淺談腳手架設計在高職建筑力學教學改革中的應用

摘 要 本文首先深入闡述了高職院校建筑力學教學改革的現(xiàn)狀，其后分析了基于腳手架設計的高職建筑力學課程設計思路及方法。

關鍵詞 腳手架設計;高職;建筑力學;教學改革;應用

1高職院校建筑力學教學改革的現(xiàn)狀分析

為了幫助并引導學生更好地理解掌握建筑相關知識技能，推動后期教學課程的有序開展，高職院校應當立足于教學現(xiàn)狀以及面臨的主要問題困境，有針對性地對教學內容、教學形式、教學方法進行改革創(chuàng)新，在傳統(tǒng)教學的基礎上引入一系列實際案例，在掌握扎實理論基礎的情況下增加小型課程設計活動，引導學生通過自身的理解認知，獨立系統(tǒng)的完成整個教學任務及工作過程。在這樣的背景下，為了對教學進行有效改革，院校積極引入了扣件式鋼管腳手架的設計內容，從一定意義上來講，腳手架以及模板方案的設計和完善在建筑工程施工過程中是極其常見的環(huán)節(jié)，但在后期階段關于土木工程建筑結構等課程內容中卻沒有作為一個獨立的模塊向學生進行知識技能的傳授。例如，土木工程專業(yè)教學的重點在于介紹腳手架模板施工的主要過程、注意事項，而建筑結構則注重對建筑框架結構的整體設計和完善，也沒有對腳手架的模板進行詳細的闡述。由此可見，在學生完全掌握建筑力學相關知識的基礎上，學生已經儲備了足夠的知識技能，此時有意識的增設腳手架課程設計，能夠幫助學生更好的理解并運用已學知識，為后期有效就業(yè)發(fā)展奠定良好的基礎[1]。

2基于腳手架設計的高職建筑力學課程設計思路及方法

2.1 明確腳手架的基本模型及特征，找到傳力路徑

在具體的施工過程中，相關設計人員、施工人員應當根據圖紙中建筑物的層高、平立面尺寸等等，有效確定腳手架的基本參數，包括腳手架的材質、鋼管橫截面、截面模量、回轉半徑、抗壓抗彎強度、基本風壓，根據具體的高度立桿縱距、立桿橫距以及步距繪制出相應的腳手架正面圖和側面圖。

在這樣的過程中，高職院校相關教師可以引導學生根據自身的理解和所學知識，查找相關的計算參數，正確看待BIM技術的作用及重要現(xiàn)實意義，運用三維建模技術，有效地鞏固學生對建筑力學平面幾何圖形的知識掌握情況，包括抗彎截面系數、回轉半徑以及其他概念性的公式及計算步驟。

對于腳手架計算簡圖的繪制而言，教師應當有針對性的引導學生分析桿件的基本組成，通過繪圖的方式幫助學生更好地掌握腳手架的空間結構，從平面體系、幾何組成等等方面更為全面透徹的了解腳手架的構成原理。通過這樣的方式幫助學生對幾何不變體系的原理進行鞏固學習，包括二元體規(guī)則、兩鋼片規(guī)則等等，學生通過不斷的分析，了解基本規(guī)則的運用情況、注意事項，例如，斜桿的設置以及連墻件的完善，學生也能夠掌握相應的學習體系。

與此同時，在進行計算簡圖的繪制時，教師還應當引導學生分析腳手架的荷載傳遞路線。具體而言，一方面，教師應當根據腳手架的設計原理及基本特征列舉出所有的外荷載，包括風荷載、施工荷載以及桿件構件的自重、構配件的自重等等;另一方面，根據實際現(xiàn)場施工情況，將外荷載進行有效的整合歸納，分為豎荷載和水平荷載，根據實際情況將構建的荷載進行分類。例如，如果腳手板為竹笆腳手板，此時施工荷載應當首先從腳手板傳至縱向水平桿，再傳遞給橫向水平桿，最終傳遞至橫向水平桿與立桿的連接扣件處，再由扣件傳遞給立桿，最后歸到基礎和在建建筑兩個方面。豎向和水平荷載在傳遞給立桿后，通過底座再傳遞給基礎，同時連墻件再將水平力傳遞給在建建筑。

2.2 進一步分析腳手架的具體荷載參數

在明確腳手架的基礎模型及傳遞路徑的基礎上，應當進一步根據圖紙設計建筑結構的相關規(guī)范以及腳手架的安全技術規(guī)范，深入分析腳手架的荷載種類，從而進一步確定荷載的具體參數取值，包括風荷載參數、活荷載參數等等，并且有效明確相關的標準值，例如結構的自重標準、腳手架自重、標準施工荷載等等。

2.3 針對縱向水平桿及橫向水平桿進行科學合理的計算

（1）縱向水平桿的計算方法。從一定意義上來講，縱向水平桿應當在橫向水平桿之上，根據三跨連續(xù)梁的方式我們可以建立起縱向水平桿的計算模型，分析其主要荷載，例如，自重標準、活荷載標準、腳手板荷載標準等等，在此基礎上再將這幾類荷載均勻作用于縱向水平桿上，通過這樣的方式計算出跨中和支座的彎矩值，從而估算其強度、撓度。

（2）橫向水平桿的計算方法。對于橫向水平桿而言，其主要與立桿扣件緊密連接，通過簡支梁建立起相應的計算模型。在此基礎上也應當確定其橫向水平的主要荷載，包括縱向、橫向水平桿的自重標準、腳手板荷載標準、活荷載，標準值等等。通過這樣的方式根據每縱距的腳手板自重及施工荷載，計算出跨中和之座的彎矩值。

針對這一部分的教學內容而言，高職院校中的教師在進行縱向、橫向水平桿的計算必須引導學生剪力彎矩的計算原理、計算步驟進行有效的復習，根據自身的理解繪制出相應的剪力圖、彎矩圖，并且掌握撓度的計算公式。通過對BIM技術的有效運用，剪力和彎矩的計算具有較大的強度，而撓度則屬于剛度計算，通過這樣的方式學生能夠得出結論，即結構安全工作要求相關的構建必須擁有足夠的強度及剛度。

2.4 基于立桿的計算思路

對于立桿的計算而言，首先我們應當從多個方面和層次入手分析，運用BIM技術的基本原理考慮其恒荷載標準值，包括每米立桿的承重結構、自重標準值、腳手板的自重標準值、欄桿自重標準值、吊掛的基本安全設備設施、擋腳板自重標準值等等的荷載。在具體的計算中，腳手架每米立桿的承重應當考慮的因素主要有配件的取值、腳手架的單位面積自重等等。高職院校建筑力學教師在開展教學活動時可以通過引導，加強學生對軸向壓力計算概念、原理的認知理解，從而高效地掌握荷載效應的知識技能。具體而言，立桿的計算可以選擇多個荷載值，找出最不利的組合進行測量，通過這樣的方式明確風荷載對最終結果的影響[2]。

3結束語

綜上所述，高職建筑力學教學改革應當從明確腳手架的基本模型及特征，找到傳力路徑、進一步分析腳手架的具體荷載參數、針對縱向水平桿及橫向水平桿進行科學合理的計算、基于立桿的計算思路幾個方面進行深入分析，充分發(fā)揮BIM技術的價值運用。

參考文獻

[1] 武斌，張頌娟，溫俊生.基于BIM的高職建筑力學課程教學改革研究[J].遼寧省交通高等?？茖W校學報，2018，20（6）：75-79.

[2] 黃薇.腳手架設計與高職建筑力學教學中的知識點銜接探討[J].職業(yè)技術，2017（3）：53-56.

作者簡介

楊圣飛（1971-），男，安徽宿州市人;學歷：碩士，職稱：副教授、高級工程師;現(xiàn)就職單位：重慶科創(chuàng)職業(yè)學院，研究方向：建筑結構力學分析、建筑工程施工技術。