電算化編制腳手架安全專(zhuān)項(xiàng)方案的技術(shù)探討

1、電算化編制腳手架安全專(zhuān)項(xiàng)方案的技術(shù)探討 摘要：對(duì)腳手架安全專(zhuān)項(xiàng)方案電算化中的若干問(wèn)題，包括模型設(shè)計(jì)，軟件應(yīng)用的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)，以及今后的發(fā)展方向等，進(jìn)行了探討，提出了一些建議，以期對(duì)進(jìn)一步改進(jìn)電算軟件的質(zhì)量，促進(jìn)腳手架安全專(zhuān)項(xiàng)方案電算化的發(fā)展有所助益。關(guān)鍵詞：腳手架；搭設(shè)方案；軟件腳手架（包括模板支架）是建筑施工中最為常用的臨時(shí)設(shè)施之一，也是施工安全控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。通過(guò)對(duì)近5年來(lái)發(fā)生的三級(jí)以上重大建筑安全事故的統(tǒng)計(jì)分析，與腳手架（含模板支架）直接或間接相關(guān)的安全事故占事故總數(shù)的40%以上，已經(jīng)成為今天安全管理工作中的需要重點(diǎn)防范和排除的重大危險(xiǎn)源。但是，根據(jù)筆者調(diào)查，目前施工單位在安全生成管理過(guò)

2、程中，普遍存在重現(xiàn)場(chǎng)安全生成管理，輕安全專(zhuān)項(xiàng)方案合理編制的誤區(qū)，普遍存在靠經(jīng)驗(yàn)主義施工的思想。圖1 鋼管落地外墻腳手架簡(jiǎn)圖通過(guò)筆者調(diào)查分析，施工單位之所以對(duì)安全專(zhuān)項(xiàng)方案的合理規(guī)范編制沒(méi)有引起足夠的重視，其中重要原因之一在于腳手架、模板支架的安全專(zhuān)項(xiàng)方案在編制過(guò)程中難度較大，涉及的土木工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)如結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)等比較復(fù)雜，而且需要引用和查閱的規(guī)范過(guò)多，計(jì)算量巨大，往往編制一個(gè)方案需要耗費(fèi)一周甚至更長(zhǎng)時(shí)間，且編制出來(lái)的方案對(duì)施工的指導(dǎo)意義不一定強(qiáng)，而很多施工單位的項(xiàng)目部目前比較缺乏既懂專(zhuān)業(yè)知識(shí)又有施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的人才，這就導(dǎo)致了施工安全專(zhuān)項(xiàng)方案的編制流于形式，甚至個(gè)別技術(shù)人員盲目照搬照抄。要解

3、決以上問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)安全專(zhuān)項(xiàng)方案編制技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)是重要手段之一，但是，這種培訓(xùn)周期長(zhǎng)，見(jiàn)效慢，在施工工期和施工成本壓力面前，需要有足夠的耐心。那么，腳手架安全專(zhuān)項(xiàng)方案的電算化就成為必然，專(zhuān)業(yè)的安全設(shè)施計(jì)算軟件作為編制方案的重要工具，必將在腳手架安全專(zhuān)項(xiàng)方案的編制過(guò)程發(fā)揮出巨大優(yōu)勢(shì)。根據(jù)扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JGJ130-2001）和門(mén)式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JGJ128-2000），以及其它工具式腳手架、模板支架等相關(guān)規(guī)范規(guī)程的規(guī)定，腳手架結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論和計(jì)算程序本身比較完善。如扣件式鋼管支模架，按傳力途徑，首先計(jì)算樓板荷載，而后遵循“模板板底支撐縱、橫向水平桿扣件立桿基礎(chǔ)”

4、的順序，逐步進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性驗(yàn)算，概念明確，思路清晰，比較適宜實(shí)現(xiàn)電算化。1 力學(xué)模型和計(jì)算假定嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，腳手架、模板支架均系空間結(jié)構(gòu)體系，一般簡(jiǎn)化為平面框架。根據(jù)具體情況，水平桿按連續(xù)梁或簡(jiǎn)支梁、立桿按軸心受壓進(jìn)行驗(yàn)算。雖然規(guī)范已給出整體的計(jì)算框架，但在具體計(jì)算中，仍有許多細(xì)節(jié)和參數(shù)需要明確，而這些細(xì)節(jié)和參數(shù)在具體執(zhí)行過(guò)程中，差異較大。如外墻腳手架計(jì)算中連墻件的不同做法及其受力驗(yàn)算、雙立桿的荷載分配、懸挑梁的力學(xué)模型（簡(jiǎn)支梁、懸挑梁）以及支桿、拉繩的布置與計(jì)算等。力學(xué)模型和計(jì)算假定還與各地方的不同做法有關(guān)，如外墻腳手架縱、橫向水平桿的相對(duì)位置，卸荷鋼絲繩的拉結(jié)點(diǎn)（大橫桿或小橫桿）等。編

5、制的電算軟件應(yīng)針對(duì)上述問(wèn)題給出具體的解決方案，以符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。否則，軟件的適用范圍將受到限制。上文所述細(xì)節(jié)和參數(shù)的處理方法，除給出靈活的選項(xiàng)外，尚應(yīng)給出提示性信息，以方便用戶(hù)使用。2 腳手架安全專(zhuān)項(xiàng)方案電算化的優(yōu)勢(shì)腳手架如采用手算方法設(shè)計(jì)，效率底，較容易出錯(cuò)。采用計(jì)算機(jī)軟件代替人工計(jì)算，可以大大提高效率，保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上，也有利于腳手架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。一般而言，安全專(zhuān)項(xiàng)方案要對(duì)施工有指導(dǎo)意義，需要進(jìn)行多次驗(yàn)算，而且有相當(dāng)一部分屬于反復(fù)性質(zhì)的工作。如一個(gè)方案不能滿足受力要求，則必須修改參數(shù)，重新計(jì)算；當(dāng)方案的計(jì)算結(jié)果表明結(jié)構(gòu)富余程度較大，為了節(jié)約成本，也必須修改參數(shù)，重新計(jì)算。從這個(gè)

6、角度看，采用電算，有助于將那些重復(fù)的、僅改變參數(shù)數(shù)值的工作程序化。當(dāng)軟件具備構(gòu)、配件用量的統(tǒng)計(jì)功能時(shí)，電算的優(yōu)勢(shì)則更加明顯，可以進(jìn)行方案的自動(dòng)或手工優(yōu)化，以最大限度節(jié)約施工成本，達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)1。由于電算軟件可以?xún)?chǔ)存較多信息，因此也有助于節(jié)省查閱規(guī)范、手冊(cè)等資料的時(shí)間。荷載信息、材料規(guī)格性能，均可預(yù)先儲(chǔ)存，方便使用。除此之外，采用電算，可以克服手算中常見(jiàn)的計(jì)算過(guò)程不完整、不規(guī)范的缺點(diǎn)。據(jù)筆者所知，相當(dāng)多的手算方案只驗(yàn)算了結(jié)構(gòu)的某一部分（如立桿穩(wěn)定性），而并未對(duì)整個(gè)方案按進(jìn)行完整的分析計(jì)算，尤其是對(duì)水平桿、扣件、地基的強(qiáng)度和承載力驗(yàn)算，容易忽視。典型的腳手架安全計(jì)算軟件，如品茗腳手架智能計(jì)算

7、軟件，如圖1所示。具備了安全計(jì)算、參數(shù)智能提示、報(bào)審表、材料統(tǒng)計(jì)等功能，界面相當(dāng)友好，適于現(xiàn)場(chǎng)使用。3 電算編制軟件中常見(jiàn)的一些問(wèn)題應(yīng)該指出，采用電算方法編制腳手架安全方案，雖可提高效率，但絕不能完全代替手工勞動(dòng)。在軟件具體使用過(guò)程中，仍存在不少問(wèn)題。筆者根據(jù)品茗施工安全設(shè)施計(jì)算軟件的用戶(hù)跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)仍有部分用戶(hù)在參數(shù)選取時(shí)存在錯(cuò)誤。極少部分用戶(hù)甚至未對(duì)默認(rèn)參數(shù)做符合工程實(shí)際的改變，導(dǎo)致方案完全沒(méi)有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。我們認(rèn)為，就目前階段而言，在具體方案的編制過(guò)程中，技術(shù)人員仍有必要做整體把握，將軟件做為一種“工具”，盡量避免由軟件一次生成整體的專(zhuān)項(xiàng)方案書(shū)。比較合適的做法，是由方案編制人員初擬方案

8、，而由軟件進(jìn)行驗(yàn)算；或給定設(shè)計(jì)要求，由軟件搜尋最優(yōu)的搭設(shè)方案，最終仍由編制人員進(jìn)行合理性判斷。將具體、繁鎖的計(jì)算過(guò)程交由計(jì)算機(jī)進(jìn)行，而將現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的工作重心轉(zhuǎn)移到方案整體的把握和判斷上來(lái)。圖、表的繪制，是施工專(zhuān)項(xiàng)編制中的重要工作之一。由于腳手架結(jié)構(gòu)本身比較復(fù)雜，加之現(xiàn)場(chǎng)施工人員素質(zhì)參差不齊，如不能給出搭設(shè)簡(jiǎn)圖或示意圖，則方案的效果將大打折扣。在目前電算軟件圖表功能尚不完善的情況下，如何合理地解決這一問(wèn)題，是一個(gè)急待解決的問(wèn)題。圖2 典型的腳手架安全計(jì)算軟件4 腳手架電算軟件的發(fā)展方向綜觀目前市場(chǎng)上的一些腳手架計(jì)算軟件，在常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的計(jì)算方面，并無(wú)太大差異，基本都能滿足施工現(xiàn)場(chǎng)的需要。但實(shí)用性仍

9、有待進(jìn)一步加強(qiáng)。有的輸入界面雖給出參數(shù)，但參數(shù)的取值本身難以確定，有待進(jìn)一步明確。軟件能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各種實(shí)際情況作出響應(yīng)，是功能方面最基本的要求，當(dāng)然，這是一個(gè)不斷跟蹤、不斷完善的過(guò)程。如目前常用的為扣件式、門(mén)式、腕扣式鋼管腳手架，隨著新材料、新工藝乃至新型腳手架的出現(xiàn)，必然對(duì)相應(yīng)的計(jì)算模塊提出新的要求。在鋼支柱、鋼桁架、鋼托架以及各類(lèi)組合式支撐架的設(shè)計(jì)計(jì)算中，需要適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，尋找出簡(jiǎn)單易行的建模方案。顯然，由于直接面向施工現(xiàn)場(chǎng)，開(kāi)發(fā)出的軟件不能等同于面向設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)軟件，在操作上，必須力求簡(jiǎn)單，能為現(xiàn)場(chǎng)所接受。目前的腳手架計(jì)算軟件，繪制施工圖的能力普遍不強(qiáng)。有的軟件，雖然有繪圖和CAD功能

10、，但操作復(fù)雜，與施工現(xiàn)場(chǎng)人員、設(shè)備的實(shí)際情況不符，仍有待進(jìn)一步改進(jìn)。采用模塊化、參數(shù)化的圖像自動(dòng)生成系統(tǒng)，可能是解決問(wèn)題的途徑之一。除此之外，在方案的優(yōu)化方面，目前的電算軟件功能尚有較大局限。從理論上看，選擇一個(gè)合適的優(yōu)化方法本身并無(wú)任何困難，關(guān)鍵仍在材料用量的準(zhǔn)確計(jì)算上。材料的用量以長(zhǎng)度、重量或以自然單位（根、個(gè)）計(jì)量，值得探討2。5 結(jié)語(yǔ)目前，工程設(shè)計(jì)和造價(jià)管理領(lǐng)域的電算化、信息化，發(fā)展比較迅速，而在施工技術(shù)方面則相對(duì)滯后?？陀^上看，由于人員素質(zhì)、工作方式方法方面的原因，施工安全設(shè)施的電算化相當(dāng)值得推廣。今后，隨著施工安全管理體制的完善，新技術(shù)、新材料、新工藝的進(jìn)一步發(fā)展，安全計(jì)算電算化方面將有更多的問(wèn)題需要探討。與此同時(shí)，也必將進(jìn)一步推進(jìn)建設(shè)管理信息化、現(xiàn)代