一种适用于张弦木拱钢架混合结构的自适应滑移支架系统的制作方法

本发明属于大跨度空间结构工程施工，特别是涉及一种适用于张弦木拱钢架混合结构的自适应滑移支架系统。

背景技术：

1、张弦木拱钢架混合结构以上弦钢桁架、下弦胶合木拱、预应力钢拉索为核心受力体系，兼具轻量化、高刚度、绿色低碳及建筑美学优势，已成为大型体育场馆、会展中心等标志性建筑的主流屋盖形式，其中百米级速滑馆屋盖多采用此类结构，既满足大跨度受力需求，又契合超低能耗建筑设计理念。此类结构施工中，滑移支撑支架是核心辅助设备，主要用于木拱、钢桁架的高空组拼、定位及张拉过程中的临时支撑，其性能直接决定施工精度、效率及安全性。

2、目前，行业内普遍采用传统固定滑移支架或简易可调支架，结合台车滑移工艺开展施工，如部分速滑馆采用“台车滑移＋满堂支架法”完成屋盖施工，支架主要由滑移轨道、支撑立柱、固定顶托及操作平台组成，通过人工调节顶托高度实现初步定位，依靠台车带动支架整体滑移至施工工位。

3、在实际工程应用中，传统滑移支撑支架系统存在诸多技术缺陷，难以适配张弦木拱钢架混合结构的施工需求，具体如下：

4、（1）适配性差，无法匹配木拱曲率变化：张弦木拱多为变曲率弧形结构，传统支架顶托为固定平面结构，与木拱底部弧形面贴合不紧密，易出现局部受力集中，导致木拱表面损伤、支撑失稳，且无法适配不同曲率的木拱分段，通用性不足，难以满足多榀不同线形桁架的拼装需求；

5、（2）调节精度低，姿态控制难度大：传统支架多采用人工手动调节顶托高度，调节精度仅能达到厘米级，无法实现毫米级精准定位，且调节过程中难以同步控制支撑点的高程、倾角及水平位移，易引发支架倾斜、木拱拼装错台，尤其在大跨径结构中，误差会被逐级放大，影响屋盖线形精度；

6、（3）无自适应调节能力，荷载传递不均：施工过程中，支架需承受木拱自重、钢桁架焊接荷载、拉索张拉荷载及环境荷载（风荷载、温度变形），传统支架为刚性支撑，无法根据荷载变化及结构变形进行自适应调节，易出现部分支撑点脱空、部分支撑点过载的情况，导致荷载传递不均，进而引发支架变形、结构失稳风险；

7、（4）滑移与支撑协同性差，施工效率低：传统支架与滑移台车为分离式设计，滑移过程中需先拆除支撑约束，滑移到位后再重新调整支撑姿态，工序繁琐，且滑移过程中支架稳定性差，需额外设置临时固定装置，不仅增加了施工工序，还降低了施工效率，难以满足高强度施工调度需求；

8、（5）防护性能不足，安全隐患突出：传统支架的操作平台多为简易搭设，防护围栏高度不足、固定不牢固，且缺乏荷载监测及预警功能，当支架出现过载、倾斜等异常情况时，无法及时发出预警，易引发高空坠落、支架坍塌等安全事故，尤其在高空焊接作业中，还存在焊渣引燃木材的风险。

9、目前，国内外公开技术及专利中，尚未出现能够实现变曲率适配、毫米级精度调节、荷载自适应平衡及滑移-支撑协同的滑移支撑支架系统，现有支架均无法从根源上解决上述技术缺陷，难以满足国家级赛事场馆、超低能耗建筑对施工精度、安全及效率的严苛要求。为此，本发明提出一种适用于张弦木拱钢架混合结构的自适应滑移支撑支架系统，填补行业技术空白，解决传统支架的诸多痛点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于张弦木拱钢架混合结构的自适应滑移支架系统，通过滑移台车模块、自适应支撑模块、三维调节模块、智能监测预警模块和安全防护模块的具体结构设计，解决了上述背景技术中的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明为一种适用于张弦木拱钢架混合结构的自适应滑移支架系统，包括滑移台车模块、自适应支撑模块、三维调节模块、智能监测预警模块和安全防护模块；滑移台车模块包括轨道组件、台车主体及驱动机构，轨道组件采用p43钢轨与c20槽钢组合结构，p43钢轨通过码板与混凝土楼面的预埋件焊接固定。

4、自适应支撑模块包括支撑立柱、弧形自适应顶托及柔性缓冲层，支撑立柱底部与台车主体刚性连接，支撑立柱顶部与弧形自适应顶托连接；柔性缓冲层用于缓冲支撑力，避免木拱表面划伤及局部受力集中；弧形自适应顶托由弧形托板、角度调节轴及锁紧机构组成，弧形托板的曲率可根据木拱底部曲率进行适配调整，角度调节轴可实现0-15°范围内的角度微调，锁紧机构用于固定调整后的姿态。

5、三维调节模块包括电动调节机构、位移传感器及中央控制器，电动调节机构分别设置在支撑立柱的高程调节端、弧形顶托的角度调节端及台车的水平调节端；位移传感器分别安装在各调节端并实时采集调节数据，用于将数据传输至中央控制器，中央控制器用于接收位移传感器反馈数据，并控制电动调节机构完成姿态调节。

6、智能监测预警模块包括压力传感器、倾角传感器、风速传感器及声光预警器；压力传感器安装在支撑立柱底部，实时监测各支撑点的荷载大小；倾角传感器安装在支撑立柱中部，实时监测支架的倾斜角度；风速传感器安装在支架顶部，实时监测施工环境风速，当风速超过6级时自动发出预警；所有监测数据均传输至中央控制器，当数据超出预设安全阈值时，中央控制器控制声光预警器发出预警，同时暂停驱动电机及调节机构。

7、安全防护模块包括操作平台、防护围栏、防火设施及应急通道，操作平台与支撑立柱及台车主体刚性连接；防火设施包括三面挡火板、接火盆及干粉灭火器，挡火板设置在焊接作业区域，接火盆用于承接焊渣，干粉灭火器均匀布置在操作平台及台车周边。

8、本发明进一步设置为，所述台车主体采用型钢焊接框架结构，台车主体底部设置8个主动轮和16个从动轮，配备带自动驻停功能的精密伺服电机，设置16个夹轨器及16个楔形块，实现台车的抗风及纵向限位，台车主体通过与支撑立柱的刚性连接实现滑移与支撑的一体化联动。

9、本发明进一步设置为，所述支撑立柱采用高强度钢管焊接而成，根据施工高度需求设计可伸缩结构；所述柔性缓冲层采用橡胶垫包裹硬质木板制成，铺设在弧形托板表面，厚度为10-15 mm。

10、本发明进一步设置为，所述电动调节机构采用精密伺服电机驱动，实现高程、倾角、水平位移的精准调节，所述位移传感器实时采集调节数据的精度为±0.1 mm。

11、本发明进一步设置为，所述中央控制器采用plc控制系统，可预设调节参数，所述中央控制器采用自动或手动方式控制电动调节机构完成姿态调节，实现毫米级精准定位。

12、本发明进一步设置为，所述压力传感器的监测范围为0-500 kn，监测精度为±1kn；所述倾角传感器的监测范围为0-10°，监测精度为±0.1°；所述预设安全阈值包括荷载过载、支架倾斜超标、风速过大。

13、本发明进一步设置为，所述操作平台上铺设3 mm厚花纹钢板且满铺无空隙；所述防护围栏采用成品护栏，高度不低于1.2 m，底部设置18 cm高挡脚板，护栏立柱通过螺栓固定以避免滑移干涉。

14、本发明进一步设置为，所述干粉灭火器每5m设置1组，所述应急通道采用成品梯笼，梯笼立柱焊接于分配梁上，所述应急通道上设置临时支撑，在滑移前拆除以确保人员上下安全。

15、本发明具有以下有益效果：

16、本发明设计弧形自适应顶托结构，顶托采用可转动弧形托板，配合角度调节组件，能够根据木拱底部曲率自动调整贴合角度，实现“点对点”紧密贴合，同时配备柔性缓冲层，避免木拱表面损伤，适配不同的木拱分段，通用性强。

17、本发明构建“高程调节+倾角调节+水平调节”三维调节体系，采用电动精密调节机构，配合位移传感器实时反馈，调节精度可达±0.5mm，实现支撑姿态的精准控制，解决传统人工调节精度不足的问题。

18、本发明通过在支撑立柱底部设置压力传感器，实时监测各支撑点荷载，通过中央控制系统自动调节各支撑点的支撑力，实现荷载均匀分配，当出现荷载过载或脱空时，自动发出预警并完成自适应调整，避免支架变形及结构失稳。

19、本发明将支架与滑移台车集成设计，支架底部与滑移台车刚性连接，滑移过程中可保持支撑姿态稳定，无需拆除支撑约束，滑移到位后可快速完成姿态精调，实现滑移与支撑的无缝协同，大幅提升施工效率。

20、本发明通过集成姿态监测、荷载监测、风速监测及消防防护系统，实时采集支架倾斜角度、荷载大小、环境风速等数据，当数据超出安全阈值时自动发出声光预警，同时配备防火挡火板、接火盆等防护设施，杜绝安全隐患。