TEKLA环境下整体附着式爬架优化设计与应用

李正阳

摘要：近年来，我国的工程建设有了很大进展，工程施工也越来越多。本文针对整体附着式爬架，利用TeklaStructures软件进行构件建模，并以具体工程为依托模拟布架与设计优化，通过总价对比分析法对优化设计前后进行经济对比分析，达到经济效益的最优。

关键词：爬架;TeklaStructures;设计优化

引言

爬架施工属于一级危险施工，半钢爬架在传统爬架的基础上采用特制链接件，将钢网片连接于外侧竖向或者横向的大横杆上，替换原来安全网。Tekla Structures 是一款多模块集成化的钢结构深化设计软件，自带的诸多功能能够满足从初步设计一深化设计一施工管理等一系列要求。其不仅能有效地控制整个结构设计的流程，而且用户可通过创建钢结构和混凝土结构的三维模型生成制造和架设阶段使用的输出数据。

1装配式建筑发展趋势及外围护体系现状

发展装配式建筑是建造方式的重大变革，是推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的重要举措，有利于节约资源能源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平，有利于促进建筑业与信息化工业化深度融合、培育新产业新动能、推动化解过剩产能。装配式建筑适应性强，生产工艺简单，施工简便，造价较低，还可利用地方材料和工业废料，此外还具有建造速度快，受气候条件制约小，节约劳动力并可提高建筑质量的特点。传统爬架通常设置有多层，以适应建筑外墙的大面积作业，但装配式建筑外墙的外围件基本已施工好，需要进行作业的工序较小，目前市场上存在附着式升降脚手架，根据使用材料的不同分为传统附着式升降脚手架、半集成附着式升降脚手架、全钢集成式附着升降脚手架，因此，使用当前市场上的爬架进行装配式建筑外墙的作业时无法满足装配式建筑结构的施工要求，往往会造成资源浪费，增加施工成本和施工难度，而现在一些可用于装配式建筑的爬架使用的是悬挑台式爬架，需要使用塔吊提升，费时费力，施工成本高且施工效率低，因此，实有必要提供一种适用于装配式建筑的专用爬架技术。

2架体布置原则

（1）架体任意两点间布置距离满足以下要求：直线布置的架体支承跨度不应大于架体支承跨度不应大于7m;折线或曲线布置的架体支承跨度不应大于不应大于5.4m（指两榀相邻主框架沿架体外排水平投影距离）;架体分组端部水平悬挑长度不得大于架體分组端部水平悬挑长度不得大于1/2水平支承跨度水平支承跨度和2m，架体全高与支承跨度的乘积不应大于架体全高与支承跨度的乘积不应大于110㎡;（2）架体外皮宜尽量布置成大平面，避免出现多处拐角，以方便剪刀撑搭设，增强架体整体性。（3）按照塔吊布设位置及塔吊附臂水平及垂直位置，若附臂安装时穿过架体内部，则主框架布点需错开附臂位置。（4）如装修使用本架体，则需考虑施工电梯位置的留设，电梯位置处架体在装修阶段拆除后，两侧端部悬挑需满足要求。

3TEKLA应用现状

Tekla软件作为我国最早引入的BIM技术软件之一，其在实际工程中的应用还是比较成熟，很多大型公共建筑都采用tekla软件进行深化设计。表。。运用TeklaStructures软件创建所有爬架构件的三维模型，并将其定义为零件储存，以备后续组装爬架时调用。这样可将二维的蓝图设计资料在三维模型中进行表达，不仅能准确反映蓝图中已包含的全部信息，还能及时发现存在的信息缺失等问题。

4TeklaStructures爬架构件建模

（1）架体结构。架体结构由竖向导轨、标准框、脚手板、立网框等组成。竖向主框架由两根6.3#槽钢背靠背焊成的导轨和40×60方管焊接成的框架加工而成，在导轨的背面焊有防坠条。其分上、中、下三节，通过4套M14螺栓固定连接，并按架体1.8m设计步高，宽度为0.8m，每步内侧斜杆使用40×40×3方管，长度为1.570米，总高度小于5倍楼层高。标准框是由40×40×3.0mm方管、6.3#槽钢和40×40×5角钢焊接成整体的单片式框架。也分上、中、下三节，通过4套M14螺栓固定连接，按平台步高1.8m设计步高，立杆间距最大2m，宽度为0.8m，并与竖向主框架外排高度一致。钢脚手板使用2.0mm冲压钢板制作，底部采用同规格的冲压钢板焊接纵向及横向的龙骨，用来增加钢脚手板的整体刚度。翻板选用2.0mm冲压钢板焊接，底部用同规格的冲压钢板焊接纵向及横向的龙骨，增加翻板的整体刚度立网框由0.6mm厚的镀锌板、20×20×2.0mm方管、80×25×2mm不等边角钢组成的龙骨和斜拉杆焊接而成。分上、下立网框，安装时与标准框、竖向导轨用螺栓进行连接，立网框相互之间使用合页进行连接。（2）附着支撑结构。附着支撑结构所用材料使用国标型槽钢焊接制成，是整个架体的受力点。附墙支座螺栓孔分布于支座底部上下部，外侧使用垫块开横向孔直接焊接与支座底部，内侧垫板使用100×100×10钢板加工而成，内侧受拉螺栓螺母加垫弹簧垫圈。（3）提升设备。提升设备由上牵引件、下牵引件、提升支座、悬挂架、吊杆、电动葫芦组成。上牵引件是由40×3的方管和100×50×3的矩形管焊接而成，主要作用为悬挂电动葫芦，它与竖向导轨使用三套M16×110的高强螺栓进行固定连接。下悬挂件由40×3的方管和8mm厚牵引板组合而成，主要作用为传递电动葫芦产生的力，是平台做匀速升降运动，它与竖向导轨使用五套M14×110的高强螺栓进行固定连接。（4）防倾、防坠装置。防倾导向架由80×80×10mm角钢、6mm厚钢板和直径50mm的导轮组装而成。主要防止组合式施工防护升降平台内外倾翻。导向架与附墙支座通过两套M20×50的六角头标准件固定连接，共设置三组防倾导向装置，导向架上的导轮与竖向导轨上的导轨形成导轮导轨装置，在提升过程中，保证平台垂直滑移并起到防倾作用。

5适用于装配式建筑施工的新式爬架技术应用

装配式结构施工中外墙板安装采用预留锚固用于装配式建筑的爬架，其特征在于，包括爬升导轨、固定在爬升导轨上的施工架体、用于爬升导轨附着在建筑墙面上的附墙装置以及用于驱动爬升导轨上下移动的驱动装置，其中，施工架体包括一层或两层施工平台，两层施工平台之间的距离与装配式建筑的层高相匹配，爬架的高度在7.6～7.8m，爬架材料逐渐向环保节能材料方向发展，采用高强度的铝合金制作爬架，不仅具有强度高、重量轻、可回收、残值高的特点。用于装配式建筑施工的爬架，其施工架体还包括连接上下两层施工平台的立杆，左右相邻的立杆之间通过水平桁架相连。

结语

综上所述，目前BIM技术在工程结构上的应用，大都集中在对工程混凝土结构的应用，而在工程钢构上的应用研究不多，事实上工程钢构比装配式混凝土结构更具优势，基于BIM技术理念的Tekla Structures软件与实际装配式钢构工程相结合，在实际钢构工程深化设计上还是有很大优势，通过将Tekla软件引入爬架深化设计中，在初步设计→深化设计→出图→管理等方面取得了显著的成效，也取得了更好的经济效益。

参考文献：

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[2] 曾国华，史金栋，台启民.地下综合管廊与地铁车站同期建设方案优化研究[J].市政技术，2017，35（3）：72-76.

[3] 张磊，周东明.TeklaStructures软件在钢结构工程中的应用[J].钢结构，2015，30（11）.98-100.

（作者单位：泰安高新区建设局）