TEKLA環(huán)境下整體附著式爬架優(yōu)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李正陽

摘要：近年來，我國(guó)的工程建設(shè)有了很大進(jìn)展，工程施工也越來越多。本文針對(duì)整體附著式爬架，利用TeklaStructures軟件進(jìn)行構(gòu)件建模，并以具體工程為依托模擬布架與設(shè)計(jì)優(yōu)化，通過總價(jià)對(duì)比分析法對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)前后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益的最優(yōu)。

關(guān)鍵詞：爬架;TeklaStructures;設(shè)計(jì)優(yōu)化

引言

爬架施工屬于一級(jí)危險(xiǎn)施工，半鋼爬架在傳統(tǒng)爬架的基礎(chǔ)上采用特制鏈接件，將鋼網(wǎng)片連接于外側(cè)豎向或者橫向的大橫桿上，替換原來安全網(wǎng)。Tekla Structures 是一款多模塊集成化的鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)軟件，自帶的諸多功能能夠滿足從初步設(shè)計(jì)一深化設(shè)計(jì)一施工管理等一系列要求。其不僅能有效地控制整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的流程，而且用戶可通過創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的三維模型生成制造和架設(shè)階段使用的輸出數(shù)據(jù)。

1裝配式建筑發(fā)展趨勢(shì)及外圍護(hù)體系現(xiàn)狀

發(fā)展裝配式建筑是建造方式的重大變革，是推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要舉措，有利于節(jié)約資源能源、減少施工污染、提升勞動(dòng)生產(chǎn)效率和質(zhì)量安全水平，有利于促進(jìn)建筑業(yè)與信息化工業(yè)化深度融合、培育新產(chǎn)業(yè)新動(dòng)能、推動(dòng)化解過剩產(chǎn)能。裝配式建筑適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，施工簡(jiǎn)便，造價(jià)較低，還可利用地方材料和工業(yè)廢料，此外還具有建造速度快，受氣候條件制約小，節(jié)約勞動(dòng)力并可提高建筑質(zhì)量的特點(diǎn)。傳統(tǒng)爬架通常設(shè)置有多層，以適應(yīng)建筑外墻的大面積作業(yè)，但裝配式建筑外墻的外圍件基本已施工好，需要進(jìn)行作業(yè)的工序較小，目前市場(chǎng)上存在附著式升降腳手架，根據(jù)使用材料的不同分為傳統(tǒng)附著式升降腳手架、半集成附著式升降腳手架、全鋼集成式附著升降腳手架，因此，使用當(dāng)前市場(chǎng)上的爬架進(jìn)行裝配式建筑外墻的作業(yè)時(shí)無法滿足裝配式建筑結(jié)構(gòu)的施工要求，往往會(huì)造成資源浪費(fèi)，增加施工成本和施工難度，而現(xiàn)在一些可用于裝配式建筑的爬架使用的是懸挑臺(tái)式爬架，需要使用塔吊提升，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，施工成本高且施工效率低，因此，實(shí)有必要提供一種適用于裝配式建筑的專用爬架技術(shù)。

2架體布置原則

（1）架體任意兩點(diǎn)間布置距離滿足以下要求：直線布置的架體支承跨度不應(yīng)大于架體支承跨度不應(yīng)大于7m;折線或曲線布置的架體支承跨度不應(yīng)大于不應(yīng)大于5.4m（指兩榀相鄰主框架沿架體外排水平投影距離）;架體分組端部水平懸挑長(zhǎng)度不得大于架體分組端部水平懸挑長(zhǎng)度不得大于1/2水平支承跨度水平支承跨度和2m，架體全高與支承跨度的乘積不應(yīng)大于架體全高與支承跨度的乘積不應(yīng)大于110㎡;（2）架體外皮宜盡量布置成大平面，避免出現(xiàn)多處拐角，以方便剪刀撐搭設(shè)，增強(qiáng)架體整體性。（3）按照塔吊布設(shè)位置及塔吊附臂水平及垂直位置，若附臂安裝時(shí)穿過架體內(nèi)部，則主框架布點(diǎn)需錯(cuò)開附臂位置。（4）如裝修使用本架體，則需考慮施工電梯位置的留設(shè)，電梯位置處架體在裝修階段拆除后，兩側(cè)端部懸挑需滿足要求。

3TEKLA應(yīng)用現(xiàn)狀

Tekla軟件作為我國(guó)最早引入的BIM技術(shù)軟件之一，其在實(shí)際工程中的應(yīng)用還是比較成熟，很多大型公共建筑都采用tekla軟件進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。表。。運(yùn)用TeklaStructures軟件創(chuàng)建所有爬架構(gòu)件的三維模型，并將其定義為零件儲(chǔ)存，以備后續(xù)組裝爬架時(shí)調(diào)用。這樣可將二維的藍(lán)圖設(shè)計(jì)資料在三維模型中進(jìn)行表達(dá)，不僅能準(zhǔn)確反映藍(lán)圖中已包含的全部信息，還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的信息缺失等問題。

4TeklaStructures爬架構(gòu)件建模

（1）架體結(jié)構(gòu)。架體結(jié)構(gòu)由豎向?qū)к墶?biāo)準(zhǔn)框、腳手板、立網(wǎng)框等組成。豎向主框架由兩根6.3#槽鋼背靠背焊成的導(dǎo)軌和40×60方管焊接成的框架加工而成，在導(dǎo)軌的背面焊有防墜條。其分上、中、下三節(jié)，通過4套M14螺栓固定連接，并按架體1.8m設(shè)計(jì)步高，寬度為0.8m，每步內(nèi)側(cè)斜桿使用40×40×3方管，長(zhǎng)度為1.570米，總高度小于5倍樓層高。標(biāo)準(zhǔn)框是由40×40×3.0mm方管、6.3#槽鋼和40×40×5角鋼焊接成整體的單片式框架。也分上、中、下三節(jié)，通過4套M14螺栓固定連接，按平臺(tái)步高1.8m設(shè)計(jì)步高，立桿間距最大2m，寬度為0.8m，并與豎向主框架外排高度一致。鋼腳手板使用2.0mm沖壓鋼板制作，底部采用同規(guī)格的沖壓鋼板焊接縱向及橫向的龍骨，用來增加鋼腳手板的整體剛度。翻板選用2.0mm沖壓鋼板焊接，底部用同規(guī)格的沖壓鋼板焊接縱向及橫向的龍骨，增加翻板的整體剛度立網(wǎng)框由0.6mm厚的鍍鋅板、20×20×2.0mm方管、80×25×2mm不等邊角鋼組成的龍骨和斜拉桿焊接而成。分上、下立網(wǎng)框，安裝時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)框、豎向?qū)к売寐菟ㄟM(jìn)行連接，立網(wǎng)框相互之間使用合頁進(jìn)行連接。（2）附著支撐結(jié)構(gòu)。附著支撐結(jié)構(gòu)所用材料使用國(guó)標(biāo)型槽鋼焊接制成，是整個(gè)架體的受力點(diǎn)。附墻支座螺栓孔分布于支座底部上下部，外側(cè)使用墊塊開橫向孔直接焊接與支座底部，內(nèi)側(cè)墊板使用100×100×10鋼板加工而成，內(nèi)側(cè)受拉螺栓螺母加墊彈簧墊圈。（3）提升設(shè)備。提升設(shè)備由上牽引件、下牽引件、提升支座、懸掛架、吊桿、電動(dòng)葫蘆組成。上牽引件是由40×3的方管和100×50×3的矩形管焊接而成，主要作用為懸掛電動(dòng)葫蘆，它與豎向?qū)к壥褂萌譓16×110的高強(qiáng)螺栓進(jìn)行固定連接。下懸掛件由40×3的方管和8mm厚牽引板組合而成，主要作用為傳遞電動(dòng)葫蘆產(chǎn)生的力，是平臺(tái)做勻速升降運(yùn)動(dòng)，它與豎向?qū)к壥褂梦逄譓14×110的高強(qiáng)螺栓進(jìn)行固定連接。（4）防傾、防墜裝置。防傾導(dǎo)向架由80×80×10mm角鋼、6mm厚鋼板和直徑50mm的導(dǎo)輪組裝而成。主要防止組合式施工防護(hù)升降平臺(tái)內(nèi)外傾翻。導(dǎo)向架與附墻支座通過兩套M20×50的六角頭標(biāo)準(zhǔn)件固定連接，共設(shè)置三組防傾導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向架上的導(dǎo)輪與豎向?qū)к壣系膶?dǎo)軌形成導(dǎo)輪導(dǎo)軌裝置，在提升過程中，保證平臺(tái)垂直滑移并起到防傾作用。

5適用于裝配式建筑施工的新式爬架技術(shù)應(yīng)用

裝配式結(jié)構(gòu)施工中外墻板安裝采用預(yù)留錨固用于裝配式建筑的爬架，其特征在于，包括爬升導(dǎo)軌、固定在爬升導(dǎo)軌上的施工架體、用于爬升導(dǎo)軌附著在建筑墻面上的附墻裝置以及用于驅(qū)動(dòng)爬升導(dǎo)軌上下移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其中，施工架體包括一層或兩層施工平臺(tái)，兩層施工平臺(tái)之間的距離與裝配式建筑的層高相匹配，爬架的高度在7.6～7.8m，爬架材料逐漸向環(huán)保節(jié)能材料方向發(fā)展，采用高強(qiáng)度的鋁合金制作爬架，不僅具有強(qiáng)度高、重量輕、可回收、殘值高的特點(diǎn)。用于裝配式建筑施工的爬架，其施工架體還包括連接上下兩層施工平臺(tái)的立桿，左右相鄰的立桿之間通過水平桁架相連。

結(jié)語

綜上所述，目前BIM技術(shù)在工程結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用，大都集中在對(duì)工程混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，而在工程鋼構(gòu)上的應(yīng)用研究不多，事實(shí)上工程鋼構(gòu)比裝配式混凝土結(jié)構(gòu)更具優(yōu)勢(shì)，基于BIM技術(shù)理念的Tekla Structures軟件與實(shí)際裝配式鋼構(gòu)工程相結(jié)合，在實(shí)際鋼構(gòu)工程深化設(shè)計(jì)上還是有很大優(yōu)勢(shì)，通過將Tekla軟件引入爬架深化設(shè)計(jì)中，在初步設(shè)計(jì)→深化設(shè)計(jì)→出圖→管理等方面取得了顯著的成效，也取得了更好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馬山玉.鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)軟件TeklaStructures應(yīng)用綜述[J].山西建筑，2010，36（6）.56-57.

[2] 曾國(guó)華，史金棟，臺(tái)啟民.地下綜合管廊與地鐵車站同期建設(shè)方案優(yōu)化研究[J].市政技術(shù)，2017，35（3）：72-76.

[3] 張磊，周東明.TeklaStructures軟件在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用[J].鋼結(jié)構(gòu)，2015，30（11）.98-100.

（作者單位：泰安高新區(qū)建設(shè)局）