和提升式两种类型，其共同点都是通过液压设备的运作，使钢平台模架在搁置状态和爬升状态之间反复切换，从而完成钢平台模架的自动化爬升操作。搁置状态时，钢平台模架通过侧向牛腿搁置在核心筒的混凝土预埋件或开孔内提供竖向支撑反力；爬升状态时，钢平台模架将驱动爬升的液压设备支撑点搁置在核心筒混凝土墙体，为液压设备提供反向力，通过液压设备的油缸伸长带动钢平台模架整体爬升。

钢平台模架施工过程中，受限于其体系转换及高空作业等不利条件，存在较大的安全隐患。目前，对钢平台模架进行了基于物联网的大量监测技术研究，并设计了系统性的监测技术体系，采用摄像机、风速风向传感器、应变传感器、静力水准传感器、倾角仪等传感设备，对钢平台模架进行现场施工情况、结构变形及结构内力的监测，获取了大量的监测数据，但是，对于如何通过监测数据进行钢平台模架安全状态的判别，以及如何通过安全状态的判别给出相应的主动控制决策，尚无有效的解决方案。原因分析如下：钢平台模架一般由多个规则的筒架组成，每个筒架又存在局部堆载现象，导致钢平台模架可能存在三种安全风险状态，包括筒架局部风险、筒架风险以及钢平台整体风险等。现有的安全风险判别方式存在如下缺陷：首先，现有判别方式主要为通过监测数据与理论阈值的对比，当单个测点的监测数据超过理论阈值时，则给出存在风险的结论；但是，如单个测点监测数据超过理论阈值，而其他测点监测数据均正常，则前述的三种风险状态无法有效给定，或者部分测点监测数据超过理论阈值但超过理论阈值的程度不同，也无法进行风险概率及风险水平的有效判定；其次，现有判别方式仅能够给出定性的结论，如监测数据超过理论阈值，则判别危险，但无法判别危险的程度，从而使得在实际风险较小时，仍需要停止施工的现象发生；另外，现有的用于判别的理论阈值一般通过有限元计算或经验值获取，由于钢平台模架的实际状态与有限元模型存在较大差异，且不同的钢平台模架状态亦有不同，导致理论阈值选取难度较大，且可靠性较差。

发明内容

针对现有钢平台模架安全监控技术无法对其安全状态进行定量评估，导致无法对钢平台模架进行有效的安全管控的问题，本发明将提供一种超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法，将传感器定位到区块范围内进行布点优化，通过从区块到筒架、钢平台整体的递进评分，使得有限的监测布点能够量化的反映区块、筒架、钢平台整体的安全状态，进而指导钢平台模架的安全控制决策。

本发明提供了一种超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法，其特征在于，步骤如下：

S1：对钢平台模架的每个筒架以固定堆载区边缘为边界划分为若干个区块，并记录每个区块的特征；

S2：按照区块特征，在所述钢平台模架各区块布设传感器监测并采集信息，对采集信息进行预处理并建立区块监测数据样本；

S3：给出定量的安全评估结论，所述安全评估结论包括区块安全评分、筒架安全综合评分以及钢平台模架整体综合评分；

根据所述区块监测数据样本与区块标准数据样本进行相关性分析，得出相关系数作为所述区块安全评分；

基于所述区块安全评分，根据区块位置给出所述区块相对于所述筒架的安全评价权重，采用层次分析法计算得到所述筒架安全综合评分；

基于所述筒架安全综合评分，根据所述筒架位置给出所述筒架的安全评价权重，采用层次分析法计算得到所述钢平台模架整体综合评分；

S4：根据步骤S3得出的所述安全评估结论，如某一区块的安全评分小于其他区块的安全评分，或所述区块的安全评分随时间呈现明显下降趋势，则发送所述区块的安全预警信息；

如某一筒架的安全综合评分小于其他筒架的安全综合评分，或所述筒架的安全综合评分随时间呈现明显下降趋势，则发送所述筒架的安全预警信息；

如钢平台模架整体综合评分随时间呈现明显下降趋势，则发送所述钢平台模架的安全预警信息。

本发明的超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法，将钢平台模架的整体安全监控拆分为分筒架、分区块监控的方式予以实现。首先，钢平台模架以分筒架、分区块为基础，将传感器以最小的区块为范围进行点位优化布设，将钢平台模架的监测数据预处理为与各区块相对应的局部物理量，将监测数据分配至各个区块建立区块监测数据样本，其次，通过将区块监测数据样本与区块标准数据样本进行对比分析，得出该区块的安全评分，在区块安全评分的基础上，采用层次化分析法计算得到筒架安全综合评分以及钢平台模架整体综合评分；最后，根据安全评估结论判断钢平台模架的安全状态，并发出相应的安全预警信息。本发明的超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法，采用了由整体监测到局部监测，再由局部评估到整体评估的监控方式，并通过与区块标准数据样本进行相关性分析，给出从区块、筒架到钢平台模架整体的安全状态的定量评分方法，通过从区块到筒架、钢平台整体的递进评分，使得有限的监测布点能够量化的反映区块、筒架、钢平台整体的安全状态，避免由于钢平台局部失效导致出现重大安全事故，进而科学指导钢平台模架的安全控制决策。

优选的，所述步骤S2中，所述区块监测数据样本包括各区块风速风向数据，将钢平台模架的风速风向数据乘以每个区块相应的风荷载换算系数，得到各区块风速风向数据，其中，每个区块相应的风荷载换算系数计算方法如下：

计算每个所述区块中对风荷载有影响的竖向障碍物的体积；

计算每个所述区块中沿X轴方向排列的竖向障碍物的体积之和与所有区块中沿X轴方向排列的竖向障碍物的体积之和的比值，所述比值为X轴方向上所述区块的风荷载换算系数；

计算每个所述区块中沿Y轴方向排列的竖向障碍物的体积之和与所有区块中沿Y轴方向排列的竖向障碍物的体积之和的比值，所述比值为Y轴方向上所述区块的风荷载换算系数。

优选的，所述步骤S2中，所述区块监测数据样本还包括主要受力钢梁构件的应力值和筒架的竖向偏移角度，主要受力钢梁构件的应力值和筒架的竖向偏移角度的换算步骤如下：

基于区块编号信息，以区块的堆载物体积为基础计算所述区块的堆载物质量；

以钢平台模架角部的风速风向数据为基础，按照风向将风速换算为X轴方向和Y轴方向的风速，计算出X轴方向的相对风速和Y轴方向的相对风速；

分别将X轴方向和Y轴方向的相对风速乘以区块所对应的X轴方向和Y轴方向的风荷载换算系数，再分别叠加X轴方向和Y轴方向的出口风速，得出所述区块的风荷载估计值；

按照所述区块拟监测和主要受力钢梁构件的材料信息，计算所述主要受力钢梁构件的应力值；

基于监测数据的筒架编号信息，采用插值方法计算筒架中每个区块中心点相对于三维坐标原点的Z轴坐标值，从而得出筒架的竖向偏移角度。

优选的，所述步骤S3中，所述区块标准数据样本采用钢平台模架的区块在标准状况下和各级荷载条件下的理论响应值构成，并形成区块标准样本库，所述区块标准数据样本的得出步骤如下：

建立标准状况下钢平台模架各区块的有限元模型；

对各区块的有限元模型进行有限元分析并提取出理论响应值，所述理论响应值是在标准状况下和各级荷载条件下分别计算得出，将各区块的数据及理论响应值组成相应的区块标准数据样本；

汇聚钢平台模架所有区块标准数据样本形成初始化的区块标准样本库。

优选的，在正常施工状态下，将安全状态下的钢平台模架各区块的实际荷载和实际响应值组成区块实际数据样本，并存储入区块标准样本库以优化所述区块标准样本库。

优选的，所述步骤S3中，采用相关系数法得出所述区块安全评分，步骤如下：

根据区块编号所对应的区块信息进行分类，将区块分为有堆载区块及无堆载区块，按照所述区块的中心点坐标、尺寸进行再分类；

针对有堆载区块，在所述区块标准样本库中选择与拟监测的有堆载区块的数据类似的区块标准数据样本，将拟监测的有堆载区块的数据样本与所述区块标准数据样本进行相关系数计算，得出拟监测的有堆载区块的区块安全评分；

针对无堆载区块，在所述区块标准样本库中选择与拟监测的无堆载区块的数据类似的区块标准数据样本，将拟监测的无堆载区块的数据样本与所述区块标准数据样本进行相关系数计算，得出拟监测的无堆载区块的区块安全评分。

优选的，所述步骤S3中，为各区块按照其重要性程度设置权重信息，将所述区块安全评分乘以权重信息得到所述筒架安全综合评分；为各个筒架按照其重要性程度设置权重信息，由所述筒架安全综合评分乘以权重信息得到所述钢平台模架整体综合评分。

优选的，所述步骤S3中，所述相关系数的计算方法，步骤如下：分别计算所述区块监测数据样本与所述区块标准数据样本之间的荷载相关系数、响应相关系数，所述相关系数为响应相关系数/荷载相关系数的比值。

另外，本发明还提供了一种超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法，步骤如下：

S1：对钢平台模架的每个筒架以固定堆载区边缘为边界划分为若干个区块，并记录每个区块的特征；

S2：按照区块特征，在钢平台模架各区块布设传感器监测并采集信息，对采集信息进行预处理并建立区块监测数据样本；

S3：给出定量的安全评估结论，所述安全结论包括区块安全评分、筒架安全综合评分以及钢平台模架整体综合评分；

根据区块监测数据样本与区块标准数据样本进行相关性分析，得出相关系数作为所述区块安全评分；

基于所述区块安全评分，根据所述区块位置给出所述区块相对于所述筒架的安全评价权重，采用层次分析法计算得到所述筒架安全综合评分；

基于所述筒架安全综合评分，根据所述筒架位置给出所述筒架的安全评价权重，采用层次分析法计算得到所述钢平台模架整体综合评分；

S4：计算钢平台模架的区块风险评估理论阈值、筒架风险评估理论阈值及钢平台模架整体的风险评估理论阈值，确定区块安全预警范围、筒架安全预警范围及钢平台整体安全预警范围；当某一区块的区块安全评分超过区块安全预警范围时，则发送所述区块的安全预警信息，当某一筒架的筒架安全综合评分超过筒架安全预警范围时，则发送所述筒架的安全预警信息，当钢平台模架整体综合评分超过钢平台整体安全预警范围时，则发送钢平台模架的安全预警信息；

其中，区块风险评估理论阈值、筒架风险评估理论阈值及钢平台模架整体的风险评估理论阈值的得出如下：均取监测时间不少于1周或监测次数不少N次的监测结果得出的区块安全评分、筒架安全综合评分和钢平台模架整体综合评分，如评分处于平稳波动状态，将评分的均值作为相应的理论阈值，取评分分数的方差作为围绕所述理论阈值的预警范围，其中，N≥100。

附图说明

图1为本发明的超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法一实施例采用的安全监控系统的示意图；

图2为本发明的超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法一实施例的架构图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本实施例的超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法，采用如图1所示的安全监控系统，安全监控系统包括信号连接的传感器监测子系统、现场集成处理子系统、远程安全评估子系统及现场主动控制子系统。

其中，传感器监测子系统包括摄像机、风速风向传感器、应变传感器、静力水准传感器。摄像机安装于钢平台模架顶部，用于拍摄钢平台模架顶部平面，重点监控钢平台模架各区块内堆载物位置的变化情况；风速风向传感器布置于钢平台模架的角部，用于监控钢平台模架周边的风场环境；应变传感器安装于主要受力钢梁构件，用于监控钢平台模架各区块内主要受力钢梁构件的表面应变，进而将其换算为主要受力钢梁构件的应力和内力；静力水准传感器布置于钢平台模架各个筒架的中心点，利用连通管原理测量各个筒架之间的相对竖向差异位移，上述主要受力钢梁构件指的是内力值较大，或内力变化值较大的钢梁构件。

现场集成处理子系统包括与摄像机信号连接的图像处理模块，与风速风向传感器信号连接的风速风向采集模块，与应变传感器信号连接的应变采集模块，与静力水准传感器信号连接的静力水准采集模块以及工控机模块，且图像处理模块、风速风向采集模块、应变采集模块、静力水准采集模块与工控机模块通过总线连接，以提高指令/数据传输的速度和稳定性。现场集成处理子系统进行图像、应变、水准、风速风向等数据的采集，并将数据转化为区块所对应的监测数据样本，通过4G方式远程传输至远程安全评估子系统。

远程安全评估子系统，将区块对应的监测数据样本与标准样本库中的类似区块标准样本进行相关性计算，分析得到钢平台模架各区块、筒架及钢平台模架整体的安全评估结论并将其传送至现场主动控制子系统。远程安全评估子系统是进行钢平台模架安全监控指标计算的统一性平台，可同时为多个钢平台模架的安全监控项目服务，也易于构建面向监控区块级别的大数据样本环境。

现场主动控制子系统，根据安全评估结论发出相应的警示指令。

实施例1

建立以钢平台模架爬升方向为Z轴的XYZ直角坐标系，下面结合图2说明本发明的超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法，具体步骤如下：

S1：对钢平台模架的各筒架进行编号，以筒架总数N＝9为例，9个筒架编号依次为T1～T9，将每个筒架以固定堆载区边缘为边界划分若干个矩形的区块，如固定堆载区边缘非相互垂直的直线，则按照垂直直线处理，以筒架T1的固定堆载区位于其中间为例，筒架T1一般可划分为T1-1～T1-9共9个区块，以钢平台模架某一角点为三维坐标原点（X=0，Y=0，Z=0），记录每个区块相对于该三维坐标原点的中心点坐标，以及该区块沿X方向和Y方向的长度等特征信息；

S2：按照区块特征，在钢平台模架各区块布设传感器监测并采集信息，通过现场集成处理子系统对传感器的采集信息进行预处理并建立区块监测数据样本，其中，摄像机与图像处理模块连接，基于图像处理模块采集摄像机的图像信息并提取出对应于每个区块的堆载物体积和堆载物位置；风速风向传感器与风速风向采集模块连接，基于风速风向采集模块采集风速风向数据，并乘以每个区块相应的风荷载换算系数，得到每个区块的风速风向数据；静力水准传感器与静力水准采集模块连接，基于静力水准采集模块采集静力水准数据，并采用坐标插值方法，计算得到每个区块中心点相对于坐标原点的竖向变形值；应变传感器与应变采集模块连接，基于应变采集模块采集应变数据，作为每个区块关键构件的内力数据。

记录钢平台模架划分区块后的信息，举例如下：

钢平台模架的信息记录为：{筒架T1:{区块T1-1,区块T1-2, …, 区块T1-9},筒架T2:{区块T2-1，区块T2-2，…},筒架T3：{…},…}

区块的信息记录为：区块T1-1:{中心点X坐标，中心点Y坐标，中心点Z坐标，区块沿X方向和Y方向的长度，区块在X方向的风荷载换算系数，区块在Y方向的风荷载换算系数}；

由原始监测数据得出的区块数据记录如下：区块编号:{活荷载1:堆载物质量，活荷载2: X轴方向及Y轴方向的风荷载估计值，响应1：主要受力钢梁构件的应力值，响应2:Z坐标值}

区块监测数据样本记录为：{外荷载1：堆载物体积及区块编号；外荷载2：钢平台模架四角风速风向监测值；响应1：钢平台模架各区块的应变监测值以及区块编号；响应2：钢平台模架内各筒架之间的相对竖向差异位移以及筒架编号}

S3：远程安全评估子系统接收到区块监测数据样本后，提取远程安全评估子系统中类似的区块标准数据样本进行对比分析，并基于不同的对比方法给出定量的安全评估结论，安全评估结论包括区块安全评分、筒架安全综合评分以及钢平台模架整体综合评分；

根据区块监测数据样本与区块标准数据样本进行相关性分析，得出相关系数作为所述区块安全评分；

基于所述区块安全评分，根据所述区块位置给出所述区块相对于所述筒架的安全评价权重，采用层次分析法计算得到所述筒架安全综合评分；

基于所述筒架安全综合评分，根据所述筒架位置给出所述筒架的安全评价权重，采用层次分析法计算得到所述钢平台模架整体综合评分；

S4：远程安全评估子系统将安全评估结论传送至现场主动控制子系统；

如某一区块的安全评分小于其他区块的安全评分，或该区块的安全评分随时间呈现明显下降趋势，则现场主动控制子系统发送安全预警信息，施工人员需对该区块进行安全检查；

如某一筒架的安全综合评分小于其他筒架的安全综合评分，或某一筒架的安全综合评分随时间呈现明显下降趋势，则现场主动控制子系统发送安全预警信息，施工人员需对该筒架进行安全检查；

如钢平台模架整体综合评分随时间呈现明显下降趋势，则现场主动控制子系统发送安全预警信息，施工人员需对钢平台模架进行安全检查。

本发明的超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法，将钢平台模架的整体安全监控拆分为分筒架、分区块监控的方式予以实现。首先，钢平台模架以分筒架、分区块为基础，将传感器以最小的区块为范围进行点位优化布设，将钢平台模架的监测数据预处理为与各区块相对应的局部物理量，将监测数据分配至各个区块建立区块监测数据样本，其次，通过将区块监测数据样本与区块标准数据样本进行对比分析，得出该区块的安全评分，在区块安全评分的基础上，采用层次化分析法计算得到筒架安全综合评分以及钢平台模架整体综合评分；最后，根据安全评估结论判断钢平台模架的安全状态，并发出相应的安全预警信息。本发明的超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法，采用了由整体监测到局部监测，再由局部评估到整体评估的监控方式，并通过与区块标准数据样本进行相关性分析，给出从区块、筒架到钢平台模架整体的安全状态的定量评分方法，通过从区块到筒架、钢平台整体的递进评分，使得有限的监测布点能够量化的反映区块、筒架、钢平台整体的安全状态，避免由于钢平台局部失效导致出现重大安全事故，进而科学指导钢平台模架的安全控制决策。

所述步骤S2中，所述区块监测数据样本至少包括各区块风速风向数据，将钢平台模架的风速风向数据乘以每个区块相应的风荷载换算系数，得到各区块风速风向数据，每个区块相应的风荷载换算系数计算方法如下：

计算每个所述区块中对风荷载有影响的竖向障碍物的体积；

计算每个所述区块中沿X轴方向排列的竖向障碍物的体积之和与所有区块中沿X轴方向排列的竖向障碍物的体积之和的比值，所述比值为X轴方向上所述区块的风荷载换算系数；

计算每个所述区块中沿Y轴方向排列的竖向障碍物的体积之和与所有区块中沿Y轴方向排列的竖向障碍物的体积之和的比值，所述比值为Y轴方向上所述区块的风荷载换算系数。

所述步骤S2中，所述区块监测数据样本还包括各区块的堆载物体积、堆载物位置数据，安装于钢平台模架的摄像机获取钢平台模架的单帧图像，图像处理模块对单帧图像进行分析并提取出单帧图像中的堆载物体积和堆载物位置，其中，所述堆载物体积采用分块积分的方式计算，所述堆载物位置取其区块编号。

所述步骤S2中，所述区块监测数据样本还包括主要受力钢梁构件的应力值和筒架的竖向偏移角度，主要受力钢梁构件的应力值和筒架的竖向偏移角度的换算步骤如下：

基于区块编号信息，以区块的堆载物体积为基础计算所述区块的堆载物质量；

以钢平台模架角部的风速风向数据为基础，按照风向将风速换算为X轴方向和Y轴方向的风速，计算出X轴方向的相对风速和Y轴方向的相对风速；

分别将X轴方向和Y轴方向的相对风速乘以区块所对应的X轴方向和Y轴方向的风荷载换算系数，再分别叠加X轴方向和Y轴方向的出口风速，得出所述区块的风荷载估计值；

按照所述区块拟监测和主要受力钢梁构件的材料信息，计算所述主要受力钢梁构件的应力值；

基于所述监测数据的筒架编号信息，插值方法计算筒架中每个区块中心点相对于三维坐标原点的Z坐标值，从而得出筒架的竖向偏移角度。

所述步骤S3中，所述区块标准数据样本采用钢平台模架的区块在标准状况下和各级荷载条件下的理论响应值构成，并形成区块标准样本库，所述区块标准数据样本的得出步骤如下：

建立标准状况下钢平台模架各区块的有限元模型，所述标准状况包括各种外形尺寸、各种位置、各种状态的区块，及各级荷载条件的任意组合；

对各区块的有限元模型进行有限元分析并提取出理论响应值，所述理论响应值由区块在标准状况下和各级荷载条件下分别计算得出，将各区块的坐标、尺寸、堆载、风荷载、理论响应值等数据及理论响应值组成相应的区块标准数据样本；

汇聚钢平台模架所有区块标准数据样本形成初始化的区块标准样本库。

更进一步，将明确为安全状态下的钢平台模架各区块的实际荷载和实际响应值组成区块实际数据样本，并存储入区块标准样本库以优化所述区块标准样本库，实现区块标准样本库的扩充及优化，明确为安全状态的方式可包括：新制作的钢平台模架装备一般状态较好、各项响应数据均处于平稳的波动状态、运行较长时间后的钢平台设备其较早期的区块监测数据等。

所述步骤S3中，采用相关系数法得出所述区块安全评分，方法如下：

根据区块编号所对应的区块信息进行分类，将区块分为有堆载区块及无堆载区块，按照所述区块的中心点坐标、尺寸进行再分类；

针对按中心点坐标、尺寸进一步分类后的有堆载区块，在区块标准样本库中选择与拟监测的有堆载区块的数据类似的区块标准数据样本，将拟监测的有堆载区块的数据样本与所述区块标准数据样本进行相关系数计算，得出拟监测的有堆载区块的区块安全评分；

针对按中心点坐标、尺寸进一步分类后的无堆载区块，在区块标准样本库中选择与拟监测的无堆载区块的数据类似的区块标准数据样本，将拟监测的无堆载区块的数据样本与区块标准数据样本进行相关系数计算，得出拟监测的无堆载区块的区块安全评分。

所述步骤S3中，为各区块按照其重要性程度设置权重信息，将所述区块安全评分乘以权重信息得到所述筒架安全综合评分；为各个筒架按照其重要性程度设置权重信息，由所述筒架安全综合评分乘以权重信息得到所述钢平台模架整体综合评分。

所述步骤S3中，相关系数的计算方法，步骤如下 ：分别计算所述区块监测数据样本与所述区块标准数据样本之间的荷载相关系数、响应相关系数，所述相关系数为响应相关系数/荷载相关系数的比值。

实施例2

与实施例1不同的是步骤S4，本实施例采用设定预警范围的方式分别判定区块、筒架及钢平台模架的安全状态，具体如下：计算钢平台模架的区块风险评估理论阈值、筒架风险评估理论阈值及钢平台模架整体的风险评估理论阈值，确定区块安全预警范围、筒架安全预警范围及钢平台整体安全预警范围；当某一区块的区块安全评分超过区块安全预警范围时，则发送所述区块的安全预警信息，当某一筒架的筒架安全综合评分超过筒架安全预警范围时，则发送所述筒架的安全预警信息，当钢平台模架整体综合评分超过钢平台整体安全预警范围时，则发送钢平台模架的安全预警信息；

其中，区块风险评估理论阈值、筒架风险评估理论阈值及钢平台模架整体的风险评估理论阈值的得出如下：均取监测时间不少于1周或监测次数不少N次的监测结果得出的区块安全评分、筒架安全综合评分和钢平台模架整体综合评分，如评分处于平稳波动状态，将评分的均值作为相应的理论阈值，取评分分数的方差作为围绕所述理论阈值的预警范围，其中，N≥100。由于给出了明确的安全风险判断的理论阈值，使得钢平台模架风险水平的判定更加高效、可靠。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求范围。

Claims (8)

1.一种超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法，其特征在于，步骤如下：

S1：对钢平台模架的每个筒架以固定堆载区边缘为边界划分为若干个区块，并记录每个区块的特征；

S2：按照区块特征，在所述钢平台模架各区块布设传感器监测并采集信息，对采集信息进行预处理并建立区块监测数据样本；

S3：给出定量的安全评估结论，所述安全评估结论包括区块安全评分、筒架安全综合评分以及钢平台模架整体综合评分；

根据所述区块监测数据样本与区块标准数据样本进行相关性分析，得出相关系数作为所述区块安全评分；

基于所述区块安全评分，根据区块位置给出所述区块相对于所述筒架的安全评价权重，采用层次分析法计算得到所述筒架安全综合评分；

基于所述筒架安全综合评分，根据所述筒架位置给出所述筒架的安全评价权重，采用层次分析法计算得到所述钢平台模架整体综合评分；

所述区块标准数据样本采用钢平台模架的区块在标准状况下和各级荷载条件下的理论响应值构成，并形成区块标准样本库，采用相关系数法得出所述区块安全评分：

根据区块编号所对应的区块信息进行分类，将区块分为有堆载区块及无堆载区块，按照所述区块的中心点坐标、尺寸进行再分类；

针对有堆载区块，在所述区块标准样本库中选择与拟监测的有堆载区块的数据类似的区块标准数据样本，将拟监测的有堆载区块的数据样本与所述区块标准数据样本进行相关系数计算，得出拟监测的有堆载区块的区块安全评分；

针对无堆载区块，在所述区块标准样本库中选择与拟监测的无堆载区块的数据类似的区块标准数据样本，将拟监测的无堆载区块的数据样本与所述区块标准数据样本进行相关系数计算，得出拟监测的无堆载区块的区块安全评分；

S4：根据步骤S3得出的所述安全评估结论，如某一区块的安全评分小于其他区块的安全评分，或所述区块的安全评分随时间呈现明显下降趋势，则发送所述区块的安全预警信息；

如某一筒架的安全综合评分小于其他筒架的安全综合评分，或所述筒架的安全综合评分随时间呈现明显下降趋势，则发送所述筒架的安全预警信息；

如钢平台模架整体综合评分随时间呈现明显下降趋势，则发送所述钢平台模架的安全预警信息。

2.根据权利要求1所述的安全监控方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述区块监测数据样本包括各区块风速风向数据，将钢平台模架的风速风向数据乘以每个区块相应的风荷载换算系数，得到各区块风速风向数据，其中，每个区块相应的风荷载换算系数计算方法如下：

计算每个所述区块中对风荷载有影响的竖向障碍物的体积；

计算每个所述区块中沿X轴方向排列的竖向障碍物的体积之和与所有区块中沿X轴方向排列的竖向障碍物的体积之和的比值，所述比值为X轴方向上所述区块的风荷载换算系数；

计算每个所述区块中沿Y轴方向排列的竖向障碍物的体积之和与所有区块中沿Y轴方向排列的竖向障碍物的体积之和的比值，所述比值为Y轴方向上所述区块的风荷载换算系数。

3.根据权利要求2所述的安全监控方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述区块监测数据样本还包括主要受力钢梁构件的应力值和筒架的竖向偏移角度，主要受力钢梁构件的应力值和筒架的竖向偏移角度的换算步骤如下：

基于区块编号信息，以区块的堆载物体积为基础计算所述区块的堆载物质量；

以钢平台模架角部的风速风向数据为基础，按照风向将风速换算为X轴方向和Y轴方向的风速，计算出X轴方向的相对风速和Y轴方向的相对风速；

分别将X轴方向和Y轴方向的相对风速乘以区块所对应的X轴方向和Y轴方向的风荷载换算系数，再分别叠加X轴方向和Y轴方向的出口风速，得出所述区块的风荷载估计值；

按照所述区块拟监测和主要受力钢梁构件的材料信息，计算所述主要受力钢梁构件的应力值；

基于监测数据的筒架编号信息，采用插值方法计算筒架中每个区块中心点相对于三维坐标原点的Z轴坐标值，从而得出筒架的竖向偏移角度。

4.根据权利要求1所述的安全监控方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述区块标准数据样本采用钢平台模架的区块在标准状况下和各级荷载条件下的理论响应值构成，并形成区块标准样本库，所述区块标准数据样本的得出步骤如下：

建立标准状况下钢平台模架各区块的有限元模型；

对各区块的有限元模型进行有限元分析并提取出理论响应值，所述理论响应值是在标准状况下和各级荷载条件下分别计算得出，将各区块的数据及理论响应值组成相应的区块标准数据样本；

汇聚钢平台模架所有区块标准数据样本形成初始化的区块标准样本库。

5.根据权利要求4所述的安全监控方法，其特征在于：在正常施工状态下，将安全状态下的钢平台模架各区块的实际荷载和实际响应值组成区块实际数据样本，并存储入区块标准样本库以优化所述区块标准样本库。

6.根据权利要求1所述的安全监控方法，其特征在于：所述步骤S3中，为各区块按照其重要性程度设置权重信息，将所述区块安全评分乘以权重信息得到所述筒架安全综合评分；为各个筒架按照其重要性程度设置权重信息，由所述筒架安全综合评分乘以权重信息得到所述钢平台模架整体综合评分。

7.根据权利要求1所述的安全监控方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述相关系数的计算方法，步骤如下：分别计算所述区块监测数据样本与所述区块标准数据样本之间的荷载相关系数、响应相关系数，所述相关系数为响应相关系数/荷载相关系数的比值。

8.超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法，其特征在于，步骤如下：

S1：对钢平台模架的每个筒架以固定堆载区边缘为边界划分为若干个区块，并记录每个区块的特征；

S2：按照区块特征，在钢平台模架各区块布设传感器监测并采集信息，对采集信息进行预处理并建立区块监测数据样本；

S3：给出定量的安全评估结论，所述安全结论包括区块安全评分、筒架安全综合评分以及钢平台模架整体综合评分；

根据区块监测数据样本与区块标准数据样本进行相关性分析，得出相关系数作为所述区块安全评分；

基于所述区块安全评分，根据所述区块位置给出所述区块相对于所述筒架的安全评价权重，采用层次分析法计算得到所述筒架安全综合评分；

基于所述筒架安全综合评分，根据所述筒架位置给出所述筒架的安全评价权重，采用层次分析法计算得到所述钢平台模架整体综合评分；

S4：计算钢平台模架的区块风险评估理论阈值、筒架风险评估理论阈值及钢平台模架整体的风险评估理论阈值，确定区块安全预警范围、筒架安全预警范围及钢平台整体安全预警范围；当某一区块的区块安全评分超过区块安全预警范围时，则发送所述区块的安全预警信息，当某一筒架的筒架安全综合评分超过筒架安全预警范围时，则发送所述筒架的安全预警信息，当钢平台模架整体综合评分超过钢平台整体安全预警范围时，则发送钢平台模架的安全预警信息；

其中，区块风险评估理论阈值、筒架风险评估理论阈值及钢平台模架整体的风险评估理论阈值的得出如下：均取监测时间不少于1周或监测次数不少N次的监测结果得出的区块安全评分、筒架安全综合评分和钢平台模架整体综合评分，如评分处于平稳波动状态，将评分的均值作为相应的理论阈值，取评分分数的方差作为围绕所述理论阈值的预警范围，其中，N≥100。

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