《悬挑式钢管脚手架方案编制》教学设计（中职建筑工程施工专业二年级）

《悬挑式钢管脚手架方案编制》教学设计（中职建筑工程施工专业二年级）一、课程基本信息【学科】建筑工程施工（专业核心课）【学段】中等职业学校二年级（下学期）【课题】悬挑式钢管脚手架方案编制——以“大众广场”项目为例【课型】理实一体化项目课【课时】4课时（180分钟）【基础概念】脚手架、悬挑结构、连墙件、横向及纵向水平杆、立杆步距与纵距、剪刀撑、悬挑梁锚固。【基本原理】脚手架结构受力原理（荷载传递路径）、悬挑梁力学模型（简支梁、带悬臂的简支梁）、脚手架稳定性的几何不变体系原理。【重要等级】【核心技能】能够依据工程概况，初步完成型钢悬挑脚手架方案中构造设计与安全验算的基本流程。二、教学内容与学情分析（一）教学内容解析本节课内容选自《建筑施工技术》第七章“脚手架工程”中的高阶内容。在学习了落地式双排脚手架的基础上，引入实际工程中常见的“悬挑式脚手架”作为教学载体。教学内容的核心在于让学生理解，当建筑高度增加、地面空间受限时，如何通过悬挑梁将脚手架荷载传递至主体结构。重点在于掌握悬挑脚手架的构造参数（悬挑梁间距、锚固长度、立杆定位）、安全构件的设置（钢丝绳卸荷、连墙件、剪刀撑）以及方案编制的逻辑流程。这不仅是操作技能的储备，更是施工员、安全员岗位核心素养的体现。【难点】悬挑梁的锚固原理与力学计算简化模型的建立；风荷载等水平作用下架体的整体稳定性概念。（二）学情分析授课对象为中等职业学校建筑工程施工专业二年级学生。他们已经完成了《建筑力学》基础课程的学习，对力的平衡、弯矩等概念有初步了解，并掌握了落地式脚手架的搭设基本要求。然而，学生普遍对抽象的结构受力分析感到困难，缺乏将力学知识与实际工程构造联系起来的经验。他们对施工现场有好奇心，但对编制专项方案这类技术工作既感到陌生又充满期待。因此，本节课采用“大众广场”这一真实项目案例，将抽象的力学原理具象化为具体的构造做法，通过“方案编制”这一任务驱动，激发学生的探究欲望。三、教学目标设计（一）知识目标1.准确复述悬挑式脚手架的构成（悬挑梁、架体、拉结系统、防护系统）及每部分的【基础】作用。2.陈述悬挑脚手架的搭设工艺流程：放线定位→锚固悬挑梁→搭设立杆→设置连墙件→搭设剪刀撑→铺设脚手板→挂安全网。3.正确解读《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130）中关于悬挑脚手架构造的相关强制性条文。（二）能力目标1.能够依据给定的“大众广场”项目工程概况（层高、结构形式），初步选定悬挑工字钢的型号（如I16）并进行简单的锚固长度核算（L≥1.25倍悬挑长度）【重要】。2.能够绘制悬挑脚手架悬挑梁平面布置草图及节点详图（如锚固端、悬挑端做法）【高频考点】。3.能够通过小组合作，制定出包含材料选用、构造参数、安全措施等内容的脚手架方案大纲。（三）素养目标1.在方案编制过程中，牢固树立“安全第一、预防为主”的安全生产意识，严格遵守规范，养成严谨细致的工作作风【非常重要】。2.通过小组协作讨论，培养团队沟通与协作精神，建立对施工技术管理岗位的职业认同感。四、教学实施过程（一）创设情境，导入新课（15分钟）【教师活动】展示一组施工现场图片及视频素材：一张是繁华地段高层建筑施工，地面完全没有搭设落地架的空间；另一张是“大众广场”项目效果图及裙楼结构图。提出问题：“同学们，假设我们现在承接了‘大众广场’项目中裙楼外侧脚手架的施工任务。但这里有个难题：裙楼施工完毕后，紧接着要进行室外管网及景观绿化施工，落地式脚手架占据的场地必须提前腾空。同时，主楼主体结构仍在继续向上施工。如果你是项目技术员，你会采用什么方案来解决这个立体交叉施工的场地冲突问题？”【学生活动】观察图片，思考并尝试回答。可能会有“做挑架”、“用吊篮”等多种答案。【教师总结】对，吊篮常用于装饰装修阶段。而在主体结构施工阶段，既要保证高空作业的安全，又要为地面腾出空间，最常用的解决方案就是——型钢悬挑式脚手架。今天，我们就以“大众广场”项目为载体，化身项目技术员，一起来编制这份《悬挑式钢管脚手架施工方案》。【设计意图】利用真实项目中的矛盾点（施工场地受限）创设问题情境，激发学生的好奇心和求知欲，引出本节课的核心任务，明确学习目标。（二）任务分析，明确目标（10分钟）【教师活动】发放“大众广场”项目模拟任务书（简化版），包含：标准层层高3.9m，结构形式为框架剪力墙结构，首层平面图局部（需搭设悬挑架的范围），悬挑起始标高（+5.5m），悬挑最大高度（不超过20m）等关键信息。明确本节课需要完成的子任务：1.【基础任务】：确定悬挑架的材料选型与构造参数（悬挑梁型号、布设间距、锚固长度、立杆位置、连墙件布置等）。2.【进阶任务】：绘制关键节点的构造草图（悬挑梁锚固端、悬挑端、钢丝绳拉结）。3.【拓展任务】：简述悬挑脚手架搭设过程中的重大危险源及安全控制措施。【学生活动】仔细阅读任务书，明确本节课要完成的具体成果。分组（每56人一组，模拟项目技术部）。【设计意图】将抽象的“方案编制”分解为具体、可操作、可评价的小任务，降低学生畏难情绪，为后续的探究活动指明方向。（三）新知建构，原理探究（30分钟）1.【重要】悬挑架的“骨架”——悬挑梁系统【教师活动】结合三维动画和实物模型（I16工字钢模型），讲解悬挑梁的受力原理。将复杂的力学模型简化为学生能理解的语言：悬挑梁就像跳水运动员的跳板，一部分压在看台上（锚固段），一部分伸在空中（悬挑段）。楼板上的压力（锚固螺栓和压板）就是阻止它翻倒的力。荷载（脚手架、人和材料）通过立杆传递给悬挑梁，悬挑梁再把这些力传递给建筑结构。引出核心构造要求：【非常重要】悬挑梁的锚固段长度L1与悬挑段长度L2的比值不应小于1.25。若悬挑段长度为1.5m，则锚固段长度至少应为1.5×1.25=1.875m。并展示锚固端U型钢筋拉环或锚固螺栓的正确做法图片。【学生活动】观察模型与动画，在小组内互相复述荷载传递路径：“施工荷载→脚手板→横杆→立杆→悬挑梁→锚固件→主体结构”。根据给定的悬挑长度（1.5m），计算所需的最小锚固长度。2.【基础】架体构造与参数确定【教师活动】引导学生回顾落地脚手架的搭设参数（立杆纵距、横距、步距），并明确悬挑架上的架体部分构造参数与落地架是相同的，依然要遵循规范要求。例如，立杆横距（排距）一般控制在0.8~1.05m，立杆纵距（跨距）不超过1.5m，步距不超过1.8m【高频考点】。重点强调：悬挑梁上的立杆定位至关重要。必须确保立杆的底座中心正对悬挑梁中心，严禁偏离。通常会在悬挑梁上焊接一根长约mm的短钢筋头或定制底座，作为立杆的定位销。【学生活动】结合任务书中的建筑平面，以小组为单位，初步确定立杆纵距（如取1.5m），并在平面草图上画出立杆的分布点。3.【热点】安全冗余——钢丝绳卸荷与连墙件【教师活动】提问：“万一悬挑梁的锚固出现意外，或者悬挑高度较大，架体失稳怎么办？”引出“钢丝绳卸荷”作为安全储备的重要作用。展示钢丝绳一端拉在悬挑梁外端，另一端拉结在上层结构梁上的节点大样图。强调钢丝绳仅作为卸荷装置，计算时不参与受力，但它的存在极大地增加了架体的安全冗余。展示连墙件布置图，讲解【难点】连墙件对于抵抗风荷载和防止架体倾覆的关键作用。它是架体与建筑结构之间的“生命锁”，必须按规范要求“两步三跨”或“两步两跨”严格布置。【学生活动】讨论并回答：“为什么说钢丝绳是安全储备？如果没有连墙件，架体会发生什么变化？”（四）方案编制，实战演练（70分钟）【学生活动】（小组协作，教师巡回指导）本环节是课堂的核心，占主要篇幅。各小组根据“大众广场”项目任务书，开展方案编制工作。1.第一步：材料选型与参数初定（15分钟）各小组根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130）简版条文或教师提供的速查表，选定悬挑梁型号（I16或I18），确定立杆纵距（1.5m）、横距（0.9m）、步距（1.8m）。计算悬挑梁锚固长度。将参数填写在《方案编制记录表》中。2.第二步：绘制悬挑梁平面布置图（25分钟）在教师提供的首层建筑平面图复印件上，依据立杆位置，绘制悬挑梁（工字钢）的平面布置。要求：（1）悬挑梁的布置间距应与立杆纵距一致。（2）在建筑物转角处，应合理布置扇形挑梁或采用型钢联梁，确保转角处立杆有可靠支撑【热点】。（3）标注出悬挑梁的型号、长度、锚固段与悬挑段的长度。3.第三步：关键节点构造详图绘制（20分钟）在A4白纸上，绘制两个关键节点的草图：（1）悬挑梁锚固端节点：画出楼板、工字钢、U型锚固螺栓、压板、木楔，并标注相关尺寸。（2）悬挑梁悬挑端与立杆连接节点：画出工字钢、立杆底座、定位钢筋、钢丝绳吊环（如有）。4.第四步：安全技术措施编制（10分钟）小组讨论，列出本方案搭设、使用及拆除过程中的【重要】安全技术措施。例如：（1）悬挑梁混凝土强度必须达到设计强度的100%方可进行搭设。（2）搭设人员必须持证上岗，佩戴好安全帽、安全带。（3）所有钢管、扣件进场必须验收，严禁使用不合格产品。（4）连墙件必须随脚手架搭设同步设置，严禁滞后或任意拆除。（五）成果展示，互评互鉴（30分钟）【教师活动】随机抽取23个小组，选派“技术员”上台，利用实物投影仪展示本组绘制的平面布置图和节点详图，并简要讲解方案的核心思路和主要参数。【学生活动】非展示小组认真聆听，并从方案合理性（锚固长度够不够？转角处理是否妥当？）、图纸规范性（线条是否清晰？标注是否完整？）等角度进行提问和点评。【教师点评】对各组方案进行总结性点评，肯定亮点，指出共性问题和易错点。特别针对转角处工字钢的布置、锚固长度的核算等关键点进行再次强调。（六）课堂小结，布置作业（15分钟）（一）课堂小结师生共同回顾悬挑式脚手架方案编制的核心内容：1.一个核心参数：悬挑比≥1.25。2.两条生命线：连墙件（抗倾覆）、钢丝绳（卸荷）。3.三个关键图：平面布置图、锚固节点图、悬挑节点图。4.【非常重要】四个到位：材料验收到位、技术交底到位、旁站监督到位、验收检查到位。（二）布置作业1.【必做】完善本组绘制的悬挑脚手架平面布置图及节点详图，要求线条清晰、尺寸标注齐全，形成一份初步的施工方案简本。2.【选做】（高阶挑战）假设“大众广场”项目悬挑高度达到25m，根据规范JGJ130，查一查需要增加哪些加强措施？（