装配式重型厂房结构智能监控与自调节系统、装配式重型厂房结构体系
| 专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN202411118467.6 | 申请日 | 2024-08-15 |
| 公开(公告)号 | CN118654731B | 公开(公告)日 | 2024-11-12 |
| 申请人 | 中国船舶集团国际工程有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 兰涛; 薛辰; 秦广冲; 李然; 高睿祥; 刘鑫; 李泽旭; 郭妍; 张晓巍; | 第一发明人 | 兰涛 |
| 权利人 | 中国船舶集团国际工程有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 中国船舶集团国际工程有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：北京市 | 城市 | 当前专利权人所在城市：北京市朝阳区 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：北京市朝阳区双桥中路北院1号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：100121 |
| 主IPC国际分类 | G01D21/02 | 所有IPC国际分类 | G01D21/02 ; F24F11/64 ; F24F11/52 ; F24F11/89 ; E04H5/02 ; E04H9/02 ; E04B1/98 ; B66C6/00 ; F24F110/65 |
| 专利引用数量 | 3 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 11 | 专利文献类型 | B |
| 专利代理机构 | 北京知寻专利商标代理事务所 | 专利代理人 | 付怀; |
| 摘要 | 本 发明 涉及一种装配式重型厂房结构智能监控与自调节系统、装配式重型厂房结构体系。智能监控与自调节系统包括智能健康监测预警系统和自调节保护系统，其中：智能健康监测预警系统包括：数据监测模 块 ，用于监测重型厂房关键结构部位的应 力 和位移数据，以及特殊车间室内的空气场数据； 信号 报警模块，当监测数据超过预设的安全 阈值 时，发出警报，同时触发自调节保护系统；自调节保护系统包括：结构自调节模块和室内空气场自调节模块。本发明通过智能健康监测预警系统实时监测重型厂房构件内力和车间内空气场，当关键参数超出阈值即触发厂房自调节保护机制，通过灵活调节结构构件优化整体结构受力状态，启动空气场调节装置精确调控车间内的环境条件，从而确保厂房内部环境的 稳定性 与安全性。 | ||
| 权利要求 | 1.一种装配式重型厂房结构智能监控与自调节系统，其特征在于，包括智能健康监测预警系统和自调节保护系统，其中： |
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| 说明书全文 | 装配式重型厂房结构智能监控与自调节系统、装配式重型厂房结构体系 技术领域[0001] 本发明涉及重型厂房领域，尤其是厂房的智能监控技术，具体涉及一种装配式重型厂房结构智能监控与自调节系统、装配式重型厂房结构体系。 背景技术[0002] 重型厂房具有承载力大、整体刚度大、抗震性能好等优点，在高端装备制造业中得到普遍应用。但目前在重型厂房的建设阶段，构件连接主要依托现场焊接，整体装配率较 低，导致施工效率低下；其次，一旦重型厂房主体结构施工完毕，将不能根据外部环境、内部 受力和实际需求进行调节，尤其当遭遇龙卷风、强降雪等极端天气时，厂房只能依靠自身强 度抵抗，主体结构将无法灵活应对，结构受损后还需要进一步的修复和加固，致使投入成本 增加；另外，重型厂房中一些特殊使用需求工作车间，例如清洁车间和焊接车间，当空气中 尘粒数和有害气体浓度超标，如处理不及时，会导致仪器设备产品受损，人体健康也会受到 威胁，同时目前大多的预警系统警报之后后主要依靠人工响应，相比程序控制，响应速度较 慢。 [0003] 基于上述问题，亟需提出一种新型装配式重型厂房结构体系及配套的智能监测预警和自调节系统，实时监测厂房各关键参数并及时发出警报，提升厂房的防灾预警能力，同 时联动厂房内部各主要部件，灵活调节，智能调控，及时响应，共同提升厂房主体结构、设备 及人员的安全性。 发明内容[0004] 鉴于现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种装配式重型厂房结构智能监控与自调节系统，通过智能健康监测预警系统实时监测重型厂房构件内力和车间内空气 场，当关键参数超出阈值即启动警报系统，进一步触发厂房自调节保护机制，通过灵活调节 结构构件优化整体结构受力状态，启动空气场调节装置精确调控车间内的环境条件，从而 确保厂房内部环境的稳定性与安全性，使厂房处于正常使用状态。 [0005] 本发明的技术方案如下： [0006] 本发明首先提供一种装配式重型厂房结构智能监控与自调节系统，包括智能健康监测预警系统和自调节保护系统，其中： [0007] 所述智能健康监测预警系统适于对重型厂房关键结构部位的应力‑位移进行实时监测，以及对重型厂房特殊车间室内的空气场进行实时监测，并进行预警，包括： [0008] 数据监测模块，用于监测重型厂房关键结构部位的应力和位移数据，以及特殊车间室内的空气场数据； [0010] 所述自调节保护系统适于当监测数据超过安全阈值并发出警报后自动启动相应部位的调节装置，包括： [0011] 结构自调节模块，用于对重型厂房关键结构进行调节，使其处于最佳受力和变形状态； [0012] 室内空气场自调节模块，用于对重型厂房特殊车间室内的空气场进行调节，使其符合规定要求。 [0013] 在一些实施例中，所述结构自调节模块包括： [0014] 可升降式多肢柱双层复合肩梁，用于支撑重型厂房的吊车梁，并可调节吊车梁至不同高度； [0016] 自复位可调节式消能抗震插入式柱脚，用于降低结构在地震作用下的损伤和破坏，且能够自动复位； [0017] 可调控预应力吊车梁，能够自动调节吊车梁内部应力，优化结构受力和变形。 [0018] 在一些实施例中，所述可升降式多肢柱双层复合肩梁包括： [0019] 边柱屋盖肢，用于支撑厂房屋盖； [0020] 边柱上吊车肢，设置于所述边柱屋盖肢内侧以支撑边柱上层吊车梁； [0021] 边柱下吊车肢，设置于所述边柱上吊车肢内侧以支撑边柱下层吊车梁； [0022] 第一边柱吊车梁平台，设置于所述边柱上吊车肢上； [0023] 第二边柱吊车梁平台，设置于所述边柱下吊车肢上，并且所述第二边柱吊车梁平台安装有液压伺服系统，所述液压伺服系统支撑边柱吊车梁，以调节边柱吊车梁的高度； [0024] 控制盒，与所述液压伺服系统连接，用于当监测到边柱应力信号超出阈值时自动控制所述液压伺服系统调节边柱吊车梁位置下降至合理高度；和/或， [0025] 中柱屋盖肢，用于支撑厂房屋盖； [0026] 两个中柱吊车肢，设置于所述中柱屋盖肢两侧以支撑中柱吊车梁； [0027] 第一中柱吊车梁平台，设置于其中一个所述中柱吊车肢上； [0028] 第二中柱吊车梁平台，设置于其中另一个所述中柱吊车肢上，并且所述第一中柱吊车梁平台和第二中柱吊车梁平台的至少一者安装有液压伺服系统，所述液压伺服系统支 撑中柱吊车梁，以调节中柱吊车梁的高度； [0029] 控制盒，与所述液压伺服系统连接，用于当监测到中柱应力信号超出阈值时自动控制所述液压伺服系统调节中柱吊车梁位置下降至合理高度。 [0030] 在一些实施例中，所述边柱上吊车肢在朝向所述第二边柱吊车梁平台的一侧设置有回扣式导轨槽，所述液压伺服系统借助一钢盖板支撑边柱下层吊车梁，并且所述钢盖板 侧边设置有限位回扣卡接于所述回扣式导轨槽，以在液压伺服系统调节边柱下层吊车梁高 度时沿所述回扣式导轨槽上下滑动；和/或， [0031] 所述中柱屋盖肢在朝向所述第一中柱吊车梁平台和第二中柱吊车梁平台的至少一侧设置有回扣式导轨槽，所述液压伺服系统借助一钢盖板支撑中柱吊车梁，并且所述钢 盖板侧边设置有限位回扣卡接于所述回扣式导轨槽，以在液压伺服系统调节中柱吊车梁高 度时沿所述回扣式导轨槽上下滑动。 [0032] 在一些实施例中，所述自复位可调节式柱间耗能支撑中心设置粘弹性耗能节点，包括： [0033] 中心粘弹性阻尼块，布置于第一支撑和第二支撑的中心交叉节点并分别与第一支撑和第二支撑连接固定； [0034] 远端粘弹性阻尼块，至少分别布置于所述第一支撑和第二支撑上远离所述中心粘弹性阻尼块的一侧，并分别与第一支撑和第二支撑连接固定； [0037] 在一些实施例中，所述自复位可调节式消能抗震插入式柱脚包括： [0039] 盖板，预先套设固定于格构柱上并高出基础顶面预定距离； [0040] 无粘结预应力筋，沿厂房弱轴方向在每根格构柱两侧各设置一根，下端预先与所述柱底板焊接固定，上端穿出所述盖板锚固并能够张拉调节。 [0041] 在一些实施例中，所述可调控预应力吊车梁包括： [0042] 吊车梁本体，为工字形变截面吊车梁； [0043] 记忆合金弹簧，分别沿工字形变截面吊车梁的上下翼缘内侧布置，两端拉结固定； [0045] 在一些实施例中，所述记忆合金弹簧分段布置，在工字形变截面吊车梁上至少分为两端的变截面段以及中部的等截面段，各段记忆合金弹簧的两端连接于腹板加劲板上。 [0046] 在一些实施例中，所述室内空气场自调节模块包括： [0048] 洁净车间空气调节单元，位于洁净车间内部，当粒子浓度超过阈值发出警报并显示污染源位于室内，则控制车间内空气过滤系统将洁净度控制在合理范围内； [0049] 焊接车间空气调节单元，位于焊接车间内部，当有害气体浓度超过标准值，则控制车间内空气循环系统排出有害气体并进入新鲜空气。 [0050] 本发明进一步提供一种装配式重型厂房结构体系，包括前述的智能监控与自调节系统。 [0051] 本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明提出的一种装配式重型厂房结构智能监控与自调节系统，通过智能健康监测预警系统和自调节保护系统，可实时监测厂房结 构及空气场安全状况并及时预警，触发厂房自调节系统自动调节其结构内力和室内空气 场，提升了重型厂房的稳定性、安全性和灵活性。通过这样的调控机制，结构能在使用过程 中始终保持最佳的受力状态，即使面对极端天气、地震等自然灾害的挑战，厂房也能通过自 适应调节来应对变化，保证整体结构的稳定性和安全性。具体而言，至少可得到以下有益效 果： [0052] 本发明中，智能健康监测预警系统与自调节保护系统之间联动调控，智能健康监测预警系统发出警报后触发自调节保护系统自动调节厂房结构内力和车间室内空气场，可 实现厂房结构及车间室内空气场的自动监测、自动预警和自动调节，装配式重型厂房结构 体系具有自调节保护机制。 [0053] 本发明中，智能健康监测预警系统会对重型厂房主体结构各关键构件如吊车梁、柱、柱间支撑等，进行实时应力‑位移数据的监测，并对特殊使用功能厂房车间的空气场重 要参数进行实时监测，比如焊接车间有害气体浓度、洁净车间清洁度等，适用于拥有不同车 间的重型厂房的整体调控。 [0054] 本发明中，可升降式多肢柱双层复合肩梁，双层肩梁能够支撑双层吊车，并且可通过控制液压装置调节吊车梁至不同高度，同时可以调整吊车肢的柱顶高度来减小格构柱的 柱顶、柱脚应力，优化重型厂房整体受力分布，满足正常使用需求。 [0055] 本发明中，自复位可调节式柱间耗能支撑，当柱间支撑受到水平外力，柱间支撑的粘弹性耗能节点的高强记忆弹簧和阻尼块可以通过摩擦和形变来吸收和耗散能量，当外力 消失后，弹簧将恢复至初始应力状态，进一步地，粘弹性耗能节点的高强记忆弹簧可通过调 控温度来精确控制其伸缩量，进而调控构件处于弹性阶段，构件内力处于最佳受力状态，该 构件可在厂房产生位移运动时起到减震和降噪的作用，被动调节和主动调节相结合共同提 升构件的整体承载能力，同时可拆卸，可重复利用，节能环保。 [0056] 本发明中，自复位可调节式消能抗震插入式柱脚，由于体外无粘结预应力筋的存在，可在整体结构发生位移时以自身的预拉力与外力相抵消，实现柱脚自动复位，降低结构 在地震作用下的损伤和破坏，进一步地可通过应力监测的实时数据，根据需求调控预应力 筋的预拉力。 [0057] 本发明中，可调控预应力吊车梁，在吊车梁腹板两侧分段布置记忆合金弹簧，不破坏原有结构，可根据应力监测数据，通过精确控制温度来精确控制其伸缩量，进而调节吊车 梁内部应力，优化结构受力和变形，同时可根据不同分区的具体受力分段调控该位置的预 应力，实现对构件内力的精确调控，该构件拆卸方便，可重复利用。 [0058] 本发明中，洁净车间空气调节单元，该模块位于洁净车间内部，当粒子浓度超过阈值发出警报并显示为污染源位于室内，则由程序控制该车间内高效颗粒空气过滤系统根据 需要加大换气次数，尽快将车间内的污染空气排出去，同时让新鲜洁净的空气进入，从而降 低粒子浓度，将洁净度控制在合理范围内，为高精度设备的正常运行提供保障。 [0059] 本发明中，焊接车间空气调节单元，该模块位于焊接车间内部，当有害气体浓度超过标准值，则由程序控制该车间内空气循环系统根据需要加大换气次数，尽快将车间内的 有害气体排出去，让新鲜洁净的空气进入，同时控制可燃气体管道阀门关闭，停止供应，以 此保障工作人员的生命安全，避免厂房发生意外爆炸。 [0061] 为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅 仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图引申获得其它的实施附图。 [0062] 本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的 实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功 效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。 [0063] 图1示例性示出本发明实施例的智能健康监测预警系统与自调节保护系统结构框图； [0064] 图2示例性示出本发明实施例的智能健康监测预警系统、自调节保护系统和远程监控与管理系统的联动关系示意图； [0065] 图3‑1示例性示出本发明实施例所监测得到的某测点位置处应力‑时间曲线图； [0066] 图3‑2示例性示出本发明实施例所监测得到的某测点位置处位移‑时间曲线图； [0067] 图4‑1示例性示出本发明实施例的可升降式多肢柱双层复合肩梁结构示意图（边柱）； [0068] 图4‑2示例性示出本发明实施例的可升降式多肢柱双层复合肩梁结构示意图（中柱）； [0069] 图5示例性示出本发明实施例的可升降式多肢柱双层复合肩梁局部放大结构示意图； [0070] 图6‑1示例性示出本发明实施例的自复位可调节式柱间耗能支撑结构示意图（正面）； [0071] 图6‑2示例性示出本发明实施例的自复位可调节式柱间耗能支撑结构示意图（背面）； [0072] 图7示例性示出本发明实施例的自复位可调节式消能抗震插入式柱脚结构示意图； [0073] 图8示例性示出本发明实施例的可调控预应力吊车梁结构示意图； [0074] 图9示例性示出本发明实施例的装配式重型厂房结构体系结构示意图。 [0075] 图中标记： [0076] 边柱1，中柱2，第一支撑3，第二支撑4； [0077] 可升降式多肢柱双层复合肩梁10，边柱屋盖肢110，边柱上吊车肢111，边柱下吊车肢112，第一边柱吊车梁平台113，第二边柱吊车梁平台114，回扣式导轨槽115，中柱屋盖肢 120，中柱吊车肢121，第一中柱吊车梁平台122，第二中柱吊车梁平台123，中柱牛腿124，液 压伺服系统130，钢盖板131，限位回扣132，控制盒140； [0078] 自复位可调节式柱间耗能支撑20，中心粘弹性阻尼块210，远端粘弹性阻尼块220，高强记忆弹簧230，温度控制器Ⅰ240，限位绷带250，锚栓260。 [0079] 自复位可调节式消能抗震插入式柱脚30，柱底板310，盖板320，无粘结预应力筋330； [0080] 可调控预应力吊车梁40，吊车梁本体410，上翼缘411，下翼缘412，腹板413，变截面腹板413’，弯钩414，记忆合金弹簧420，温度控制器Ⅱ430，导管440。 [0081] 图中相同或对应的标记表示相同或对应的部分。 具体实施方式[0082] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例作进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本 发明，但并不作为对本发明的限定。 [0083] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内 部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情 况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0084] 应当理解，术语“包括/包含”、“由……组成”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要 时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固 有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。 [0085] 还需要理解，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示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装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或 操作，不能理解为对本发明的限制。 [0086] 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。 [0087] 鉴于重型厂房的特殊性和重要性，本发明提出一种新型装配式重型厂房结构体系配套的智能监测预警和自调节系统，实时监测厂房各关键参数并及时发出警报，提升厂房 的防灾预警能力，同时联动厂房内部各主要部件，灵活调节，智能调控，及时响应，共同提升 厂房主体结构、设备及人员的安全性。 [0088] 以下结合较佳的实施方式对本发明的实现进行详细的描述。 [0089] 如图1所示的结构框图，本发明提供的装配式重型厂房结构智能监控与自调节系统，主要包括智能健康监测预警系统和自调节保护系统两大系统，其中智能健康监测预警 系统对重型厂房主体结构各关键构件进行实时应力‑位移数据的监测，并对厂房车间内有 害气体浓度及洁净车间的清洁度进行实时监测（监测位置不同），并能够在监测数据超过安 全阈值时发出警报信号，自调节保护系统适于当监测数据超过安全阈值并发出警报后自动 启动相应部位的调节装置。智能健康监测预警系统同时可以将监测数据和警报信号一同传 递至远程监控与管理系统，通常情况下智能健康监测预警系统发出预警信号后将触发自调 节保护系统自动调节厂房结构和空气场，也可以通过实时监测数据通过远程监控与管理系 统手动调节，如图2所示。 [0090] 参见图1，智能健康监测预警系统首先包括数据监测模块，容易理解，数据监测模块用于监测重型厂房关键结构部位的应力和位移数据，以及特殊车间室内的空气场数据， 并将监测数据信号传输至数据采集模块。 [0091] 在本发明实施例中，数据监测模块在监测重型厂房关键结构部位的应力和位移数据时采用应力‑位移集成监测单元，包括应变仪和位移传感器，可以设置在重型厂房关键结 构构件上，如柱脚、柱间支撑、吊车梁等，接收实时的应力和位移数据，将数据信号传输给数 据采集模块。数据监测模块在监测特殊车间室内的空气场数据时采用室内空气场监测单 元，可以设置在对空气场有特殊要求的车间室内，例如洁净车间室、焊接工作车间等，将室 内尘埃粒子浓度检测仪、气体检测仪，空气场温度、湿度、气压传感器等实时监测的空气场 数据信号传输至数据采集模块。 [0092] 智能健康监测预警系统还包括数据采集模块，容易理解，数据采集模块用于接收并整合监测数据，传输至数据处理分析模块。数据采集模块接收、记录和存储应力‑位移集 成监测单元、室内空气场监测单元传输过来的数据信号，整合数据，传输到数据处理分析模 块。 [0093] 智能健康监测预警系统还包括数据处理分析模块，容易理解，数据处理分析模块用于对监测数据进行处理和分析，提取关键信息。数据处理分析模块接收到数据后，对数据 进行必要的预处理，进行数据滤波、去噪等，利用预设的公式和算法对数据进行分析和处 理，提取应力、位移的变化趋势、极值等关键信息，并绘制曲线图，如图3‑1、3‑2所示，由变化曲线能够直观看出变化趋势、极值等关键信息。 [0094] 智能健康监测预警系统还包括信号报警模块，容易理解，信号报警模块设定有各监测数据的安全阈值，当监测数据超过预设的安全阈值时，发出警报，同时触发自调节保护 系统。信号报警模块将处理后的数据通过显示输出设备呈现给用户，以便用户实时了解监 测对象的应力、位移，室内粒子和气体浓度等，根据监测对象的安全标准和实际情况，设定 各参数的安全预警阈值，当监测数据超过预设的安全阈值时，系统会发出报警信号，提醒用 户采取相应的措施，同时触发自调节保护系统。 [0095] 继续参见图1，自调节保护系统主要包括：结构自调节模块，室内空气场自调节模块。容易理解，结构自调节模块用于对重型厂房关键构件进行调节，优化整体结构内部受 力，使整体厂房处于正常使用状态；室内空气场自调节模块用于对重型厂房特殊车间室内 的空气场进行调节，使其符合规定要求。 [0096] 在本发明实施例中，结构自调节模块首先包括可升降式多肢柱双层复合肩梁，用于支撑重型厂房的吊车梁，并可调节吊车梁至不同高度。采用可升降式多肢柱双层复合肩 梁，能够支撑双层吊车。 [0098] 如图4‑1所示，本发明实施例提供一种可升降式多肢柱双层复合肩梁10，位于边柱1上，包括：边柱屋盖肢110，边柱上吊车肢111，边柱下吊车肢112，第一边柱吊车梁平台113，第二边柱吊车梁平台114，以及控制盒140。 [0099] 本发明实施例中，边柱1较佳的采用钢管混凝土柱，每一组边柱1在横向上由两根钢管混凝土柱合为一体形成双肢柱，左边一肢和右边一肢两根钢管混凝土柱的柱顶焊接有 钢板，钢板将两根钢管混凝土柱在柱顶连结起来，并支撑吊车梁平台。需要说明的是，以上 以两肢柱进行示例性说明，钢管混凝土柱具体需要多大截面，以及使用两肢柱、三肢柱还是 四肢柱需要根据具体工程实际情况做相应的计算得到。 [0100] 边柱屋盖肢110为双肢边柱的外边柱，可由边柱1向上伸出形成，与边柱1为一体结构。边柱屋盖肢110用于在厂房横向（即弱轴）的两侧边缘支撑厂房屋盖，如图9所示，例如通 过支撑厂房横梁的两端来支撑屋盖。 [0101] 边柱上吊车肢111设置于边柱屋盖肢110内侧以支撑边柱上层吊车梁；边柱下吊车肢112设置于边柱上吊车肢111内侧以支撑边柱下层吊车梁，所谓内侧即朝向厂房内的一 侧。具体的，边柱上吊车肢111由水平和竖向钢板、肋板组合焊接，形成边柱高跨吊车肢，用 于支撑边柱上层吊车梁；边柱下吊车肢112由双肢边柱的内边柱形成，形成边柱低跨吊车 肢，用于支撑边柱下层吊车梁，如图9所示。 [0102] 继续参见图4‑1，第一边柱吊车梁平台113设置于边柱上吊车肢111上，第二边柱吊车梁平台114设置于边柱下吊车肢112上，第二边柱吊车梁平台114的高度低于第一边柱吊 车梁平台113，第一边柱吊车梁平台113作为双层复合肩梁的上层肩梁，用于支撑上层吊车， 第二边柱吊车梁平台114作为双层复合肩梁的下层肩梁，用于支撑下层吊车，形成双层复合 肩梁以支撑双层吊车。 [0103] 本发明中，在第二边柱吊车梁平台114安装有液压伺服系统130，液压伺服系统130支撑其中一个边柱吊车梁，以调节边柱吊车梁的高度。 [0104] 本发明还设置有控制盒140，控制盒140与液压伺服系统130通过导线连接，用于当监测到边柱应力信号超出阈值时控制液压伺服系统130调节边柱吊车梁位置下降至合理高 度，减小柱端内力。控制盒140例如可设置在第二边柱吊车梁平台114或第一边柱吊车梁平 台113的适当位置，控制盒140内部带有应力/位移检测单元，能够检测数据并通过导线与液 压伺服系统130连接，如图4‑1中设置在第一边柱吊车梁平台113与第二边柱吊车梁平台114 之间，并通过预设导管，导线穿设在导管中形成保护。 [0105] 在本发明实施例中，参见图4‑1和图5，在第一边柱吊车梁平台113的适当位置，例如在朝向第二边柱吊车梁平台114的一侧竖向边缘设置有导轨槽，较佳的采用回扣式导轨 槽115，在朝向第二边柱吊车梁平台114的一侧竖向边缘对称设置两条，液压伺服系统130顶 部设置一钢盖板131，由钢盖板131支撑边柱吊车梁，当液压伺服系统130提升或降低高度 时，钢盖板131随之升降，并且钢盖板131朝向第二边柱吊车梁平台114的一侧边缘设置有卡 扣，卡扣对应设置为限位回扣132，限位回扣132卡接于回扣式导轨槽115，如此以便在液压 伺服系统130调节边柱吊车梁高度时能够顺利上下滑动。 [0106] 液压伺服系统130可采用通用型液压伺服系统，主体结构采用一液压升降装置，例如液压油缸，根据具体厂房的设计要求选择符合承载力要求的升降装置。控制盒140可连接 至数据处理分析模块再由电脑终端的输出设备集中处理。 [0107] 又如图4‑2所示，本发明实施例提供另一种可升降式多肢柱双层复合肩梁10，位于中柱2上，包括：中柱屋盖肢120，中柱吊车肢121，第一中柱吊车梁平台122，第二中柱吊车梁 平台123，以及控制盒140。 [0108] 本发明实施例中，中柱2较佳的采用钢管混凝土柱，每一组中柱2在横向上由四根钢管混凝土柱合为一体形成四肢柱，左边两肢和右边两肢四钢管混凝土柱的柱顶焊接钢 板，钢板将四根钢管混凝土柱在柱顶连结起来，并支撑吊车梁平台。中柱2可以在厂房的横 向上根据需要设置一组或多组，形成两跨或多跨厂房。 [0109] 中柱屋盖肢120位于双肢中柱的两中柱之间，为钢板和肋板组合焊接形成的箱型截面柱，箱型截面柱在两根钢管混凝土柱之间向上延伸。中柱屋盖肢120用于在厂房横向 （即弱轴）的中部支撑厂房屋盖，如图9所示，例如通过支撑厂房横梁的中部来支撑屋盖。 [0110] 中柱吊车肢121用于支撑中柱吊车梁平台，中柱吊车肢121具有两个，分别由四肢柱的左边两肢和右边两肢形成，两个中柱吊车肢121高度可相同或不同。 [0111] 在本发明实施例中，继续参见图4‑2，第一中柱吊车梁平台122位于其中一个中柱吊车肢121上，第二中柱吊车梁平台123位于其中另一个中柱吊车肢121上，第一中柱吊车梁 平台122与第二中柱吊车梁平台123的高度可相同或不同，高度不同时形成双层复合肩梁以 支撑双层吊车。 [0112] 需要说明的是，对于厂房横向（即弱轴）方向上的每一跨，边柱和中柱的液压伺服系统应对应，二者高度应一致，具体来说，在厂房的任意一侧，该侧第二边柱吊车梁平台114 上具有液压伺服系统130，则与之对应的第一中柱吊车梁平台122或第二中柱吊车梁平台 123上也应当具有液压伺服系统130，且二者高度应当相同，如此能够同时从两端升高或降 低吊车梁，确保吊车梁两端高度保持一致。 [0113] 本发明中，在第一中柱吊车梁平台122和第二中柱吊车梁平台123安装有液压伺服系统130，液压伺服系统130支撑其中一个中柱吊车梁，以调节中柱吊车梁的高度。 [0114] 在中柱吊车梁平台同样设置有控制盒140，控制盒140与液压伺服系统130通过导线连接，用于当监测到中柱应力信号超出阈值时控制液压伺服系统130调节中柱吊车梁位 置下降至合理高度，减小柱端内力。控制盒140设置方式可与边柱相同。 [0115] 另外，继续参见附图4‑2，可进一步在中柱屋盖肢120上布置牛腿，例如在中柱屋盖肢120的两侧对称布置两个中柱牛腿124，两个中柱牛腿124分别位于第一中柱吊车梁平台 122和第二中柱吊车梁平台123的上方，如此在中柱2处可布置双层吊车梁，每侧均可支撑双 层吊车，满足不同高度吊车布设需求。 [0116] 在本发明实施例中，参见图4‑2并结合图5，中柱屋盖肢120在朝向第一中柱吊车梁平台122和第二中柱吊车梁平台123的至少一侧边缘设置有导轨槽，较佳的采用回扣式导轨 槽115，在朝向第一中柱吊车梁平台122或第二中柱吊车梁平台123一侧的竖向边缘对称设 置两条，液压伺服系统130顶部设置一钢盖板131，由钢盖板131支撑中柱吊车梁，并且钢盖 板131朝向中柱屋盖肢120的一侧边缘设置有卡扣，卡扣对应设置为限位回扣132，限位回扣 132卡接于回扣式导轨槽115，如此以便在液压伺服系统130调节中柱吊车梁高度时能够顺 利上下滑动。 [0117] 在本发明实施例中，结构自调节模块还包括自复位可调节式柱间耗能支撑20，连接纵向的两个格构柱，参见图9，用于耗散地震和振动能量，使之处于弹性阶段和最佳受力 状态。柱间支撑应布置在厂房长度方向的跨中或1/3位置处。 [0118] 参见图6‑1、图6‑2，本发明提供一种自复位可调节式柱间耗能支撑20的具体结构，自复位可调节式柱间耗能支撑20主体结构具有两个交叉布置的第一支撑3和第二支撑4，第 一支撑3和第二支撑4的两端分别连接纵向的两个格构柱，交叉的中心设置粘弹性耗能节 点，粘弹性耗能节点主要包括：中心粘弹性阻尼块210，远端粘弹性阻尼块220，以及高强记 忆弹簧230。 [0119] 具体的，中心粘弹性阻尼块210布置于第一支撑3和第二支撑4的中心交叉节点并在其下部分别与第一支撑3和第二支撑4连接固定，在其上部与第一支撑3和第二支撑4不连 接。 [0120] 远端粘弹性阻尼块220至少分别布置于第一支撑3和第二支撑4上远离中心粘弹性阻尼块210的一侧，例如图中设置在交叉节点的上方，并分别与第一支撑3和第二支撑4连接 固定。 [0121] 高强记忆弹簧230布置于中心粘弹性阻尼块210与远端粘弹性阻尼块220之间，两端分别与二者连接固定。弹簧两端与阻尼块螺栓连接，阻尼块内有螺纹，弹簧头部旋转进 入。高强记忆弹簧230应根据设计需求选用不同的承载能力，本发明实施例的弹簧容许荷载 应不小于柱间支撑在最不利荷载下的内力值，轻型柱间支撑可选用5‑20kN，中型30‑100kN， 重型200kN。 [0122] 第一支撑3和第二支撑4可采用槽钢、工字钢、钢管等结构，与交叉节点相匹配，中心粘弹性阻尼块210设计为X型或十字型，例如内嵌在槽钢中，两翼缘和腹板分别与槽钢的 翼缘和腹板通过锚栓260连接固定。中心粘弹性阻尼块210与远端粘弹性阻尼块220阻尼材 料为粘弹性材料，例如可以是橡胶，以消能减震。 [0123] 由于中心粘弹性阻尼块210在其上部与第一支撑3和第二支撑4不连接，高强记忆弹簧230与中心粘弹性阻尼块210的上部连接的一端增设限位绷带250，只通过限位绷带250 固定阻尼块的移动方向，防止中心粘弹性阻尼块210脱落，限位绷带250与第一支撑3和第二 支撑4也通过锚栓260连接固定，限位绷带250例如可以是一块细窄形的钢片，形状为矩形或 槽型，用于对中心粘弹性阻尼块210进行限位。 [0124] 进一步的，粘弹性耗能节点还包括温度控制器Ⅰ240，温度控制器Ⅰ240例如可以固定在中心粘弹性阻尼块210上或者被嵌入在中心粘弹性阻尼块210中，内部预留导管用于穿 设导线，通过导线与高强记忆弹簧230连接，用于当监测到应力信号超出阈值时通过调控弹 簧温度来精确控制弹簧的伸缩量，使得构件内力处于最佳受力状态。 [0125] 自复位可调节式柱间耗能支撑20节点两端分别连接第一支撑3的两端和第二支撑4的两端，柱间支撑与地面夹角范围应控制在45 55度之间，（夹角不能太大或太小，否则可 ~ 能会导致底部两钢构件产生碰撞）如果夹角小于45度，即高大厂房，可以采取分层方法布置 两层或三层，满足角度的需求。 [0126] 在初始状态时调节高强记忆弹簧处于零应力状态，当有风荷载、刹车荷载、地震荷载等水平力传来时，将启动被动式调节装置，高强记忆弹簧和阻尼块可以通过摩擦和形变 来吸收和耗散能量，当外力消失后，弹簧将恢复至初始应力状态。同时粘弹性耗能节点的高 强记忆弹簧可通过调控温度来精确控制其伸缩量，继而调控结构内力，消除节点应力，如此 也可避免因内力过大导致弹簧超载破坏，保持弹簧在容许荷载范围内，提升构件的整体承 载能力，被动调节和主动调节相结合共同提升构件的整体承载能力。另外，耗能节点可拆 卸，可重复利用。另外，高强记忆弹簧能起到传统机构中的传感、驱动和传递三个系统的功 能作用，动作不受温度以外的环境或气氛影响，耐磨、耐蚀性能好，温度滞后小、控温精确可 靠，寿命长，经抗疲劳度大于数十万次。 [0127] 在本发明实施例中，结构自调节模块还包括自复位可调节式消能抗震插入式柱脚30，用于降低结构在地震作用下的损伤和破坏，且能够自动复位。 [0128] 参见图7，本发明提供一种自复位可调节式消能抗震插入式柱脚30的具体结构，自复位可调节式消能抗震插入式柱脚30主要包括：柱底板310，盖板320，以及无粘结预应力筋 330。 [0129] 具体的，如图7所示，柱脚基础采用杯口独立基础，格构柱（边柱1和中柱2）预埋在杯口中，柱底板310采用一方形或圆形钢板，中间预设圆形通孔，预先套设固定于格构柱柱 底，与格构柱焊接固定； [0130] 盖板320同样采用一方形或圆形钢板，中间预设圆形通孔，预先套设固定于格构柱上，与格构柱焊接固定； [0131] 无粘结预应力筋330沿厂房弱轴方向在每根格构柱两侧各设置一根，下端预先与柱底板310焊接固定，上端穿出盖板320并锚固以便于张拉调节。无粘结预应力筋330安装完 成后，杯口中二次浇筑混凝土，二次浇筑填满格构柱柱底的杯口，形成为刚接状态。 [0132] 需要说明的是，盖板320需高出基础顶面预定距离，漏出地面，使得无粘结预应力筋330长度应大于钢管混凝土柱的埋入深度，上端露出地面，方便锚固和张拉调节。 [0133] 自复位可调节式消能抗震插入式柱脚借助对无粘结预应力筋进行预张拉，可减小弱轴方向的位移，提升柱节点承载力，满足强节点弱构件的基本原则。 [0134] 在本发明实施例中，结构自调节模块还包括可调控预应力吊车梁40，能够自动调节吊车梁内部应力，优化结构受力和变形。 [0135] 参见图8，本发明提供一种可调控预应力吊车梁40的具体结构，可调控预应力吊车梁40主要包括：吊车梁本体410，记忆合金弹簧420。在吊车梁腹板两侧布置记忆合金弹簧， 不破坏原有结构，通过精确控制温度来精确控制其伸缩量，进而调节吊车梁内部应力，优化 结构受力和变形。 [0136] 具体的，如图8所示，吊车梁本体410为工字形变截面吊车梁，工字形变截面吊车梁具有上翼缘411、下翼缘412以及腹板413，由于是变截面吊车梁，腹板413两端形成变截面腹 板413’。 [0137] 记忆合金弹簧420在吊车梁本体410上布置两道，一道沿上翼缘411下方布置，一道沿下翼缘412上方布置，弹簧的走向与上下翼缘一致，弹簧两端拉结固定。具体的，可在吊车 梁本体410的两端预先焊接弯钩414，记忆合金弹簧420的两端拉结在弯钩414上。容易理解， 记忆合金弹簧420在腹板两侧对称布设。 [0138] 由于是变截面吊车梁，记忆合金弹簧420在吊车梁本体410上分段布置，如图8，至少分为两端的变截面段以及中部的等截面段，中部的等截面段还可根据吊车梁的长度采用 一段或者多段形式，通常一段即可满足要求。 [0139] 记忆合金弹簧420的两端通过弯钩414拉结连接固定，具体可在腹板413上焊接腹板加劲板，至少应当在腹板的变截面处焊接腹板加劲板，以及在吊车梁本体410的两端，也 就是变截面腹板413’的端部焊接端板，在腹板加劲板和端板上焊接弯钩414，各段记忆合金 弹簧420的两端拉结于弯钩414上。记忆合金弹簧420分段布置可根据不同分区的具体受力 分段调控该位置的预应力，实现对构件内力的精确调控，该构件拆卸方便，可重复利用。 [0140] 进一步的，可调控预应力吊车梁40还包括温度控制器Ⅱ430，温度控制器Ⅱ430例如可以固定在吊车梁的腹板上，并在腹板上预先粘接或焊接导管440用于穿设导线，通过导 线与记忆合金弹簧420连接，用于当监测到应力信号超出阈值时通过调控弹簧温度来精确 控制弹簧的伸缩量，调节吊车梁内力和挠度变形。 [0141] 继续参见图1，在本发明实施例中，室内空气场自调节模块主要包括警报数据分析单元，洁净车间空气调节单元，焊接车间空气调节单元，用于对厂房各车间室内空气场进行 自调节，满足车间作业需求。 [0142] 具体的，警报数据分析单元在信号报警模块发出警报后，检索数据信号源，锁定位置，分析监测数据超过安全阈值的原因。 [0143] 洁净车间空气调节单元位于洁净车间内部，当粒子浓度超过阈值发出警报并显示污染源位于室内，则控制车间内空气过滤系统将洁净度控制在合理范围内，使生产环境内 空气场各关键参数符合规定要求；具体的，由程序控制该车间内高效颗粒空气过滤系统、空 气循环系统、供气阀门等根据需要加大换气次数，尽快将车间内的污染空气排出去，同时让 新鲜洁净的空气进入，从而降低粒子浓度，将洁净度控制在合理范围内，维持温度、湿度和 气压在合适范围内。如若洁净车间空气调节单元启动后仍无法调控至适宜环境，则需要工 作人员解决排查洁净室的密封性和洁净度，排查为气流和静压差的问题，需要通过仪器测 量并进行重新设置空气过滤系统及压力控制系统，排查为过滤器原因，应尽快更换过滤器， 尽可能将损失降到最低。本发明实施例中，室内温度可控制在22℃到26℃之间，湿度可控制 在40%到60%之间。洁净室内为正压气流，以防止外来污染物的进入。对于等级较低且相邻的 洁净区域，压力可控制在+10Pa到+15Pa之间。 [0144] 焊接车间空气调节单元位于焊接车间内部，当有害气体浓度超过标准值，则控制车间内空气循环系统排出有害气体并进入新鲜空气，使生产环境内空气场各关键参数符合 规定要求；具体的，由程序控制该车间内空气循环系统、空气循环系统、供气阀门等根据需 要加大换气次数，尽快将车间内的有害气体排出去，让新鲜洁净的空气进入，同时控制可燃 气体管道阀门关闭，停止供应。如若焊接车间空气调节单元启动后仍无法调控至适宜环境， 则应由工作人员尽快排查问题详因并及时解决。 [0145] 在以上智能监控与自调节系统的基础上，本发明提供一种装配式重型厂房结构体系，具有自调节保护机制。如图9所示，装配式重型厂房结构体系为排架结构体系，包括智能 健康监测预警系统、自调节保护系统和装配式厂房配套构件。 [0146] 装配式厂房配套构件例如设置有装配式夹心墙体单元，可根据实际需求分别预制带窗洞、门洞、标准墙体、拐角墙体单元，可在工厂按模数预制，现场直接对接式锁扣安装， 操作难度低，高效快捷；墙体龙骨采用方钢管，管内可安置设备管线；如用于外隔墙，需要添 加岩棉和硅酸钙板用于防火隔热，如用于内隔墙，墙底可安装半隐藏式万向轮，方便移动。 [0147] 本发明提供的装配式重型厂房结构智能监控与自调节系统，可通过智能健康监测预警系统实时监测构件内力和车间内空气场，联动自调节保护系统快速响应，灵活调节厂 房结构构件，优化整体结构受力状态，同时精确调控车间内的环境条件符合生产要求，确保 厂房内部环境的稳定性与安全性，此外还可实现重型厂房的格构柱、吊车梁、柱间支撑、柱 脚、墙板等构件高度装配化，使建筑、结构、水、电等专业高度集成，便于施工。 [0148] 虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本发明的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现 中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合 的方式实现在多个实现中。 [0149] 以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技 术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨 在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其 它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。 |
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