案例分享 | 高層建筑懸挑腳手架設(shè)計與施工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)
隨著城市高層建筑的興起，高層建筑的施工作業(yè)安全問題變得愈發(fā)重要，懸挑腳手架因其自身優(yōu)勢在高層建筑施工作業(yè)的外防護(hù)中得到廣泛應(yīng)用。
背景與痛點(diǎn)
由于高層建筑的外防護(hù)腳手架施工屬于高空作業(yè)，具有周期長、危險性高、高成本、不可逆等特征，導(dǎo)致傳統(tǒng)教學(xué)過程很難“近距離、長時間”觀察、參與及互動；另一方面，腳手架安全問題也是建筑安全生產(chǎn)中最為突出的問題之一，因腳手架整體或局部失穩(wěn)造成的傾覆、坍塌，以及腳手架搭拆使用過程中發(fā)生高處墜落而造成的傷亡事故時有發(fā)生。
因此本項目利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行課程實(shí)驗(yàn)，能有效解決高層建筑腳手架設(shè)計與施工教學(xué)中“看不全、想不清、做不到、用不好”的問題。
解決方案：原則與方針
對此，恒點(diǎn)與常州工學(xué)院針對高層建筑施工作業(yè)安全防護(hù)的現(xiàn)實(shí)需求，依托實(shí)際工程案例，結(jié)合行業(yè)發(fā)展趨勢，采用虛擬仿真技術(shù)設(shè)計了“方案選型—設(shè)計驗(yàn)算—施工管理”三個逐層遞進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊，高度逼真地再現(xiàn)了懸挑腳手架設(shè)計施工的核心要素和動態(tài)過程，解決了傳統(tǒng)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)成本高、危險性大、周期長、交互性差等難題。
通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅需要根據(jù)場景進(jìn)行綜合判斷、分析，而且還要針對出現(xiàn)的問題進(jìn)行處理；實(shí)驗(yàn)場景設(shè)計具有一定隨機(jī)性，增加了實(shí)驗(yàn)的難度。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法采用角色體驗(yàn)的方法，學(xué)生以施工員的角色進(jìn)入到虛擬工程案例情境中，采取觀察、判斷、分析、綜合運(yùn)用等方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其使用方法與實(shí)際工程情境具有一致性。
整個實(shí)驗(yàn)突出以學(xué)生為中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，充分考慮學(xué)生知識能力的培養(yǎng)，將知識學(xué)習(xí)和能力提升有機(jī)融合。
解決方案：設(shè)計亮點(diǎn)
腳手架是施工作業(yè)過程中非常重要的安全防護(hù)設(shè)施，對施工安全生產(chǎn)具有重要作用；同時也是土木工程施工技術(shù)、土木工程施工組織與管理教學(xué)中的核心內(nèi)容。本次實(shí)驗(yàn)涉及的基本原理包括：
1、結(jié)構(gòu)力學(xué)原理
腳手架結(jié)構(gòu)由于恒載和活載作用引起的內(nèi)力計算（強(qiáng)度計算）、變形和位移計算（剛度計算）、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計算、結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律與計算簡圖的選擇。
2、施工工藝原理
懸挑腳手架搭設(shè)過程有自身的施工工藝過程：施工準(zhǔn)備→放線定位→預(yù)埋圓鋼錨環(huán)→懸挑架的支承結(jié)構(gòu)安裝→豎立桿→將縱向掃地桿與立桿扣接→安裝橫向掃地桿→安裝縱向水平桿→安裝橫向水平桿→安裝連墻件→安裝剪刀撐→扎色帶及張掛安全網(wǎng)→作業(yè)層鋪腳手板和擋腳板。
3、人本原理
管理要按科學(xué)發(fā)展觀的要求，堅持以人為本，以調(diào)動人的積極性為根本，這就是人本原理。腳手架施工中的安全管理要以人為中心，在為人創(chuàng)造優(yōu)良、安全的作業(yè)條件和作業(yè)環(huán)境的同時，充分調(diào)動人的安全生產(chǎn)的積極性，防止見物不見人、見利不見人的錯誤認(rèn)識和做法。
結(jié)語
恒點(diǎn)與常州工學(xué)院共同開發(fā)設(shè)計的“ 高層建筑懸挑腳手架設(shè)計與施工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”，根據(jù)學(xué)校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)定位，基于施工技術(shù)和安全管理的基本原理，能夠達(dá)到如下目標(biāo)：
1、引入“以人為本、責(zé)任擔(dān)當(dāng)”的思政元素，培養(yǎng)學(xué)生的安全責(zé)任意識和擔(dān)當(dāng)精神。
2、熟悉高層建筑懸挑腳手架設(shè)計與施工全流程，熟悉建筑施工腳手架安全技術(shù)規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，具備編制高層建筑懸挑腳手架專項方案的能力。
3、根據(jù)高層建筑懸挑腳手架施工安全管理要求，準(zhǔn)確識別施工現(xiàn)場安全隱患，并提出有效整改措施，以培養(yǎng)學(xué)生安全管理能力和解決復(fù)雜實(shí)際工程問題的能力。
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