电算化编制脚手架安全专项方案的技术探讨

电算化编制脚手架安全专项方案的技术探讨1摘要对脚手架安全专项方案电算化中的若干问题，包括模型设计，软件应用的特点、优势，以及今后的发展方向等，进行了探讨，提出了一些建议，以期对进一步改进电算软件的质量，促进脚手架安全专项方案电算化的发展有所助益。关键词脚手架；搭设方案；软件脚手架（包括模板支架）是建筑施工中最为常用的临时设施之一，也是施工安全控制的重点和难点。通过对近5年来发生的三级以上重大建筑安全事故的统计分析，与脚手架（含模板支架）直接或间接相关的安全事故占事故总数的40以上，已经成为今天安全管理工作中的需要重点防范和排除的重大危险源。但是，根据笔者调查，目前施工单位在安全生成管理过程中，普遍存在重现场安全生成管理，轻安全专项方案合理编制的误区，普遍存在靠经验主义施工的思想。通过笔者调查分析，施工单位之所以对安全专项方案的合理规范编制没有引起足够的重视，其中重要原因之一在于脚手架、模板支架的安全专项方案在编制过程中难度较大，涉及的土木工程专业知识如结构力学、材料力学等比较复杂，而且需要引用和查阅的规范过多，计算量巨大，往往编制一个方案需要耗费一周甚至更长时间，且编制出来的方案对施工的指导意义不一定强，而很多施工单位的项目部目前比较缺乏既懂专业知识又有施工现场经验的人才，这就导致了施工安全专项方案的编制流于形式，甚至个别技术人员盲目照搬照抄。要解决以上问题，加强对安全专项方案编制技术人员的专业知识培训是重要手段之一，但是，这种培训周期长，见效慢，在施工工期和施工成本压力面前，需要有足够的耐心。那么，脚手架安全专项方案的电算化就成为必然，专业的安全设施计算软件作为编制方案的重要工具，必将在脚手架安全专项方案的编制过程发挥出巨大优势。根据扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ1302001）和门式钢管脚手架安全技术规范（JGJ1282000），以及其它工具式脚手架、模板支架等相关规范规程的规定，脚手架结构的计算理论和计算程序本身比较完善。如扣件式钢管支模架，按传力途径，首先计算楼板荷载，而后遵循“模板板底支撑纵、横向水平杆扣件立杆基础”的顺序，逐步进行强度、刚度和稳定性验算，概念明确，思路清晰，比较适宜实现电算化。图1钢管落地外墙脚手架简图1力学模型和计算假定严格来说，脚手架、模板支架均系空间结构体系，一般简化为平面框架。根据具体情况，水平杆按连续梁或简支梁、立杆按轴心受压进行验算。虽然规范已给出整体的计算框架，但在具体计算中，仍有许多细节和参数需要明确，而这些细节和参数在具体执行过程中，差异较大。如外墙脚手架计算中连墙件的不同做法及其受力验算、双立杆的荷载分配、悬挑梁的力学模型（简支梁、悬挑梁）以及支杆、拉绳的布置与计算等。力学模型和计算假定还与各地方的不同做法有关，如外墙脚手架纵、横向水平杆的相对位置，卸荷钢丝绳的拉结点（大横杆或小横杆）等。编制的电算软件应针对上述问题给出具体的解决方案，以符合现场实际。否则，软件的适用范围将受到限制。上文所述细节和参数的处理方法，除给出灵活的选项外，尚应给出提示性信息，以方便用户使用。2脚手架安全专项方案电算化的优势脚手架如采用手算方法设计，效率底，较容易出错。采用计算机软件代替人工计算，可以大大提高效率，保证计算结果的准确性。在此基础上，也有利于脚手架结构的优化。一般而言，安全专项方案要对施工有指导意义，需要进行多次验算，而且有相当一部分属于反复性质的工作。如一个方案不能满足受力要求，则必须修改参数，重新计算；当方案的计算结果表明结构富余程度较大，为了节约成本，也必须修改参数，重新计算。从这个角度看，采用电算，有助于将那些重复的、仅改变参数数值的工作程序化。当软件具备构、配件用量的统计功能时，电算的优势则更加明显，可以进行方案的自动或手工优化，以最大限度节约施工成本，达到安全经济的目标1。由于电算软件可以储存较多信息，因此也有助于节省查阅规范、手册等资料的时间。荷载信息、材料规格性能，均可预先储存，方便使用。除此之外，采用电算，可以克服手算中常见的计算过程不完整、不规范的缺点。据笔者所知，相当多的手算方案只验算了结构的某一部分（如立杆稳定性），而并未对整个方案按进行完整的分析计算，尤其是对水平杆、扣件、地基的强度和承载力验算，容易忽视。典型的脚手架安全计算软件，如品茗脚手架智能计算软件，如图1所示。具备了安全计算、参数智能提示、报审表、材料统计等功能，界面相当友好，适于现场使用。3电算编制软件中常见的一些问题应该指出，采用电算方法编制脚手架安全方案，虽可提高效率，但绝不能完全代替手工劳动。在软件具体使用过程中，仍存在不少问题。笔者根据品茗施工安全设施计算软件的用户跟踪调查，发现仍有部分用户在参数选取时存在错误。极少部分用户甚至未对默认参数做符合工程实际的改变，导致方案完全没有现实指导意义。我们认为，就目前阶段而言，在具体方案的编制过程中，技术人员仍有必要做整体把握，将软件做为一种“工具”，尽量避免由软件一次生成整体的专项方案书。比较合适的做法，是由方案编制人员初拟方案，而由软件进行验算；或给定设计要求，由软件搜寻最优的搭设方案，最终仍由编制人员进行合理性判断。将具体、繁锁的计算过程交由计算机进行，而将现场技术人员的工作重心转移到方案整体的把握和判断上来。图、表的绘制，是施工专项编制中的重要工作之一。由于脚手架结构本身比较复杂，加之现场施工人员素质参差不齐，如不能给出搭设简图或示意图，则方案的效果将大打折扣。在目前电算软件图表功能尚不完善的情况下，如何合理地解决这一问题，是一个急待解决的问题。4脚手架电算软件的发展方向综观目前市场上的一些脚手架计算软件，在常见结构的计算方面，并无太大差异，基本都能满足施工现场的需要。但实用性仍有待进一步加强。有的输入界面虽给出参数，但参数的取值本身难以确定，有待进一步明确。软件能对现场各种实际情况作出响应，是功能方面最基本的要求，当然，这是一个不断跟踪、不断完善的过程。如目前常用的为扣件式、门式、腕扣式钢管脚手架，随着新材料、新工艺乃至新型脚手架的出现，必然对相应的计算模块提出新的要求。在钢支柱、钢桁架、钢托架以及各类组合式支撑架的设计计算中，需要适应现场的实际情况，寻找出简单易行的建模方案。显然，由于直接面向施工现场，开发出的软件不能等同于面向设计院的设计软件，在操作上，必须力求简单，能为现场所接受。目前的脚手架计算软件，绘制施工图的能力普遍不强。有的软件，虽然有绘图和CAD功能，但操作复杂，与施工现场人员、设备的实际情况不符，仍有待进一步改进。采用模块化、参数化的图像自动生成系统，可能是解决问题的途径之一。除此之外，在方案的优化方面，目前的电算软件功能尚有较大局限。从理论上看，选择一个合适的优化方法本身并无任何困难，关键仍在材料用量的准确计算上。材料的用量以长度、重量或以自然单位（根、个）计量，值得探讨2。图2典型的脚手架安全计算软件5结语目前，工程设计和造价管理领域的电算化、信息化，发展比较迅速，而在施工技术方面则相对滞后。客观上看，由于人员素质、工作方式方法方面的原因，施工安全设施的电算化相当值得推广。今后，随着施工安全管理体制的完善，新技术、新材料、新工艺的进一步发展，安全计算电算化方面将有更多的问题需要探讨。与此同时，也必将进一步推进建设管理信息化、现代化水平的