CN113006451A - 一种用于超高层施工整体钢平台的支撑监控装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于超高层整体钢平台的支撑监控装置及方法，属于建筑施工技术领域，用于预防整体钢平台在极端环境下受强风载荷导致的侧向变形。它包括竖向间隔设置于筒架柱上的第一侧向支撑和第二侧向支撑，侧向支撑驱动机构、侧向压力监测模块、竖向驱动机构、竖向定位机构、传动齿条、筒架柱倾斜角度监测装置、水平度监测系统，位于上方的第二侧向支撑的安装高度可调节；第一侧向支撑和第二侧向支撑上均设有一对侧向支撑驱动机构，侧向支撑装置的末端设有侧向压力监测模块，竖向定位机构对称分布于筒架柱的两侧；竖向驱动机构位于竖向定位机构的上方；传动齿条的下端固定设置于第一侧向支撑上，传动齿条的齿条部与转动齿轮形成齿轮齿条啮合配合。

Description

一种用于超高层施工整体钢平台的支撑监控装置及方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种用于超高层施工整体钢平台的支撑监控装置及方法。

背景技术

国内外超高层建筑数量日益增多，在建设过程中，移动式的施工平台--整体钢平台起了关键作用。整体钢平台给超高层建筑施工带来诸多便利，人员、机械设备、材料甚至塔吊都集成于整体钢平台的平台结构上，因此，整体钢平台的安全性、稳定性能至关重要。据统计，超高层建筑施工最危险的工况是大风环境，在风环境极其恶劣时，超高层施工也会被停止。由于整体钢平台所处的高度很高，其周围的风力远远超过地面风速大小，整体钢平台钢结构模架虽然重量很大，但其体型较大，在极端天气下，整体钢平台受到周围风载荷的影响，整体钢平台架体钢结构件可能发生变形、弯曲。整体钢平台在频繁的风载荷作用下，整体钢平台筒架柱以及结构连接角点容易产生形变。相对于质量较轻的整体钢平台结构，大风恶劣环境，整体钢平台可能发生微侧移，因此，整体钢平台侧向支撑装置比较重要，能够避免风环境载荷下的整体钢平台施工过程风不安全性。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当视为承认或以任何形式暗示该信息为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于超高层施工整体钢平台的支撑监控装置及方法，主要涉及高空整体钢平台侧向支撑压力监测方法以及支撑装置位置可调节方法、整体钢平台搁置不平度监测方法、整体钢平台筒架柱倾斜监测与控制方法。主要目的在于设计一种具备整体钢平支撑压力监控、支撑位置的可调节、整体钢平台竖向搁置不平度监测、整体钢平台筒架倾斜监测的自动监控装置及方法，预防整体钢平台在极端环境下受强风载荷导致的侧向变形、侧向平移甚至倾覆现象，降低施工过程中侧向载荷对钢结构变形的影响，提高了极端天气下整体钢平台搁置的安全性与稳定性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于超高层整体钢平台的支撑监控装置，所述整体钢平台包括若干层平台层，所述平台层之间设置筒架柱，所述支撑监控装置包括：

侧向支撑系统、侧向支撑驱动机构，侧向压力监测模块、竖向驱动机构、竖向定位机构、传动齿条、整体钢平台筒架柱倾斜角度监测装置以及整体钢平台支撑底座水平度监测系统；

所述侧向支撑系统包括竖向间隔设置于所述筒架柱上的第一侧向支撑和第二侧向支撑，位于上方的第二侧向支撑的安装高度可调节，位于下方的第一侧向支撑安装高度固定不变；所述第一侧向支撑和所述第二侧向支撑上均设有一对所述侧向支撑驱动机构，所述侧向支撑驱动机构的末端设有侧向压力监测模块；

所述竖向定位机构对称分布于所述筒架柱的两侧；所述竖向驱动机构固定于筒架柱上，且位于所述竖向定位机构的上方；所述传动齿条的下端固定设置于所述第二侧向支撑上，所述传动齿条的齿条部与转动齿轮形成齿轮齿条啮合配合；

所述整体钢平台筒架柱倾斜角度监测装置包括双轴无线倾角计、倾角采集无线网关，双轴无线倾角计布设于所述筒架柱上，所述倾角采集无线网关布设于整体钢平台顶梁底部；

所述整体钢平台支撑底座水平度监测系统包括四个静力水准仪、连通水管、通信光纤以及水平度数据采集仪，四个所述静力水准仪通过所述连通水管相互连接，所述静力水准仪内设置的光栅位移计通过通信光纤串联在一起，所述通信光纤输出端连接水平度数据采集仪。筒架柱筒架柱筒架柱进一步地，所述平台层包括顶层、中间层以及支撑层，所述支撑层设有支撑销，所述支撑销与混凝土剪力墙上的预留支撑洞相配合，从而将整体钢平台搁置于混凝土剪力墙上，即进入施工平台上的人员、机械作业状态。

进一步地，位于中间层和支撑层之间的筒架柱上分别设有上部连接件、中部连接件以及下部连接件，所述上部连接件的两侧设置竖向驱动机构；所述中部连接件能够在所述竖向驱动机构作用下沿着所述筒架柱爬升和下降。为了取材和施工方便，上部连接件、中部连接件以及下部连接件由矩形钢框制作而成。该矩形钢框通过螺丝固定安装于筒架柱上。

进一步地，所述侧向支撑驱动机构包括油缸底座和侧向油缸，所述油缸底座与所述下部连接件螺栓连接，所述侧向油缸的柱塞杆前端设置所述侧向压力监测模块。

进一步地，所述侧向压力监测模块通过法兰盘与所述侧向油缸的伸缩杆固定连接，所述侧向压力监测模块包括压力传感器、传感器底座和受压环体，所述法兰盘的中心位置设置所述传感器底座，所述压力传感器与所述传感器底座螺纹连接，所述受压环体与所述法兰盘螺栓连接，所述受压环体与所述压力传感器相配合，所述受压环体的高度为压力传感器和传感器底座的高度之和，所述受压环体预留传感器线槽，所述受压环体的前端面与压力传感器前端面重合。

进一步地，所述竖向驱动机构通过所述上部连接件固定设置于筒架柱上，竖向驱动机构包括电机底座、驱动电机、侧向挡板、转动齿轮、转动轴承、电机转动轴、联轴器，所述驱动电机设置于所述电机底座上，所述驱动电机的一侧设置两个侧向挡板，两个侧向挡板之间设置所述转动齿轮，转动轴承设置于侧向挡板上，电机转动轴通过联轴器与转动齿轮连接，转动齿轮上下两侧各设置一个支撑杆，支撑杆两端分别设置转动轴承。

进一步地，所述竖向定位机构包括凸耳、支撑座，所述凸耳设置于所述筒架柱的两侧，所述支撑座内部预留传动齿条运动通道，所述支撑座上设有插销孔和伸缩气缸，所述插销孔内设有插销轴，所述伸缩气缸的伸缩杆固定于所述插销轴的末端。

本发明还提供了一种超高层整体钢平台的支撑监控方法，该方法包括：

步骤S1、提供前述的用于超高层整体钢平台的支撑监控装置备用；当整体钢平台爬升至设计层时，支撑销进入混凝土剪力墙的支撑洞内，整体钢平台进入搁置状态；当整体钢平台支撑底座水平度高差大于5mm，需要对整体钢平台支撑腿搁置的混凝土预留洞口的高度进行调整；当支撑底座的水平度小于5mm，整体钢平台安全的进入搁置状态；

步骤S2、将第一侧向支撑固定于筒架柱上，且与支撑销保持一定高度间距，将第二侧向支撑设置于所述第一侧向支撑上方，并由竖向驱动机构控制其在筒架柱上的相对位置；

步骤S3、在第一侧向支撑的末端安装压力监测模块，并使得压力监测模块的前端面与混凝土剪力墙的墙面保持设计距离，并启动侧向油缸，当压力监测模块反馈的压力数据达到设定值时，侧向油缸停止工作，第一侧向支撑进入支撑状态；

步骤S4、当第二侧向支撑爬升或下降时，启动驱动电机，竖向驱动机构的传动齿条带动中部连接件爬升或下降，从而第二侧向支撑在齿轮传动作用下爬升或下降，当第二侧向支撑到达指定位置时，关闭驱动电机，使得第二侧向支撑固定在筒架柱上；启动侧向油缸，当压力监测模块接触混凝土剪力墙的墙面，压力监测模块反馈的压力数据达到设定值时，侧向油缸停止工作，第二侧向支撑进入支撑状态；

步骤S5、在整体钢平台筒架柱安装四对双轴无线倾角计，用于监测筒架柱在x方向和y方向的倾斜变化，并预防因侧向支撑过度而导致的筒架变形、倾斜；设置的筒架柱倾角预警指标为±0.5°，当筒架柱倾角超过预警指标时，监控系统便发出报警响应，结合侧向支撑压力数据，通过监控系统控制侧向支撑装置运行，调整整体钢平台倾斜角度；所有双轴无线倾角计通过无线局域网传输方式进行数据采集，最终通过倾角采集无线网关把监测数据传送给监控系统，实现整体钢平台筒架柱倾斜状况的实时监测。

进一步地，所述步骤S3中，所述第一侧向支撑系统的侧向油缸的驱动采用PLC控制器，侧向油缸伸出位移采用拉线式位移传感器，侧向油缸伸出控制采用速度控制以及位移控制法，当压力监测模块的前端面与墙面保持设计距离时，侧向油缸伸出控制方式采用力控制方式，侧向油缸能够保持恒定的支撑压力。

进一步地，所述步骤S4中所述第二侧向支撑系统爬升时，侧向油缸的驱动采用PLC控制器，启动驱动电机，伸缩气缸的气缸伸缩杆带动插销轴缩回，传动齿条解除竖向约束；驱动电机运行，电机轴逆时针转动，转动齿轮正转，传动齿条在转动齿轮传动下上升，传动齿条下端固定连接的中部连接件跟随上升，从而第二侧向支撑在齿轮传动作用下提升，当第二侧向支撑到达指定位置时，驱动电机停止工作，转动齿轮及传动齿条停止运动并进行位置锁定；控制系统发送指令，伸缩气缸的气缸伸缩杆推动插销轴从插销孔内伸出，插销轴前端设计成人字齿形状，使得插销轴伸出后其前端齿与传动齿条的传动齿进行配合实现齿条位置固定，传动齿条下方连接的第二侧向支撑在筒架柱上完成固定。

与现有技术相比，本发明有益的技术效果在于：

1、本发明提供的用于超高层整体钢平台的支撑监控装置，包括设置于筒架柱上的侧向支撑系统，侧向支撑驱动机构、侧向压力监测模块、竖向驱动机构、竖向定位机构、传动齿条、整体钢平台筒架柱倾斜角度监测装置以及整体钢平台支撑底座水平度监测系统；侧向支撑系统包括竖向间隔设置于筒架柱上的第一侧向支撑和第二侧向支撑，位于上方的第二侧向支撑的安装高度可调节，位于下方的第一侧向支撑安装高度固定不变；第一侧向支撑和第二侧向支撑上均设有一对侧向支撑驱动机构，侧向支撑装置的末端设有侧向压力监测模块竖向定位机构对称分布于筒架柱的两侧；竖向驱动机构固定于筒架柱上，且位于竖向定位机构的上方；传动齿条的下端固定设置于第二侧向支撑上，传动齿条的齿条部与转动齿轮形成齿轮齿条啮合配合。侧向压力监测模块实现了侧向支撑装置支撑压力的实时监测；侧向支撑系统分为竖向间隔设置的第一侧向支撑和第二侧向支撑，第一侧向支撑固定设置，第二侧向支撑在竖向驱动机构的作用下沿着筒架柱的竖向位置可调节；齿条锁紧机构实现了第二侧向支撑的竖向定位。整体钢平台筒架柱倾斜角度监测装置包括双轴无线倾角计、倾角采集无线网关，双轴无线倾角计布设于筒架柱上，倾角采集无线网关布设于整体钢平台顶梁底部；整体钢平台底座支撑层底部支撑腿底面下安装的水平度监测系统，可对整体钢平台底座支撑的不平整度进行实时监测；通过在整体钢平台筒架柱上安装倾角计，联合侧向支撑装置控制系统，实现了筒架倾斜自动调节。支撑装置在整体钢平台施工中起到重要作用，能够提高整体钢平台施工过程的安全性。

2、本发明提供的用于超高层整体钢平台的支撑监控装置的使用方法，压力监测装置结合PLC控制系统中的侧向油缸驱动系统，实现了油缸顶伸过程的力控制定量化；操作简便，控制方法简单易操作，该侧向支撑装置在整体钢平台施工中起到重要作用，能够提高整体钢平台施工过程的安全。同时，在施工上节约了劳动成本，缩短了施工时间，关键在于提高了超高层建筑行业施工安全，具有较好地推广价值。

附图说明

图1为本发明一实施例中用于超高层整体钢平台的支撑监控装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例中用于超高层整体钢平台的支撑监控装置的工作示意图；

图3为本发明一实施例中用于超高层整体钢平台的支撑监控装置C部放大图；

图4为本发明一实施例中用于超高层整体钢平台的支撑监控装置中侧向压力监测装置与侧向油缸驱动装置的连接示意图；

图5为本发明一实施例中用于超高层整体钢平台的支撑监控装置中竖向驱动机构示意图；

图6为本发明一实施例中用于超高层整体钢平台的支撑监控装置的立面图；

图7为本发明一实施例中用于超高层整体钢平台的支撑监控装置中齿轮齿条传动示意图；

图8为本发明一实施例中用于超高层整体钢平台的支撑监控装置的竖向定位机构示意图；

图9为本发明一实施例中用于超高层整体钢平台的支撑监控装置的竖向驱动机构俯视图；

图10为本发明一实施例中用于超高层整体钢平台的支撑监控装置中整体钢平台支撑底座水平度监测装置的示意图；

图11为超高层整体钢平台的支撑监控方法施工流程图。

图中：

110-混凝土剪力墙；120-支撑洞；130-支撑层；140-支撑销；150-筒架柱；160-中间层；170-齿条竖向预留孔；180-下部连接件；190-中部连接件；200-侧向支撑驱动机构；201-油缸底座；202-固定螺栓；203-侧向油缸；300-侧向压力监测模块；310-法兰盘；320-传感器底座；330-压力传感器；340-锁紧螺杆；350-受压环体；360-紧固螺杆；370-紧固螺母；400-竖向驱动机构；401–上部连接件；402-固定螺丝；403-电机底座；404-驱动电机；405-电机转动轴；406-联轴器；407-第一侧向挡板；408-转动齿轮；409-第二侧向挡板；410-转动轴承；411-第一支撑转动杆；412-第二支撑转动杆；500-竖向定位机构；510-凸耳；520-支撑座；530-插销孔；540-伸缩气缸；550-伸缩杆；560-插销轴；600-传动齿条，A-第一侧向支撑；B-第二侧向支撑；700-整体钢平台筒架柱倾斜角度监测装置；710-双轴无线倾角计；720-倾角采集无线网关；800-整体钢平台支撑底座水平度监测系统，801-1#静力水准仪，802-2#静力水准仪，803-3#静力水准仪，804-4#静力水准仪，810-连通水管，820-通信光纤，830-水平度数据采集仪；840-监控系统。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的用于超高层整体钢平台的支撑监控装置及使用方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。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。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

实施例一

下面结合图1至图11，详细说明本发明的用于超高层整体钢平台的支撑监控装置的结构组成。

请参考图1至图11，一种用于超高层整体钢平台的支撑监控装置，整体钢平台包括若干层平台层，平台层之间设置筒架柱150，侧向支撑装置包括侧向支撑系统、侧向支撑驱动机构200，侧向压力监测模块300、竖向驱动机构400、竖向定位机构500、传动齿条600、整体钢平台筒架柱倾斜角度监测装置700以及整体钢平台支撑底座水平度监测系统800；

侧向支撑系统包括竖向间隔设置于筒架柱上150的第一侧向支撑A和第二侧向支撑B，位于上方的第二侧向支撑B的安装高度可调节，位于下方的第一侧向支撑A安装高度固定不变；第一侧向支撑A和第二侧向支撑B上均设有一对侧向支撑驱动机构200，侧向支撑驱动机构200的末端设有侧向压力监测模块300；

竖向定位机构500对称分布于筒架柱150的两侧；竖向驱动机构400固定于筒架柱150上，且位于竖向定位机构500的上方；传动齿条600的下端固定设置于第二侧向支撑B上，传动齿条600的齿条部与转动齿轮408形成齿轮齿条啮合配合；

整体钢平台筒架柱倾斜角度监测装置700包括双轴无线倾角计710，用于监测筒架柱x/y方向的倾角变化，整体钢平台每根筒架柱150上设置一个双轴无线倾角计710，在整体钢平台顶梁底部设置一个倾角采集无线网关720，用于采集无线倾角计发送的变化信号。

整体钢平台支撑底座水平度监测系统800包括四个静力水准仪，对应每根支撑销的位置底面依次设置了1#静力水准仪801、2#静力水准仪802、3#静力水准仪803、4#静力水准仪804，静力水准仪之间通过连通水管810互相连接在一起，每个静力水准仪内部设置的光栅位移计通过通信光纤820串联在一起，通信光纤820输出端连接水平度数据采集仪830。

具体来说，整体钢平台共设置若干平台层，其中在支撑层130设置支撑销140，混凝土剪力墙110上设置整体钢平台支撑销140的预留支撑洞120，整体钢平台的平台层之间设置筒架柱150，整体钢平台的中间层160上设置传动齿条竖向预留孔170，该齿条竖向预留孔170在筒架柱150的两侧，中间层160和支撑层130之间的筒架柱150上竖向间隔设置三个矩形钢框，依次为下部连接件180、中部连接件190和上部连接件401，下部连接件180固定设置于筒架柱150上，中部连接件190设置于筒架柱150上，中部连接件190可沿着筒架柱150的爬升和下降，但其在筒架柱150的x、y方向运动受到约束。

筒架柱150上设有侧向支撑系统，分别为第一侧向支撑A；第二侧向支撑B；其中，第一侧向支撑A和第二侧向支撑B均由互为90°夹角的两个横向支撑机构组成，而且第一侧向支撑A的位置相对于筒架柱150固定，第一侧向支撑A中的侧向支撑驱动机构200以及侧向压力监测模块300的高度相对筒架柱150固定不变。侧向支撑驱动机构200中的油缸底座201通过固定螺栓202固定安装于下部连接件180上，侧向油缸203伸缩杆前端设置连接侧向压力监测模块300；第二侧向支撑B位于第一侧向支撑A上方，第二侧向支撑B在筒架柱150上的竖向高度可调节，即爬升或下降。第二侧向支撑B中的侧向支撑驱动机构200以及侧向压力监测模块300固定安装于中部连接件190上，中部连接件190相对筒架柱150位置在Z方向上可调节，即竖向爬升或下降。整体钢平台每道横向支撑共设置8个横向支撑机构，每根筒架柱150由x方向和y方向各一个侧向支撑装置组成。

侧向压力监测模块300的法兰盘310固定设置于侧向油缸203伸缩杆前端，且法兰盘310中心位置设置传感器底座320，传感器底座320与法兰盘310焊接固定，传感器底座320中心部位设计螺纹孔，压力传感器330内部设置螺纹通孔，通过锁紧螺杆340将压力传感器330固定安装于传感器底座320之上；受压环体350中间设置圆柱通孔，该圆柱通孔与压力传感器330半径大小一致；受压环体350上还预留传感器线槽。受压环体350的高度为压力传感器330高度与传感器底座320高度之和，配合安装后，受压环体350前端面与压力传感器330前端面重合。受压环体350上分布设置4个通孔，法兰盘310表面也分布设置4个通孔，通过紧固螺杆360以及紧固螺母370将受压环体350固定设置于法兰盘310表面。

一对竖向驱动机构400固定设置于筒架柱150上，且位于竖向定位机构500的上方；其中上部连接件401通过固定螺丝402固定安装于筒架柱150上，上部连接件401左右两侧设置竖向驱动机构400。以左侧竖向驱动机构为例，其中电机底座403固定设置于上部连接件401侧面，驱动电机404设置于电机底座403上，驱动电机404右侧设有两个侧向挡板，分别为第一侧向挡板407、第二侧向挡板409，两个侧向挡板均安装于上部连接件401表面；两个侧向挡板中间设置转动齿轮408，转动齿轮408轴右侧设置转动轴承410，转动轴承410安装于第二侧向挡板409上，转动齿轮408轴左侧设置的转动轴承安装于第一侧向挡板407内，电机转动轴405通过联轴器406与转动齿轮408进行连接设置；转动齿轮408上下两侧各安置一个支撑杆，支撑杆两端各设置转动轴承410，转动轴承410安装于两侧挡板内，支撑杆包括第一支撑转动杆411和第二支撑转动杆412。

竖向定位机构500对称式分布于筒架柱150两侧，其侧向凸耳510设置于筒架柱150两侧，并通过螺栓将支撑座520固定于筒架柱150上，支撑座520侧端面与侧向凸耳510焊接连接，支撑座520内部预留传动齿条600运动通道；支撑座520上固定设置插销孔530，伸缩气缸540设置于插销孔530左侧安装在支撑座520上，伸缩气缸540的伸缩杆550固定连接于插销轴560末端，插销轴560置于插销孔530内。

传动齿条600下端固定设置连接于第二侧向支撑B的中部连接件190侧面；传动齿条600齿条部分与转动齿轮408形成齿轮齿条啮合配合。齿条传动工作时，传动齿条600纵跨支撑座520内，传动齿条600右侧设置的第一支撑转动杆411、第一支撑转动杆412约束传动齿条600在X方向的偏移，防止齿条脱离齿轮的配合传动。

请继续参考图1至图11，以整体钢平台搁置施工操作为例，本实施例还提供了超高层整体钢平台的支撑监控方法，该方法包括如下步骤：

步骤S1、当整体钢平台爬升至设计层的搁置施工位置，通过整体钢平台监控系统控制，支撑销140伸缩，实现支撑销140进入混凝土剪力墙110的支撑洞120内，并完成整体钢平台筒架柱150的降落过程，整体钢平台进入搁置状态，同时提供前述的整体钢平台的侧向支撑装置备用。当整体钢平台支撑销140搁置于混凝土剪力墙110洞口内，整体钢平台支撑层底座的水平度监测系统800实时监测各支撑销140搁置高度不平度，并将各采集点的水平度实时监测数据上传监控系统，以便采取进一步的控制措施。当整体钢平台支撑层水平度高差大于5mm，需要对整体钢平台支撑销140搁置的混凝土预留洞口的高度进行调整。整体钢平台支撑底座的水平度小于5mm，整体钢平台可以安全的进入搁置状态。

步骤S2、将第一侧向支撑A固定于筒架柱150上，且与支撑销140保持一定高度间距，例如0.5米左右；将第二侧向支撑B设置于第一侧向支撑A上方，并由竖向驱动机构400控制其在筒架柱150上的相对位置。

步骤S3、在第一侧向支撑A的末端安装压力监测模块300，并使得压力监测模块300的前端面与混凝土剪力墙110的墙面保持设计距离，例如200mm左右，并启动侧向油缸203，当压力监测模块300反馈的压力数据达到设定值时，侧向油缸203停止工作，第一侧向支撑A进入支撑状态。

步骤S4、当施工工况要求第二侧向支撑B爬升或下降时，启动驱动电机404，竖向驱动机构400的传动齿条600带动中部连接件190爬升或下降，从而第二侧向支撑B在齿轮传动作用下爬升或下降，当第二侧向支撑B到达指定位置时，关闭驱动电机404，使得第二侧向支撑B固定在筒架柱150上；启动侧向油缸203，当压力监测模块300接触混凝土剪力墙110的墙面，压力监测模块300反馈的压力数据达到设定值时，侧向油缸203停止工作，第二侧向支撑B进入支撑状态；

步骤S5、在整体钢平台筒架柱150安装四对双轴无线倾角计710，用于监测筒架柱150在x方向和y方向的倾斜变化，并预防因侧向支撑过度而导致的筒架变形、倾斜；设置的筒架柱倾角预警指标为±0.5°，当筒架柱倾角超过预警指标时，监控系统便发出报警响应，结合侧向支撑压力数据，通过监控系统控制侧向支撑装置运行，调整整体钢平台倾斜角度；所有双轴无线倾角计710通过无线局域网传输方式进行数据采集，最终通过倾角采集无线网关720把监测数据传送给监控系统840，实现整体钢平台筒架柱倾斜状况的实时监测。

特别地，所述步骤S3中，为了保证侧向油缸203起到良好的支撑效果且考虑到因侧向油缸203顶升力过大可能破坏混凝土剪力墙110的墙体结构，第一侧向支撑A首先进行支撑；侧向油缸203的油缸驱动系统采用PLC控制器，侧向油缸203的伸出位移采用拉线式位移传感器(图中未进行表示)，侧向油缸203伸出初始阶段速度较快，油缸伸出控制采用速度控制以及位移控制法；当侧向油缸203位移达到190mm左右，油缸伸出控制方式采用力控制方式，侧向油缸203能够保持恒定的支撑压力。当压力监测模块300接触混凝土墙体110的表面时，侧向油缸203继续伸出，支撑压力监测数值上升，当压力监测模块300反馈的压力数据达到5Mpa时，侧向油缸203停止供油。

特别地，压力监测模块300的接触面一般设计为圆形，半径R至少为100mm,侧向油缸203的伸缩杆半径r为25mm，压力传感器330的监测数值为P_A，单位为Mpa,P_A一般取安全值设为5Mpa。侧向油缸203的压力为P_B，单位为Mpa。通过力传递关系，得到侧向油缸203的力控制过程的压力数值。计算公式如下：

P_A*S₁＝P_B*S₂

5*Π*R²＝P_B*Π*r²

P_B＝5*Π*R²/Π*r²

P_B＝5*100²/25²

P_B＝80Mpa

通过上述公式，我们可以得到侧向油缸203力控制的恒定压力，将上述公式计算输入PLC控制器中，只要设置压力传感器330的监测数值P_A，即能够计算得到P_B，控制系统在控制侧向油缸203力控制过程自动识别顶伸力；P_A数值大小设定根据混凝土剪力墙110墙面的厚度而定，因此在控制系统内，P_A为输入值，可以通过外部显示屏将目标值P_A输入，系统自动计算出P_B数值大小，并在力控制过程中，以P_B变量作为力控制的指标，从而达到力恒定、自动反馈控制的效果。

特别地，步骤S4中，考虑到建筑物结构的复杂性、楼层标高不一致、墙面不平整、墙面经常存在钢筋头、漏洞等，因此第二侧向支撑B设计为可上下移动式机构。第二侧向支撑B运动控制系统采用PLC控制系统，通过触摸屏方式进行操作。

当施工工况要求第二侧向支撑B爬升时，驱动电机404供电后进入制动状态；伸缩气缸540立即缩缸，气缸伸缩杆550带动插销轴560缩回，传动齿条600解除Z向约束；驱动电机404运行，电机轴405逆时针转动，转动齿轮408正转，传动齿条600在转动齿轮408传动下上升，齿条600侧面受到第一支撑杆411、第二支撑杆412约束，防止传动齿条600在X方向上发生偏移，保证传动齿条600沿着Z方向正常运动，传动齿条600下端固定连接的中部连接件190跟随上升，即第二侧向支撑B在齿轮传动作用下提升，当第二侧向支撑B到达可支撑位置时，驱动电机404停止工作，转动齿轮408及传动齿条600停止运动。接下来，将传动齿条600的z方向位置锁定；控制系统发送指令，伸缩气缸540进行伸缸，此时气缸伸缩杆550推动插销轴560从插销孔530内伸出，插销轴560前端设计成人字齿形状，插销轴560伸出后其前端齿可与传动齿条600的传动齿进行配合实现齿条位置固定，传动齿条600下方连接的侧向支撑装置B在Z方向上完成固定。第二侧向支撑B动作，控制系统发送指令，侧向油缸203以恒定速度伸出190mm左右，再通过力控制方式控制油缸油压，直到压力监测模块300接触混凝土剪力墙110的墙面，监测压力达到设定值后，侧向油缸203停止运行，并对系统油压进行保持。

当施工工况要求第二侧向支撑B下调时，驱动电机404供电后进入制动状态，伸缩气缸540缩缸，插销轴560缩回插销孔530内；驱动电机404运行，电机轴405顺时针转动，转动齿轮408反转，传动齿条600在啮合传动作用下下降，下降过程中，传动齿条600受到第一支撑杆411、第二支撑杆412的支撑，使得传动齿条600沿着Z方向受转动齿轮408驱动降落，传动齿条600下端固定连接的中部连接件190降落，中部连接件190上连接的第二侧向支撑B下降，当第二侧向支撑B达到可支撑目标位置的高度时，驱动电机404停止工作，转动齿轮408及传动齿条600停止运动；接下来，将传动齿条600进行Z方向锁紧；控制系统发送指令，伸缩气缸540进行伸缸，此时气缸伸缩杆550推动插销轴560从插销孔530内伸出，插销轴560前端设计成人字齿形状，插销轴560伸出后前端齿可与传动齿条600的传动齿进行配合实现齿条位置固定，传动齿条600下方连接的第二侧向支撑B在Z方向上完成锁定。第二侧向支撑B动作，控制系统发送指令，侧向油缸203以恒定速度伸出190mm左右，再通过力控制方式控制油缸油压，直到压力监测模块300接触混凝土剪力墙110的墙面，监测压力达到设定值后，油缸停止运行，并对系统油压进行保持。

请继续参考图11，超高层整体钢平台的支撑监控方法主要施工流程为：监控中心发送指令-准备钢平台搁置作业-钢平台支撑销伸出-钢平台水平度监测(判断水平度是否大于5mm)-钢平台搁置施工(主要通过调整水平度)-筒架柱倾角监测(通过调整X轴倾角和Y轴倾角实现)-钢平台安全施工。以上过程实现了整体钢平台侧向支撑压力定量化、侧向支撑压力调节可控化，监测压力与油缸控制联动，侧向支撑装置竖向位置可调节、侧向支撑装置可固定、整体钢平台搁置不平度监测、整体钢平台架体倾斜监测的功能。

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。本领域的技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于超高层整体钢平台的支撑监控装置，其特征在于，所述整体钢平台包括若干层平台层，所述平台层之间设置筒架柱，所述支撑监控装置包括：

侧向支撑系统、侧向支撑驱动机构，侧向压力监测模块、竖向驱动机构、竖向定位机构、传动齿条、整体钢平台筒架柱倾斜角度监测装置以及整体钢平台支撑底座水平度监测系统；

所述侧向支撑系统包括竖向间隔设置于所述筒架柱上的第一侧向支撑和第二侧向支撑，位于上方的第二侧向支撑的安装高度可调节，位于下方的第一侧向支撑安装高度固定不变；所述第一侧向支撑和所述第二侧向支撑上均设有一对所述侧向支撑驱动机构，所述侧向支撑驱动机构的末端设有侧向压力监测模块；

所述竖向定位机构对称分布于所述筒架柱的两侧；所述竖向驱动机构固定于筒架柱上，且位于所述竖向定位机构的上方；所述传动齿条的下端固定设置于所述第二侧向支撑上，所述传动齿条的齿条部与转动齿轮形成齿轮齿条啮合配合；

所述整体钢平台筒架柱倾斜角度监测装置包括双轴无线倾角计、倾角采集无线网关，双轴无线倾角计布设于所述筒架柱上，所述倾角采集无线网关布设于整体钢平台顶梁底部；

所述整体钢平台支撑底座水平度监测系统包括四个静力水准仪、连通水管、通信光纤以及水平度数据采集仪，四个所述静力水准仪通过所述连通水管相互连接，所述静力水准仪内设置的光栅位移计通过通信光纤串联在一起，所述通信光纤输出端连接水平度数据采集仪。

2.根据权利要求1所述的用于超高层整体钢平台的支撑监控装置，其特征在于，所述平台层包括顶层、中间层以及支撑层，所述支撑层设有支撑销，所述支撑销与混凝土剪力墙上的预留支撑洞相配合。

3.根据权利要求2所述的用于超高层整体钢平台的支撑监控装置，其特征在于，位于中间层和支撑层之间的筒架柱上分别设有上部连接件、中部连接件以及下部连接件，所述上部连接件的两侧设置竖向驱动机构；所述中部连接件能够在所述竖向驱动机构作用下沿着所述筒架柱爬升和下降。

4.根据权利要求3所述的用于超高层整体钢平台的支撑监控装置，其特征在于，所述侧向支撑驱动机构包括油缸底座和侧向油缸，所述油缸底座与所述下部连接件螺栓连接，所述侧向油缸的柱塞杆前端设置所述侧向压力监测模块。

5.根据权利要求4所述的用于超高层整体钢平台的支撑监控装置，其特征在于，所述侧向压力监测模块通过法兰盘与所述侧向油缸的伸缩杆固定连接，所述侧向压力监测模块包括压力传感器、传感器底座和受压环体，所述法兰盘的中心位置设置所述传感器底座，所述压力传感器与所述传感器底座螺纹连接，所述受压环体与所述法兰盘螺栓连接，所述受压环体与所述压力传感器相配合，所述受压环体的高度为压力传感器和传感器底座的高度之和，所述受压环体预留传感器线槽，所述受压环体的前端面与压力传感器前端面重合。

6.据权利要求3所述的用于超高层整体钢平台的支撑监控装置，其特征在于，所述竖向驱动机构通过所述上部连接件固定设置于筒架柱上，竖向驱动机构包括电机底座、驱动电机、侧向挡板、转动齿轮、转动轴承、电机转动轴、联轴器，所述驱动电机设置于所述电机底座上，所述驱动电机的一侧设置两个侧向挡板，两个侧向挡板之间设置所述转动齿轮，转动轴承设置于侧向挡板上，电机转动轴通过联轴器与转动齿轮连接，转动齿轮上下两侧各设置一个支撑杆，支撑杆两端分别设置转动轴承。

7.据权利要求1所述的用于超高层整体钢平台的支撑监控装置，其特征在于，所述竖向定位机构包括凸耳、支撑座，所述凸耳设置于所述筒架柱的两侧，所述支撑座内部预留传动齿条运动通道，所述支撑座上设有插销孔和伸缩气缸，所述插销孔内设有插销轴，所述伸缩气缸的伸缩杆固定于所述插销轴的末端。

8.一种超高层整体钢平台的支撑监控方法，其特征在于，包括：

步骤S1、提供权利要求1至7任一项所述的用于超高层整体钢平台的支撑监控装置备用；当整体钢平台爬升至设计层时，支撑销进入混凝土剪力墙的支撑洞内，整体钢平台进入搁置状态；当整体钢平台支撑底座水平度高差大于5mm，需要对整体钢平台支撑腿搁置的混凝土预留洞口的高度进行调整；当支撑底座的水平度小于5mm，整体钢平台安全的进入搁置状态；

步骤S2、将第一侧向支撑固定于筒架柱上，且与支撑销保持一定高度间距，将第二侧向支撑设置于所述第一侧向支撑上方，并由竖向驱动机构控制其在筒架柱上的相对位置；

步骤S3、在第一侧向支撑的末端安装压力监测模块，并使得压力监测模块的前端面与混凝土剪力墙的墙面保持设计距离，并启动侧向油缸，当压力监测模块反馈的压力数据达到设定值时，侧向油缸停止工作，第一侧向支撑进入支撑状态；

步骤S4、当第二侧向支撑爬升或下降时，启动驱动电机，竖向驱动机构的传动齿条带动中部连接件上升，从而第二侧向支撑在齿轮传动作用下爬升或下降，当第二侧向支撑到达指定位置时，关闭驱动电机，使得第二侧向支撑固定在筒架柱上；启动侧向油缸，当压力监测模块接触混凝土剪力墙的墙面，压力监测模块反馈的压力数据达到设定值时，侧向油缸停止工作，第二侧向支撑进入支撑状态；

步骤S5、在整体钢平台筒架柱安装四对双轴无线倾角计，用于监测筒架柱在x方向和y方向的倾斜变化，并预防因侧向支撑过度而导致的筒架变形、倾斜；设置的筒架柱倾角预警指标为±0.5°，当筒架柱倾角超过预警指标时，监控系统便发出报警响应，结合侧向支撑压力数据，通过监控系统控制侧向支撑装置运行，调整整体钢平台倾斜角度；所有双轴无线倾角计通过无线局域网传输方式进行数据采集，最终通过倾角采集无线网关把监测数据传送给监控系统，实现整体钢平台筒架柱倾斜状况的实时监测。

9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述第一侧向支撑系统的侧向油缸的驱动采用PLC控制器，侧向油缸伸出位移采用拉线式位移传感器，侧向油缸伸出控制采用速度控制以及位移控制法，当压力监测模块的前端面与墙面保持设计距离时，侧向油缸伸出控制方式采用力控制方式，侧向油缸能够保持恒定的支撑压力。

10.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，所述步骤S4中所述第二侧向支撑系统爬升时，侧向油缸的驱动采用PLC控制器，启动驱动电机，伸缩气缸的气缸伸缩杆带动插销轴缩回，传动齿条解除竖向约束；驱动电机运行，电机轴逆时针转动，转动齿轮正转，传动齿条在转动齿轮传动下上升，传动齿条下端固定连接的中部连接件跟随上升，从而第二侧向支撑在齿轮传动作用下提升，当第二侧向支撑到达指定位置时，驱动电机停止工作，转动齿轮及传动齿条停止运动并进行位置锁定；控制系统发送指令，伸缩气缸的气缸伸缩杆推动插销轴从插销孔内伸出，插销轴前端设计成人字齿形状，使得插销轴伸出后其前端齿与传动齿条的传动齿进行配合实现齿条位置固定，传动齿条下方连接的第二侧向支撑在筒架柱上完成固定。

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