CN117874883A - 一种大跨度屋面钢梁滑移施工方法及监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大跨度屋面钢梁滑移施工方法及监测系统，属于建筑施工技术领域，包括S1，建模，基于Revit根据图纸对屋面钢梁进行模型的建造；S2，模拟操作，基于屋面钢结构模型根据图纸进行模拟安装；S3，优化方案，基于模拟操作的过程和模型滑移的过程，得到优化方案；S4，实际施工，基于优化方案进行实地施工操作；S5，位置检测，对钢梁的滑移位置进行监测；S6，根据滑移位置的监测数据进行位置纠正。解决了在钢梁在轨道上移动时，会存在位置偏差，没有对钢梁位置偏移进行监测的手段，并且钢梁与滑轨的摩擦力决定了钢梁移动的速度，而钢梁移动的速度过快无法及时的判断钢梁位置的偏移，影响后续的施工的问题。

Description

一种大跨度屋面钢梁滑移施工方法及监测系统

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，具体而言，涉及一种大跨度屋面钢梁滑移施工方法及监测系统。

背景技术

随着国家经济实力的增强和社会发展的需要，大跨工业厂房、候机大厅、会展中心、剧院、体育场馆等大型工业、公共建筑不断涌现，空间钢结构得到了前所未有的发展，并且获得了广泛的应用。特别是在一些空间较大的厂房与场馆建设中，屋面通长采用大跨度钢梁，尤其是钢结构屋面的工业厂房及场馆因施工整体结构较轻，施工工期短，而且能解决许多工业厂房跨度较大的问题，越来越得到普遍应用。

但是大跨度钢梁自重较大，且长度较长，安装精度要求高，这些问题都是大跨度钢梁安装所面临的困难。如果采用逐根钢梁吊装到位的方式，在操作性、安全性、经济和工期保障方面都有困难，且在钢梁在轨道上移动时，会存在位置偏差，没有对钢梁位置偏移进行监测的手段，并且钢梁与滑轨的摩擦力决定了钢梁移动的速度，而钢梁移动的速度过快无法及时的判断钢梁位置的偏移，影响后续的施工，为此，提供一种大跨度屋面钢梁滑移施工方法及监测系统。

发明内容

本发明实施例提供了一种大跨度屋面钢梁滑移施工方法及监测系统，解决了在钢梁在轨道上移动时，会存在位置偏差，没有对钢梁位置偏移进行监测的手段，并且钢梁与滑轨的摩擦力决定了钢梁移动的速度，而钢梁移动的速度过快无法及时的判断钢梁位置的偏移，影响后续的施工的问题。

鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：

本发明提供一种大跨度屋面钢梁滑移施工方法，包括以下步骤：

S1，建模，基于Revit根据图纸对屋面钢梁进行模型的建造；

S2，模拟操作，基于屋面钢结构模型根据图纸进行模拟安装；

S3，优化方案，基于模拟操作的过程和模型滑移的过程，进行方案的调节，得到优化方案；

S4，实际施工，基于优化方案进行实地施工操作；

S5，位置检测，在滑移钢桁架的内侧设置超声波传感器，对钢梁的滑移位置进行监测；

S6，根据滑移位置的监测数据进行位置纠正。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S3的滑移过程中，推进器产生的推力与滑轨之间的总摩擦F需要达到平衡，具体的计算公式如下：

F＝R×α×β

式中，R为滑轨在自重作用下结构对其的反力，α为滑轨与推进器推力的摩擦系数，为0.13～0.15，取0.15，β为摩擦力不均匀系数，取1.2。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S4中，实地施工操作包括：安装液压顶推滑移钢桁架，通过吊装机将钢梁吊装至滑移钢桁架的滑移起始点，通过液压推进器沿着滑移钢桁架推动钢梁进行滑移。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S5中，还包括在钢梁上设置位移传感器和行程传感器，通过位移传感器和行程传感器对钢梁的位移和位移的形成进行监测，位移传感器设置在钢梁的两侧，行程传感器设置在钢梁的前端。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S5中，超声波距离传感器对钢梁滑移的检测步骤如下：首先预先设置钢梁的两侧与滑移钢桁架之间的距离临界参数，超声波距离传感器实时对移动的钢梁进行距离监测，若超出临界参数的范围内，需要通过步骤S6进行位置纠正，若在临界参数的范围内，则继续进行后续的工作。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S6中，滑移位置纠正的措施包括：

当钢梁滑移轴线偏移小于临界点时，采用边滑移边纠偏的方法，偏移大的一端先滑移一段距离后停滑，偏移小的一端再滑移，依此重复数次，直至恢复正常滑移；

当钢结构偏移轴线大于临界点时，在滑移轨道开始端增加电动葫芦，与牵引力配合，边滑移边纠偏。

另一方面，一种大跨度屋面钢梁滑移施工的监测系统，包括处理器、监测模块、应力监测模块和无线通信模块，所述处理器用于对监测的数据进行判断，存储监测数据信息，所述监测模块用于对钢梁的滑移状态进行监测，所述应力监测模块用于对滑移钢桁架的应力数据进行监测，所述无线通讯模块用于连接所述处理器和推进器的控制器，所述处理器通过所述无线通信模块与推进器控制系统无线通讯连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述监测模块包括超声波距离传感器、位移传感器和行程传感器。

作为本发明的一种优选技术方案，所述应力监测模块的监测对象为对滑移钢桁架上的若干个应力监测点，应力监测模块采用BGK-4101振放式表面应变计，振放式表面立变计以强频率和弦张力的变化关系测量给刚点应变并输出报放自振频率信号，将应变计底座焊接在滑移钢桁架的钢结构表面以监测钢结构应变，标准量程为3000με，测量精度为±0.001με，非线性度＜0.005，系统灵敏度为1.0με，应变计长150mm。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过建造钢梁滑移的模型，对干钢梁滑移的施工工作进行模拟操作，根据不同的钢梁与不同的滑移钢桁架的摩擦系数不同，进行模拟，以调节推进器对钢梁的推动作用力，保证钢梁能够稳定的在滑移钢桁架上移动，不会因为摩擦系数太大无法移动，或摩擦系数太小，移动的过快。

(2)本发明通过监测系统分别对钢梁的位移、行程以及滑移时的位置偏移进行监测，并通过监测系统能够及时的发现问题，并进行位置纠正，保证了钢梁滑移施工的准确性和可靠性，提高了工作效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

图1是本发明所公开的一种大跨度屋面钢梁滑移施工方法的流程示意图；

图2是本发明所公开的一种大跨度屋面钢梁滑移施工监测系统的结构示意图_。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

参照附图1所示，本发明提供一种技术方案：一种大跨度屋面钢梁滑移施工方法，包括以下步骤：

S1，建模，基于Revit根据图纸对屋面钢梁进行模型的建造，包括吊装装置、液压推进器、滑移钢桁架、支座等基础设施；

S2，模拟操作，基于屋面钢结构模型根据图纸进行模拟安装，根据实际安装的方案在模型上进行模拟操作；

S3，优化方案，基于模拟操作的过程和模型滑移的过程，根据模型的装填进行方案的调节，得到优化方案，使得钢梁在滑移桁架上的滑移更稳定；

S4，实际施工，基于优化方案进行实地施工操作，通过吊装装置、液压推进器、滑移钢桁架、支座等基础设施进行实际的安装；

S5，位置检测，在滑移钢桁架的内侧设置超声波传感器，在处理器中预先设置钢梁的两侧与滑移钢桁架之间的距离临界参数，超声波距离传感器实时对移动的钢梁进行距离监测，若超出临界参数的范围内，则需要对钢梁进行位置纠正，若没有超出范围，则继续后续的施工；

S6，根据滑移位置的监测数据进行位置纠正，通过处理器判断偏移数据，并向推进器的控制器发送信号，使得工作人员能够得知钢梁出现偏移，当钢梁滑移轴线偏移小于临界点时，采用边滑移边纠偏的方法，偏移大的一端先滑移一段距离后停滑，偏移小的一端再滑移，依此重复数次，直至恢复正常滑移；当钢结构偏移轴线大于临界点时，在滑移轨道开始端增加电动葫芦，与牵引力配合，边滑移边纠偏。

本发明实施例还通过以下技术方案进行实现。

在本发明的实施例中，步骤S3的滑移过程中，推进器产生的推力与滑轨之间的总摩擦F需要达到平衡，具体的计算公式如下：

F＝R×α×β

式中，R为滑轨在自重作用下结构对其的反力，α为滑轨与推进器推力的摩擦系数，为0.13～0.15，取0.15，β为摩擦力不均匀系数，取1.2。

另外，比如，按照滑移工况计算的结果，滑移总重量为3000kN(300t),根据摩擦力公式滑移过程中产生总的摩擦力为：

F＝3000×1.2×0.15＝540kN

以上计算结果表明，钢梁滑移所需要最大推力大小为540kN；

假设，本发明的滑移施工共设置4个推进点，每个推进点分别布置液压推进器，每台液压推进器的可提供的额定顶推驱动力为500kN，则4个推进点可提供总顶推力值为2000kN＞540kN，因此，满足滑移施工要求。

在本发明的实施例中，步骤S4中，实地施工操作包括：安装液压顶推滑移钢桁架，通过吊装机将钢梁吊装至滑移钢桁架的滑移起始点，通过液压推进器沿着滑移钢桁架推动钢梁进行滑移。

在本发明的实施例中，步骤S5中，还包括在钢梁上设置位移传感器和行程传感器，通过位移传感器和行程传感器对钢梁的位移和位移的形成进行监测，位移传感器设置在钢梁的两侧，行程传感器设置在钢梁的前端。

在本发明的实施例中，步骤S5中，超声波距离传感器对钢梁滑移的检测步骤如下：首先预先设置钢梁的两侧与滑移钢桁架之间的距离临界参数，超声波距离传感器实时对移动的钢梁进行距离监测，若超出临界参数的范围内，需要通过步骤S6进行位置纠正，若在临界参数的范围内，则继续进行后续的工作_。

实施例二

参照附图2所示，本发明实施例另提供的一种大跨度屋面钢梁滑移施工的监测系统，包括处理器、监测模块、应力监测模块和无线通信模块，处理器用于对监测的数据进行判断，存储监测数据信息，监测模块用于对钢梁的滑移状态进行监测，应力监测模块用于对滑移钢桁架的应力数据进行监测，无线通讯模块用于连接处理器和推进器的控制器，处理器通过无线通信模块与推进器控制系统无线通讯连接。

本发明实施例还通过以下技术方案进行实现。

在本发明的实施例中，监测模块包括超声波距离传感器、位移传感器和行程传感器，通过超声距离传感器监测钢梁与滑移钢桁架之间的距离，通过位移传感器监测钢梁的位移，通过行程传感器监测钢梁的移动行程。

在本发明的实施例中，应力监测模块的监测对象为对滑移钢桁架上的若干个应力监测点，应力监测模块采用BGK-4101振放式表面应变计，振放式表面立变计以强频率和弦张力的变化关系测量给刚点应变并输出报放自振频率信号，将应变计底座焊接在滑移钢桁架的钢结构表面以监测钢结构应变，标准量程为3000με，测量精度为±0.001με，非线性度＜0.005，系统灵敏度为1.0με，应变计长150mm。

另外，根据测点应力值，可知道桁架应力最大实测值位置和监测点实测值仅，在安装过程中监测点实测值与理论值存在偏差，得到分析原因为焊接过程中产生的焊接应力过大；

桁架应力最大理论值出现在桁架中间位置的监测点，在计算分析过程中，桁架中间位置受支座约束影响较大，导致桁架质量分布不均，产生的荷载不同，故此处偏差较大；

实测值的波动区间小于理论值，实测证明各监测点应力相对稳定，实测值仅为理论值的2-8％说明桁架上、下杆理论值和实测值相差甚大。

以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。

对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

Claims (9)

1.一种大跨度屋面钢梁滑移施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，建模，基于Revit根据图纸对屋面钢梁进行模型的建造；

S2，模拟操作，基于屋面钢结构模型根据图纸进行模拟安装；

S3，优化方案，基于模拟操作的过程和模型滑移的过程，进行方案的调节，得到优化方案；

S4，实际施工，基于优化方案进行实地施工操作；

S5，位置检测，在滑移钢桁架的内侧设置超声波传感器，对钢梁的滑移位置进行监测；

S6，根据滑移位置的监测数据进行位置纠正。

2.根据权利要求1所述的一种大跨度屋面钢梁滑移施工方法，其特征在于，所述步骤S3的滑移过程中，推进器产生的推力与滑轨之间的总摩擦F需要达到平衡，具体的计算公式如下：

F＝R×α×β

式中，R为滑轨在自重作用下结构对其的反力，α为滑轨与推进器推力的摩擦系数，为0.13～0.15，取0.15，β为摩擦力不均匀系数，取1.2。

3.根据权利要求1所述的一种大跨度屋面钢梁滑移施工方法，其特征在于，所述步骤S4中，实地施工操作包括：安装液压顶推滑移钢桁架，通过吊装机将钢梁吊装至滑移钢桁架的滑移起始点，通过液压推进器沿着滑移钢桁架推动钢梁进行滑移。

4.根据权利要求1所述的一种大跨度屋面钢梁滑移施工方法，其特征在于，所述步骤S5中，还包括在钢梁上设置位移传感器和行程传感器，通过位移传感器和行程传感器对钢梁的位移和位移的形成进行监测，位移传感器设置在钢梁的两侧，行程传感器设置在钢梁的前端。

5.根据权利要求1所述的一种大跨度屋面钢梁滑移施工方法，其特征在于，所述步骤S5中，超声波距离传感器对钢梁滑移的检测步骤如下：首先预先设置钢梁的两侧与滑移钢桁架之间的距离临界参数，超声波距离传感器实时对移动的钢梁进行距离监测，若超出临界参数的范围内，需要通过步骤S6进行位置纠正，若在临界参数的范围内，则继续进行后续的工作。

6.根据权利要求1所述的一种大跨度屋面钢梁滑移施工方法，其特征在于，所述步骤S6中，滑移位置纠正的措施包括：

当钢梁滑移轴线偏移小于临界点时，采用边滑移边纠偏的方法，偏移大的一端先滑移一段距离后停滑，偏移小的一端再滑移，依此重复数次，直至恢复正常滑移；

当钢结构偏移轴线大于临界点时，在滑移轨道开始端增加电动葫芦，与牵引力配合，边滑移边纠偏。

7.一种大跨度屋面钢梁滑移施工监测系统，应用于权利要求1～6中任一项所述的一种大跨度屋面钢梁滑移施工方法，其特征在于，包括处理器、监测模块、应力监测模块和无线通信模块，所述处理器用于对监测的数据进行判断，存储监测数据信息，所述监测模块用于对钢梁的滑移状态进行监测，所述应力监测模块用于对滑移钢桁架的应力数据进行监测，所述无线通讯模块用于连接所述处理器和推进器的控制器，所述处理器通过所述无线通信模块与推进器控制系统无线通讯连接。

8.根据权利要求7所述的一种大跨度屋面钢梁滑移施工监测系统，其特征在于，所述监测模块包括超声波距离传感器、位移传感器和行程传感器。

9.根据权利要求7所述的一种大跨度屋面钢梁滑移施工监测系统，其特征在于，所述应力监测模块的监测对象为对滑移钢桁架上的若干个应力监测点，应力监测模块采用BGK-4101振放式表面应变计，振放式表面立变计以强频率和弦张力的变化关系测量给刚点应变并输出报放自振频率信号，将应变计底座焊接在滑移钢桁架的钢结构表面以监测钢结构应变，标准量程为3000με，测量精度为±0.001με，非线性度＜0.005，系统灵敏度为1.0με，应变计长150mm。