案例分享 | 高层建筑悬挑脚手架设计与施工虚拟仿真实验

随着城市高层建筑的兴起，高层建筑的施工作业安全问题变得愈发重要，悬挑脚手架因其自身优势在高层建筑施工作业的外防护中得到广泛应用。

背景与痛点

由于高层建筑的外防护脚手架施工属于高空作业，具有周期长、危险性高、高成本、不可逆等特征，导致传统教学过程很难“近距离、长时间”观察、参与及互动；另一方面，脚手架安全问题也是建筑安全生产中最为突出的问题之一，因脚手架整体或局部失稳造成的倾覆、坍塌，以及脚手架搭拆使用过程中发生高处坠落而造成的伤亡事故时有发生。

因此本项目利用虚拟仿真技术进行课程实验，能有效解决高层建筑脚手架设计与施工教学中“看不全、想不清、做不到、用不好”的问题。

解决方案：原则与方针

对此，恒点与常州工学院针对高层建筑施工作业安全防护的现实需求，依托实际工程案例，结合行业发展趋势，采用虚拟仿真技术设计了“方案选型—设计验算—施工管理”三个逐层递进的实验教学模块，高度逼真地再现了悬挑脚手架设计施工的核心要素和动态过程，解决了传统教学中实验成本高、危险性大、周期长、交互性差等难题。

通过虚拟仿真实验，学生不仅需要根据场景进行综合判断、分析，而且还要针对出现的问题进行处理；实验场景设计具有一定随机性，增加了实验的难度。实验教学方法采用角色体验的方法，学生以施工员的角色进入到虚拟工程案例情境中，采取观察、判断、分析、综合运用等方法进行实验，其使用方法与实际工程情境具有一致性。

整个实验突出以学生为中心的实验教学理念，充分考虑学生知识能力的培养，将知识学习和能力提升有机融合。

解决方案：设计亮点

脚手架是施工作业过程中非常重要的安全防护设施，对施工安全生产具有重要作用；同时也是土木工程施工技术、土木工程施工组织与管理教学中的核心内容。本次实验涉及的基本原理包括：

1、结构力学原理

脚手架结构由于恒载和活载作用引起的内力计算（强度计算）、变形和位移计算（刚度计算）、结构稳定性计算、结构的组成规律与计算简图的选择。

2、施工工艺原理

悬挑脚手架搭设过程有自身的施工工艺过程：施工准备→放线定位→预埋圆钢锚环→悬挑架的支承结构安装→竖立杆→将纵向扫地杆与立杆扣接→安装横向扫地杆→安装纵向水平杆→安装横向水平杆→安装连墙件→安装剪刀撑→扎色带及张挂安全网→作业层铺脚手板和挡脚板。

3、人本原理

管理要按科学发展观的要求，坚持以人为本，以调动人的积极性为根本，这就是人本原理。脚手架施工中的安全管理要以人为中心，在为人创造优良、安全的作业条件和作业环境的同时，充分调动人的安全生产的积极性，防止见物不见人、见利不见人的错误认识和做法。

结语

恒点与常州工学院共同开发设计的“ 高层建筑悬挑脚手架设计与施工虚拟仿真实验”，根据学校应用型人才的培养定位，基于施工技术和安全管理的基本原理，能够达到如下目标：

1、引入“以人为本、责任担当”的思政元素，培养学生的安全责任意识和担当精神。

2、熟悉高层建筑悬挑脚手架设计与施工全流程，熟悉建筑施工脚手架安全技术规范、规程和标准，具备编制高层建筑悬挑脚手架专项方案的能力。

3、根据高层建筑悬挑脚手架施工安全管理要求，准确识别施工现场安全隐患，并提出有效整改措施，以培养学生安全管理能力和解决复杂实际工程问题的能力。