[发明专利]智能模板与钢木组合立柱架体安全监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型建筑材料与传感技术在建筑模板施工过程中的应用。

背景技术

大型模板是建筑施工过程中的关键技术，也是决定建筑施工效率与控制建筑成本的重要内容。随着大体量与高层建筑在我国的快速发展，模板与立柱架体支撑技术越来越成为建筑方案可行与否的关键，也是建筑施工的核心技术；另一方面，除了建筑领域之外，大型模板技术是军事、救灾、仓储、展台、会议、演出和体育等社会民生领域中重要的承载结构，具有显著的社会意义，发展多功能模板架体和安全施工控制技术，推进大型模板民生领域的智能化应用，是现代模板与支撑架体技术革新的最大需求，也是各国竞相研究高技术立柱架体支撑材料和智能化模板拼板方法的主要动力。

中国是世界模板与立柱架体用量最大的国家，其使用领域绝大部分在建筑行业，由于传统模板及其立柱架体支撑属于临时结构，其安全储备与冗赘余度不高，再加上管理不规范、施工人员缺少严格培训，导致我国建筑模板事故成为建筑行业重大恶性事故的主要组成部分，也是造成我国成为世界上建筑事故最多国家的主要原因。根据联合国近五年灾害事故统计调查结果显示，中国工程事故年死亡人数排在世界第一；十一五期间，我国重大工程与建筑事故中，煤炭巷道事故居第一，脚手架和模板倒塌重大事故居第二。由此可见，研发模板与立柱架体支撑系统的安全控制技术，对降低和避免建筑事故，将起到非常关键的作用。

纵观建筑施工过程结构技术的发展历史，仅仅靠人的自律和项目监理，是不能从根本上降低施工过程结构的风险，只有研发并应用新型模板结构和立柱架体支撑材料，结合现代传感器技术，推行智能模板和立柱架体支撑体系，才能从根本上保证施工过程结构的安全。

传统模板立柱架体主要利用钢管作为主要受力杆件，通过连接节点，形成直扣式、碗扣式或者门架等结构形式，支撑主体结构施工过程中的各种荷载，由于模板立柱架体在施工过程中承受时变荷载，立柱架体本身的节点由于滑丝脱落等原因，隐含许多不安全因素，同时传统模板立柱支撑架体需要消耗大量钢材，从而推高建筑单位耗钢量，加大建筑单位面积碳排放量，因此传统模板技术是一种高消耗非环保的粗放式建筑制造模式，发展低耗低碳的现代模板技术，替代传统模板，实现施工过程集约式和人性化与可控可观品质，已经成为建筑施工创新的主要研究方向，也是目前施工过程技改亟待解决的关键技术问题。

发明内容

本发明的目的在于为模板提供一种由改性小径木立柱组成的模板立柱架体支撑智能结构，利用嵌入式监测技术，实时采集立柱架体内单个小径木立柱应力与所支撑的模板的变形，形成小径木立柱架体与模板安全监测集成体系，结合模板智能配板技术，实施对模板结构全过程现场设计与安全监控。

本发明的设计方案

其一是将模板架体中的小径木立柱全部采用改性小径木，可以节约大量钢材，通过对小径木的改性，使小径木具有内力自感知的监测特性，该特性赋予了小径木立柱架体支撑结构的自感知功能，通过这一功能，改善并调控模板立柱架体整体抗力的离散性；其二是对模板空间位移的实时监测，利用倾角传感器，获取模板的空间相对位移数据，与小径木立柱架体内力监测数据一起，构成智能模板监测系统的核心信息；最后是模板智能配板功能，利用图像识别技术，开发现场模板智能配板软件，结合模板与立柱架体的监测信息，组成智能模板监测系统的核心内容，在该套智能监测系统基础上，实现了本专利模板智能化特征，保证了模板体系的安全性和可控性。

本发明是这样实现的：

本发明由小径木立柱改性、小径木立柱架体智能监测、模板智能配板和智能模板体系监测技术组成，下面分别对其技术特点进行阐述。

一、小径木立柱改性技术

小径木立柱改性包含小径木立柱快速脱水和小径木立柱纳米注射强度增强两个技术，下面分别予以概述。

1、小径木立柱快速脱水技术

天然小径木含水量一般大于40％，小径木立柱架体在不同载荷环境需要保持不同的含水率，小径木快速干燥能够提高小径木保水性能和受力稳定性。本发明在专门设置的烘干机里进行，通过快速旋转，将小径木立柱水分富集到小径木立柱端部，利用端部加热导流装置，引出小径木立柱端部水分，脱水后使小径木立柱含水量达到18.5％，相对误差不大于3％。

将快速干燥后的小径木立柱进行表面涂装，然后放在通风室中进行自然通风，最后进行浸泡实验，连续浸泡6个小时后，测试小径木立柱的含水率，当含水率的变化低于0.1％后，即完成小径木立柱的脱水快干过程。