专利名称：一种建、构筑物机械拆除安全动态监测报警系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于建筑业工程技术领域，尤其属于建筑业建、构筑物拆除工程技术。
背景技术：
随着工业进步和社会的发展，城市的旧城区需要拆迁或改建，工厂或其它建、构筑设施需要进行拆除。建(构)筑物拆除方法可分为爆破拆除和非爆破拆除两大类型。非爆破拆除包括机械拆除和人工拆除。人工拆除虽然技术要求低，拆除成本低，也有利于旧材料回收，但安全性差、效率低，是落后的拆除方法。机械拆除是利用专用或通用的机械设备经更换工作装置直接将建筑物解体或破碎，是一种先进的低公害拆除方法，其拆除过程对周围环境影响很小，可以控制在原建筑物占地范围内，拆除过程十分安全。由于解体和破碎可同时完成，拆除速度快，综合成本低。施工时对受部分破坏或残缺不全的结构，为保证拆除施工全过程的安全，要求有足够安全的残留抗力；施工过程应处于结构稳定的动态监视之下，并控制在适宜的危险报警范围内；报警后应有足够的逃生时间及最短的撤离路径，由此才能确保机械拆除全过程的安全。建筑物机械拆除过程中，尽管结构被部分破坏或结构部分残缺，但局部仍存在抗力，残缺结构的残留抗力，可加以正确的检测、评估，在足够的抗力允许下，就可以安全地实施机械施工。结构抗力计算，拆除过程中，已知建筑结构的板、梁、柱的尺寸及破坏状况以及砼、 钢筋强度和数量，即结构的可见和隐蔽的全部状况，便可计算出残缺结构的结构抗力。当结构抗力大于拆除施工时的荷载组合时，结构处于安全可靠状态。多数情况是仅知残缺结构的可见尺寸和破坏状况，而内部隐蔽结构状况则未知，宜采用下述方法推算。“安全抗力”是从设计该建筑时的建筑规范、使用期载荷组合及其安全等级出发， 推算出未拆除前结构稳定、安全所需的抗力，即“安全抗力” Sn。将拆除过程中的残缺结构的可见状况、拆除时的载荷组合及其安全等级，按结构的实际工作状态，计算出拆除施工时安全所需的抗力Sp，与其对应构件的“安全抗力”比较，并以此推算出安全系数Kf，即Kf = Sn/Sp。若Sp < Sn, Kf > 1，则该构件是安全的，否则若Kf < 1，则构件是危险的。框架内围护用的填充墙，按墙的实际工作状态，有时可作承重墙用，并与梁、柱联合工作，由此计算Kf值。采用“安全抗力，，评估方法，判定拆除中建、构筑物结构安全，并实施拆除施工，事实证明该评估方法，简便、可行、安全、可靠。虽然计算出拆除过程中建、构筑物残缺结构残留抗力，但是拆除建筑的复杂性和多变性，不可能在实施过程的短时间内，把残缺结构的抗力动态变化过程搞得非常清楚，因此，为保证拆除作业时施工人员安全，必须建立即时监测系统。监测必须集中，便于收集信息，对比分析，尽快地弄清楚残留抗力和允许变形值。由于结构的失稳总是从局部开始，逐渐波及到整体，反映这种规律的报警，应采取分点和集中相结合的方式。发明内容本实用新型的目的在于提供一种监控功能好、动态监测与预报的一种建、构筑物机械拆除安全动态监测报警系统，以解决传统的建筑物机械拆除作业中存在的安全监测方法落后、安全保证措施被动、安全保证效果差等技术问题。一种建、构筑物机械拆除安全动态监测报警系统，该系统包括安装在裂缝群两侧的采集裂缝处的张、闭量信号的位移传感器；将裂缝群的张、闭量信号值，换算成柱的弯曲变形值、悬臂梁的悬端下沉值或简支梁、连续梁的跨中下沉值的电阻应变仪；电阻应变仪连接一个或多个报警装置。所述位移传感器、一个或多个报警装置通过多芯屏蔽线与电阻应变仪连接，在连接的线路上，所有电接点为焊接连接结构。本实用新型具有如下优点(1)采用动态连续监测，更加增强了监测方法的全面可靠。(2)认为钢筋砼梁跨中受拉区容易破坏，符合建、构筑物拆除过程的实际观测结
^ ο(3)位移传感器安装于裂缝位置，现场安装操作简单方便。(4)采用对钢筋砼梁跨中受拉区非轴向张裂缝的位移测定作为梁破坏的主要判别指标，实现动态量化监测。(5)当变形值超过允许值(报警值)时，立即对该测点和波及的危险点，同时报警。(6)本专利所述的系统和方法，操作简便，可靠性比其他方法有了很大提高，满足了建、构筑物机械拆除作业安全的需要。(7)作业安全管理费用降低50%以上。
图1是本实用新型的安全动态监测报警系统工作原理示意图。
具体实施方式
本实用新型所述的一种建、构筑物机械拆除安全的动态监测报警系统参见图1， 它是裂缝位移即时监测为主的监控系统在裂缝群的两侧安装了位移传感器。裂缝群的张、闭量由传感器经四芯屏蔽线中的三芯电传给电阻应变仪，数值显示，随采随显，应变值 200(或400)相当于位移1mm。应变仪所测变形值，换算成柱的弯曲变形值、悬臂梁的悬端下沉值或简支梁、连续梁的跨中下沉值。当变形值或下沉值超过允许值(也称报警值)时， 立即对该测点和波及的危险点发出报警信号。位移传感器及线路安装必须牢固，不许拉动。 电接点必须焊接，接头电阻不许改变。位移传感器安装于裂缝位置。本实用新型还可以辅助人工监测，辅助人工监测指在本实用新型所述的动态监测报警系统建立之前，或存在非结构垮塌引起的危险因素需要安全监测时，应实施人工监测。所述的裂缝位移即时监测为主的监控系统，是对被机械拆除结构进行连续动态监测，对裂缝发展情况进行连续采集和综合分析，从而得出结构安全的评价指标；当实测得到的评价指标超过临界值时，实施安全报警，人员及机械设备及时安全撤离，保证施工人员及
4设备财产的安全；人工监测系统是对裂缝位移即时监测为主的监控系统的补充，弥补了裂缝位移即时监测为主的监控系统调试完成之前的安全监控需要。本实用新型的理论依据及实施方法如下一、建、构筑物机械拆除作业安全要求1建、构筑物机械拆的施工，采用机械设备，从上而下逐层按梁、墙体、柱有顺序地拆除，待该楼层混凝土拆除完后，再用液压剪把钢筋剪断。跟据施工经验和现场观察，这种机械拆除方式，在施工过程中，柱子结构相对比较安全的，而拆除过程的梁处于悬臂状态， 安全系数较低，因此建、构筑物机械拆除过程的动态安全监控的重点是梁的稳定性。2建、构筑物机械拆除过程的建筑部分破坏或残存结构，应保证拆除施工全过程的安全，施工时对部分破坏或残存结构，要求有足够安全的残留抗力；施工过程应处于结构稳定性的监视之下，并控制在适宜的危险报警范围内；报警后应有足够的逃生时间及最短的撤离路径，由此才能确保机械拆除全过程的安全。二、建、构筑物结构的力学分析及拆除施工顺序建、构筑物机械拆除过程中，建筑虽然结构部分破坏或结构残缺，但局部仍存在抗力，应对残缺结构的残留抗力，加以正确的检测、评估，在足够的抗力允许下，可以实现安全施工。1结构抗力计算已知建筑结构的板、梁、柱的尺寸及破坏状况以及砼、钢筋强度和数量，即结构的可见和隐蔽的全部状况，可计算出残缺结构的结构抗力。当结构抗力大于机械拆除作业时的荷载组合时，结构处于安全可靠状态。显然，在机械拆除过程中，短时间获取上述所有信息是困难的。多数情况下，现场仅知残缺结构的可见尺寸和破坏状况，而内部隐蔽结构状况则未知，因此宜采用下述方法进行计算。2安全抗力“安全抗力”是从设计该建筑时的建筑规范、使用期载荷组合及其安全等级出发， 推算出未拆除前结构稳定、安全所需的抗力，本文称“安全抗力”&。将拆除过程残缺结构的可见状况、拆除时的载荷组合及其安全等级，按结构的实际工作状态，计算出拆除时施工处安全所需的抗力Sp，与其对应构件的“安全抗力，，比较，并以此计算出安全系数Kf，即Kf = Sn/&。若&<&，Kf>l，则该构件是安全的，否则若Kf < 1，则构件是危险的。框架内用于围护的填充墙，按其实际工作状态，有时可作承重墙用，并与梁、柱联合工作，由此计算Kf 值。采用“安全抗力”评估方法，判定拆除建、构筑物的结构安全，并实施了拆除施工， 事实证明该评估方法，简便、可行、安全、可靠。3拆除施工顺序的确定建、构筑物机械拆除过程的残缺结构，多数处于“准条件极限状态”，结构载荷稍小于其抗力，极易失去稳定，而导致拆除施工作业中垮塌。因此拆除过程中，应经过结构稳定性分析，确定合理的拆除顺序，尽量实现受力平衡，最大限度保证拆除过程的残缺结构稳定，从总体作业顺序上保证施工安全。三、建立集中监控分点报警系统虽然计算出残缺结构的残留抗力，但是机械拆除过程中，由于建、构筑的复杂性和多变性，不可能在每一时刻，把残缺结构的抗力搞得非常准确，因此，为了保证拆除作业时施工人员的安全，必须建立即时监测系统。监测必须集中，便于收集信息，对比分析，尽快掌握残留抗力和允许位移、变形值。由于结构的失稳总是从局部开始，逐渐波及到整体，反映这种规律的报警，应采取分点和集中相结合的方式。广州天河区冼村旧城拆迁项目D区的建筑1和建筑2均采用了结构裂缝位移动态监测报警系统、建筑整体位移测量和人工监测相结合的监测系统。1裂缝位移即时监测为主的监控系统建筑物拆除施工动态安全监控的对象是主要作业层的梁、柱。因此，建筑1、2均对最危险的梁、柱进行了监测。梁、柱的破坏多有两种类型，钢筋砼梁以悬臂梁固端的剪切斜裂缝破坏为主；建筑2拆除过程中出现梁跨中下垂，以跨中受拉区非轴向张裂缝破坏为主。 在裂缝群的两侧安装了位移传感器，裂缝群的张、闭量由传感器经四芯屏蔽线中的三芯电传给电阻应变仪，数值显示，随采随显，应变值200(或400)相当于位移1mm。应变仪所测变形值，换算成柱的弯曲变形值、悬臂梁的悬端下沉值或简支梁、连续梁的跨中下沉值。当变形值或下沉值超过允许值(也称报警值)时，立即对该测点和波及的危险点发出报警信号。 位移传感器及线路安装必须牢固，不许拉动。电接点必须焊接，接头电阻不许改变。位移传感器安装于裂缝位置。2人工监测系统在本实用新型所述的动态监测报警系统建立之前，当存在危险因素需要安全监测时，应实施人工监测。人工监视监测对象可1 2人轮流执行，以收集信息，分析比较，出现危险，立即人工报警。建筑1、2还实施了建筑物整体位移和下沉观测，用全站仪按时测量，以测量误差的双倍值暂作初期允许范围。3监测系统变形报警值结构抗力、残留抗力确定后，以结构刚度EJ即可推算出位移、变形的报警值。结构刚度评估有两种方法，即计算法和实测法。(1)结构刚度及变形计算；(2)刚度电测；(3)报警值的修正。四、建立逃生通道结构跨塌报警后，作业人员应以最少的时间和最短的路线，撤离工作地点逃生。因此应采取措施使被拆除的建筑有尽可能长的允许逃生时间和相应的逃生路线。大多数的钢筋砼结构和梁是按“延性结构”设计的，破坏时受拉区钢筋首先屈服进入塑性流变伸长，随之引起裂缝急剧开裂，梁的挠度急剧增大和下沉增加，给人员以明显的破坏预兆和较多的逃生时间。而少数“脆性结构”的“超筋截面”，破坏时是受压区砼首先压碎，破坏比较突然，没有明显的预兆。建筑物垮塌破坏的时间，是由失稳而超抗力的荷载增大和结构的塑性、流变性决定的，减小超抗力的荷载增值也是延长允许逃生时间的措施，因此施工过程中，应及时清运拆除的废渣，减小竖压荷载。逃生路线应越直、越短、越宽敞，实际的逃生时间才能越短。“九曲十八弯”的逃生路径、狭窄的逃生险道都是不可取的。挡道的丧失承重能力的墙应打掉，通道应三人以上同时通畅无碍，逃生平台要尽可能近。如建筑2把与安全平台的隔墙全部打掉，通道宽可自由通行10人以上，实际逃生时间缩短到2. k。
权利要求1.一种建、构筑物机械拆除安全动态监测报警系统，其特征在于，该系统包括安装在裂缝群两侧的采集裂缝处的张、闭量信号的位移传感器；将裂缝群的张、闭量信号值，换算成柱的弯曲变形值、悬臂梁的悬端下沉值或简支梁、连续梁的跨中下沉值的电阻应变仪；电阻应变仪连接一个或多个报警装置。
2.一种建、构筑物机械拆除安全动态监测报警系统，其特征在于，所述位移传感器、一个或多个报警装置通过多芯屏蔽线与电阻应变仪连接，在连接的线路上，所有电接点为焊接连接结构。
专利摘要本实用新型公开了一种建、构筑物机械拆除安全动态监测报警系统。通过安装在裂缝群两侧的位移传感器采集裂缝群的张、闭量信号；通过屏蔽线将采集的裂缝群的张、闭量信号，传输给电阻应变仪处理，裂缝群的张、闭量信号值，换算成柱的弯曲变形值、悬臂梁的悬端下沉值或简支梁、连续梁的跨中下沉值，电阻应变仪连接一个或多个报警装置。当应变仪所处理的某点信号超过该点的允许值(也称报警值)时，立即对该测点和波及的危险点发出报警信号。本实用新型可以解决传统的建筑物机械拆除作业中存在的安全监测方法落后、安全保证措施被动、安全保证效果差等技术问题。
文档编号G01B7/02GK202126241SQ20112018796
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月7日 优先权日2011年6月7日
发明者刘桢祥, 王镇城, 蒋加林, 许业伟, 陈焕波, 黎柏燕 申请人:汉通建设集团有限公司