建筑模架构件变形破坏特征及监测方法.docx

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1、前大跨度和大空间的建筑模式不断涌现，在公共建筑高门厅，多功能顶层及机场航站楼等大型建筑中，模板工程成为重要的施工工艺。但由于缺乏管理，有些工程模板支撑系统不符合规范要求，导致模板支撑体系坍塌的重大安全事故时有发生。这些事故基本是因施工工艺和方法不合理造成的。由于某些建筑的特殊性，可能局部结构受力较大，更应重视针对这些部位的模架支撑体系设计，以免因局部失稳而造成整体坍塌。1、模架监测仪器系统设计1. 1MJBJ-3实时监测系统工作原理实时监测系统由TCD-YB型电阻应变采集仪、TCY1型压力传感器和TCD-1VDT针式位移传感器组成。压力传感器、位移传感器和应变片直接与采集仪相连，采集仪通过无线

2、传输装置将采集的数据反馈到电脑上，通过电脑显示和保存数据，数据变化可通过图形形式直接反映，便于直观实时了解各种变形量力学参数的变化情况。通过软件可设置各变形量的预警值，模架变形量达到预警值时，监测仪会自动发出警报，为安全施工提供保障。1.2监测系统组成TCD-1VDT针式位移传感器（图1）采用外壳防腐处理，TCDTB电阻应变采集仪属高性能静态电阻应变仪，采用如图1所示的高精度24位A/D转换器、远算放大器和数字滤波技术，具有良好的稳定性和极强的抗干扰能力。TCY1型压力传感器的有效量程为5OOOkG,输出为2.0MV/V,精度为0.03%,用于测量单向的静态和低频动态载荷与压力值。本系统研发的

3、激光位移传感器利用激光进行测距，可实现无接触式远距离测量，具有速度快、精度高、抗光电干扰能力强等特点。光电二极管将接收到的信号转为相应的电信号，通过记录并处理激光发射和接收经历的时间即可测定目标距离。图1TCD-1VDT针式位移传感器2、工程概况某综合办公商业楼为框架一核心筒结构，其高大模架变形监测的对象为地下第二流水段的模架支撑体系（图2）。监测区域为主梁和次梁的交叉处，次梁长34.4m,其中有3根主梁与之交叉，各施工区域均配备1台塔式起重机辅图2地下结构施工流水段划分示意模板支撑架采用承插式钢管支撑体系，在超过一定规模的框架梁跨中底部的立杆上设置监测点，用于研究模架在混凝土浇筑过程中的变化

4、规律。监测内容如下。（1）根据项目任务书要求，为防止发生模架坍塌事故，从支架沉降量、梁板底部变形和梁下杆件受力等方面对模架的变形进行监测。（2）进行实时监测时，监测人员在监控室内观察应变采集仪显示的图形变化情况，若发现数据明显突变，应及时通知应急小组处理。（3）根据本工程结构的特点，在主次梁交叉处及附近布置监测点。（4）在浇筑混凝土过程中及浇筑完成3h内进行连续实时监测，监测频率为2S一次。（5）当监测数据达到报警值应立即联系应急小组对变形较大区域进行加固，加固完成经验收合格才能继续施工。若模架变形较大有坍塌趋势，应及时通知现场人员撤离。3、现场监测方法与监测结果3.1 监测软件及测点布置监测

5、系统采用MJBJ-3实时监测软件，软件页面简单易操作，能实现2s刷新1次数据的实时监测，可将各通道实时监测的数据以曲线形式表现，方便监测人员直观了解各测点的数据变化并分析变化趋势。3.2 现场实测数据模板支撑架的变形监测点包括2个位移监测点（6个位移变量）。考虑到本次监测的主要参数为压力和位移，且监测设备连接通道有限，故仅针对部分主要立杆进行应变监测。应变数据可用于分析主要杆件的内力，也可用于校验压力传感器数据是否正确。由于混凝土浇筑过程中有少量水从模板旁的洞口流入监测区影响测点的仪器和线路，导致部分数据失效，但整体数据较稳定，可用于分析测点各种数据的变化趋势。3.3 现场实测数据分析2018

6、年6月27口下午7：OO点开始对A、B两个区域进行监测，而上部梁板于6月28日凌晨1：00开始浇筑，故选择该日凌晨1：00到下午4：00时间区间的数据绘制曲线，每隔2S采集1次数据。结合本项目任务书和监测要求，在地下一层选择A,B两个监测区，分别布置3个压力器，共6个压力测点，监测对象为主梁和次梁交叉处，该处的次梁从主梁中穿插而过（图3）。测点1,2,4,5位于交叉处正下方，测点3,6位于交叉处旁的次梁下边缘。压力传感器置于立杆悬臂处顶端，用于测量梁下压力的分布规律。现场压力传感器的布置方式如图4所示。图3监测区域平面示意图4现场压力传感器布置每层流水段设置1台布料杆，每次浇筑混凝土时需移动布

7、料杆1次。梁浇至板底后与板同时浇筑，先浇筑危险性不大的区域，再浇筑危险性大的区域。梁混凝土浇筑时不得在同一点下料，应自区段中间向四周浇筑；梁高范围内竖向分层厚度不大于40emo浇筑楼板时混凝土不得直接冲击支撑模板。设1人持斜挡板，混凝土朝斜挡板下料使其流至楼板板面。监测过程中使用的压力传感器、位移传感器和应变片采样间隔时间为2s,平均1h采集数据1800个。由于监测仪器放置在地下一层，楼板最后封闭浇筑时会影响监信号传输，造成数据采集短暂间隔，但后期处理数据时发现数据的大小和规律性依然连贯；且对比浇筑时间和采集数据发现，间断点出现在最后的楼板面浇筑过程中，而主次梁浇筑时段并无间隔现象，故可认为本

8、次监测的数据依然有效。在A区和B区域分别布置3个压力传感器，PP6测点对应的压力数据分别记为FrF6。由图5可知，所有立杆的最大监测压力为19.3kN,小于允许值23.415kN,证明所有立杆受压均满足设计的抗压强度要求。杆件1I、12、14、15分别设在A区和B区的正下方，但仅因主次梁交叉的连接角度稍有变化，即导致立杆12的压力大于其他立杆的顶端压力，说明结构对不同对杆件的受力情况有很大影响。在采集次数达到约1万次时（对应时间为凌晨6：OO左右）压力增加速度较快，对照该项目混凝土浇筑进度表可知，此时正在对主次梁进行第二次分层浇筑，因直接在监测区的上方进行浇筑，导致压力增加速度较快。采集次数约

9、1.7万次（对应时间为上午10：30左右）时，立杆顶端压力达到最大值，再往后可能由于混凝土凝固的原因，压力出现较小的降低趋势。分析图5的压力数据，主次梁交叉处立杆所受压力大于交叉处东侧立杆所受压力，从现场梁柱结构和结构力学角度分析，也符合客观情况。(a)O11111IOOOO20000300004000050000采集时间/s(b)图5立杆顶端压力时程变化曲线(a)AE;(b)B区4、结束语目前对模架变形均使用全站仪进行监测，但由于现场支撑架密集，使用全站仪进行监测视线易受遮挡与干扰，难以监测模架内部的各种变形，影响监测的有效性；采用监测系统进行实时监测结果表明，很小的框架结构变化也会严重影响结构自重产生的位移变化或受力情况，因此在设计模架支撑体系时，应充分考虑梁柱间各节点的不同结构形式，以便选择相应的模架支撑体系。