高职建筑工程技术专业大二《钢结构厂房拆除方案编制》项目化教学设计

高职建筑工程技术专业大二《钢结构厂房拆除方案编制》项目化教学设计

一、课程基本信息与教学目标

（一）课程定位与背景

本课程是高职建筑工程技术专业大二下学期的一门专业核心技能课程，属于《建筑施工技术》模块中的重要组成部分。在“城市更新”与“绿色建造”的国家战略背景下，钢结构建筑的拆改与加固项目日益增多，本课程旨在培养学生具备编制科学、安全、经济、环保的钢结构厂房拆除方案的核心职业能力。课程以真实工程项目为载體，深度融合“1+X”建筑工程识图与施工工艺职业技能等级标准，对接企业岗位实际需求。

（二）教学目标设计

基于成果导向教育理念，本课程教学目标分为三个层次：

1、素养目标：培育学生精益求精的工匠精神【核心素养】、严谨规范的职业安全道德【红线意识】以及绿色环保的可持续发展理念【社会责任】。通过项目实践，使学生深刻理解“人民至上、生命至上”的安全发展理念，树立依法施工、文明施工的职业信念。

2、知识目标：系统掌握钢结构厂房的结构类型、受力特点与常见缺陷判定方法【基础】；深入理解国家及行业现行拆除工程技术规范，如《建筑拆除工程安全技术规范》JGJ147-2016、《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205-2020等相关条款【重要】；全面掌握拆除工程的施工工艺流程、技术方法选择、施工机械配备计算原理【高频考点】以及施工组织设计编制的核心要素。

3、能力目标：能够独立识读钢结构厂房建筑结构施工图，并进行现场踏勘与结构安全性初步评估【难点】；能够根据工程实际条件，科学选择拆除方案（如机械拆除、静力破碎、爆破拆除等），并完成专项施工方案的编制【核心能力】；能够运用BIM技术或施工模拟软件进行拆除过程的模拟与可视化交底【高阶技能】；能够准确编制拆除工程的危险源辨识清单、应急预案及绿色施工环境保护措施。

二、学情分析与教学重难点

（一）学情分析

授课对象为高职建筑工程技术专业大二学生。他们已经完成了《建筑识图与构造》、《建筑力学》、《建筑材料》及《钢结构工程施工》等前导课程的学习，对钢结构的基本构件（如钢柱、钢梁、屋架）和连接方式（焊接、螺栓连接）有了一定的理论基础，并能初步识读简单的钢结构施工图。【优势】然而，学生对“拆除”这一逆工序的认知普遍存在思维定势，往往简单地理解为“破坏”或“暴力施工”，缺乏对结构力学平衡、内力重分布以及拆除过程中结构稳定性的深刻理解。他们对于大型拆除机械的性能、拆除工艺的精细化控制、施工安全风险的系统性辨识与防控缺乏实践经验，特别是将理论知识与现场复杂工况相结合进行方案决策的能力较弱【薄弱点】。

（二）教学重难点

1、教学重点【重要】

（1）拆除工程施工方案的编制原则、内容深度及格式要求。

（2）钢结构厂房拆除的工艺流程：从上到下、逐层、逐跨、对称拆除的作业顺序。

（3）关键施工技术：机械破碎拆除的技术要点、气割与等离子切割的安全操作规范、大型构件（如屋架、吊车梁）的吊装与分解技术。

（4）拆除工程的安全管理：危险源辨识、脚手架与操作平台搭设、临边洞口防护、个人防护用品配备及应急预案编制。

2、教学难点【难点】

（1）拆除过程中结构受力状态的动态分析：如何保证剩余结构的临时稳定，防止因局部拆除引发整体连续性倒塌。

（2）专项施工方案的计算：如拆除机械（如液压剪、破碎锤）的选型与工作参数计算、临时支撑体系的受力验算、起重设备吊装能力及索具选型计算。

（3）绿色拆除技术的应用：如何最大化实现建筑废弃物的资源化利用（如废旧钢材的分类回收、混凝土破碎后的再生利用），以及施工过程中扬尘、噪声、振动的控制措施。

（4）拆除方案的编制逻辑：如何将现场踏勘信息、技术规范要求与施工组织管理逻辑完美融合，形成一份逻辑严谨、可操作性强的技术文件。

三、教学资源与课前准备

（一）教学环境

采用“理实虚一体化”智慧教室。配备交互式电子白板、小组讨论智慧屏、高性能计算机集群（预装AutoCAD、TeklaStructures、广联达BIM施工模拟软件）。教室四周布置钢结构节点模型（柱脚、梁柱连接、支撑系统）、常用拆除工具（如液压钳模型、气体切割枪模型）及各类安全防护用品实物。

（二）教学资源

1、教材及规范：《建筑施工技术》（“十四五”国家规划教材）、《建筑拆除工程安全技术规范》JGJ147-2016（节选）、《钢结构工程施工规范》GB50755-2012（节选）。

2、数字资源：某实际待拆除单层钢结构厂房（跨度24m，柱距6m，柱顶标高12m）的全套CAD施工图、现场踏勘全景视频及点云数据模型；国内典型钢结构拆除工程事故案例分析视频（如支撑体系不足导致的结构坍塌）；国家级工法《建筑物机械拆除施工工法》等。

3、企业资源：邀请合作企业（某大型钢构集团）安全总监作为“产业导师”进行远程连线点评；提供企业真实的拆除方案范本作为参考。

四、教学实施过程（8学时，分4次课完成）

本课程采用项目化教学，将真实项目“某单层钢结构厂房拆除工程”贯穿始终。学生以6人小组为单位组建“项目经理部”，模拟完成从任务接收到方案编制完成的全过程。

（一）第一阶段：项目导入与前期策划（2学时）

1、创设情境，发布任务【非常重要】

教师通过电子白板展示一组城市更新的图片，引出因产业升级需对老旧工业区进行腾退改造的真实背景。随即发布本次项目任务：某单层钢结构厂房（建于2005年，使用功能为机械加工）因城市规划需要，必须在45天内完成全部拆除工作。各“项目经理部”需根据提供的图纸和现场勘查资料，编制一份完整的、符合国家规范及地方环保要求的《钢结构厂房拆除专项施工方案》，并最终进行方案汇报答辩。

2、任务解读与现场踏勘

教师引导学生登录教学平台，并查看该厂房的设计图纸（重点分析结构形式：排架结构，钢柱为格构式，屋架为梯形钢屋架，屋面为彩色压型钢板，设有10t桥式吊车一台）和现场踏勘视频资料。各小组通过全景视频和点云模型，对厂房的周边环境（东侧紧邻厂区道路，西侧为待保留仓库，南侧、北侧为空地）、内部设备管线（废弃的电力、水暖管线）、结构现状（存在局部锈蚀，个别构件有轻微碰撞变形）进行详细调查。教师引导小组讨论，形成初步的“现场踏勘报告”框架，明确拆除前必须完成的管线封堵、切断、隔离等准备工作清单【基础】。

3、知识铺垫：拆除工程概述

教师结合PPT和实物模型，系统讲解拆除工程的基本概念、分类（人工拆除、机械拆除、爆破拆除、静力破碎等）及其适用范围。重点强调【重要】：“拆除不是建设的简单逆过程，其风险系数往往高于新建工程”。通过播放某拆除工地因未按顺序拆除导致屋盖整体坍塌的事故案例，引发学生对“安全第一、预防为主”原则的深度共鸣，并引导学生初步讨论事故原因（如未设置临时支撑、拆除顺序错误、构件失稳等）。

4、组建项目团队与任务分工

各小组内部选举产生“项目经理”、“技术负责人”、“安全员”、“施工员”、“资料员”等角色。教师发放《项目任务书》和《方案编制指南》，明确第一阶段的成果要求：完成现场踏勘报告（初稿）和拆除方法初步选型讨论。

（二）第二阶段：拆除方案设计与关键技术研究（3学时）

1、拆除方法与工艺流程确定【核心】

（1）拆除方法选择论证【难点】：

教师首先组织头脑风暴：针对本工程，有哪些可能的拆除方法？各小组基于结构特点（单层、高度大、跨度大、有吊车梁）和周边环境条件，展开激烈讨论。有的小组提出采用“大型机械（如300吨级拆楼机）直接破碎”方案，有的提出“先人工或机械切割分解，再吊运”的方案。教师引导各组从工期、成本、安全性、环保性四个维度进行比选，引入层次分析法概念，最终引导大家形成共识：本工程应采用“机械拆除为主，局部辅以人工切割”的综合性拆除方法。具体为：先用大型液压挖掘机（带加长臂和液压剪）拆除屋面彩板和部分檩条，然后对屋架、柱进行逐榀、逐跨的机械破碎分解，对于机械无法触及的死角或需保护的连接节点，采用人工氧炔焰或等离子切割。

（2）工艺流程设计【重要】：

教师详细讲解钢结构厂房拆除的标准工艺流程，即“三阶段、十步走”：

第一阶段（准备阶段）：①管线切断与移位；②危险品清理；③内部可回收设备及构件的拆除（如吊车）；④脚手架及防护设施搭设。

第二阶段（主体拆除）：⑤屋面系统（板、檩条）拆除；⑥屋架（或梁）分解拆除；⑦吊车梁系统拆除；⑧柱子系统拆除；⑨基础破碎与场地平整。

第三阶段（清运阶段）：⑩废弃物分类、回收、外运。

各小组根据此流程，绘制本项目的拆除工艺流程图，并在图纸上标注各工序的作业起点和流向。

2、关键施工技术与计算

（1）拆除机械选型与工作参数计算【高频考点】：

教师结合实物模型和机械参数手册，讲解液压剪、破碎锤等机械的核心参数，如最大破碎高度、破碎半径、破碎力等。布置任务：根据厂房最高点约13米（柱顶+屋脊）的实际情况，各小组需计算并选择能满足作业高度的拆楼机型号（如要求臂长至少14-15米），并复核其最大作业半径是否能覆盖整个厂房跨度。学生通过查阅资料、进行计算，最终确定如卡特彼勒340型长臂拆楼机等型号，并阐述选型理由。

（2）临时支撑与稳定验算【难点】：

教师重点讲解一个【难点】问题：在拆除屋架或柱子前，如何确保剩余结构的稳定？特别是当拆除一榀屋架后，相邻屋架的稳定性如何保证？引入“设置临时防倒塌支架”的概念。通过BIM模型演示，展示如何在待拆屋架两侧的相邻屋架下弦设置刚性支撑或缆风绳。教师简要讲解临时支撑的受力估算方法，引导学生基于最不利工况（如风荷载、拆除时的意外冲击）进行定性的稳定性分析，理解必须通过计算确定支撑结构的规格和布置间距，确保“拆而不倒”。

（3）起重吊装方案设计：

对于需要整体或分块吊运的大型构件（如分割后的屋架段），教师讲解吊点的选择原则（重心上方，对称布置）、吊索具的选型（钢丝绳直径计算）、起重机械的选择（汽车吊或履带吊的站位与起吊能力复核）。各小组在图纸上规划出起重机械的行走路线和停机点位置，并校核其与周边管线、建筑物的安全距离。

3、绿色施工与环境保障措施

教师引入当前“无废城市”建设背景，强调拆除工程中的资源化利用。组织学生讨论本项目中废旧钢材（约500吨）、废旧混凝土（约800立方）的处理方案。学生提出：钢材分类堆放，直接送往钢厂回炉或经加工后作为建筑用材；混凝土块经现场破碎后，作为级配碎石用于场区道路回填。同时，教师详细讲解【重要】扬尘控制（设置围挡、洒水车、雾炮机）、噪声控制（选用低噪设备、设置隔音屏、合理安排作业时间）、废弃物运输（密闭运输、轮胎冲洗）等具体措施，要求各小组将其细化到方案中。

（三）第三阶段：安全专项方案与应急预案编制（2学时）

1、危险源辨识与风险评价【非常重要】

教师引入LEC法（格雷厄姆-金尼法），教授学生如何系统辨识拆除过程中的危险源，并对其进行定量风险评价。各小组在教师指导下，针对工艺流程的每一个步骤，运用“头脑风暴法”辨识危险源。例如：

（1）屋面拆除阶段：高处坠落（从屋面、檩条处坠落）、物体打击（拆下的瓦片、螺栓掉落）、触电（触碰未彻底断电的线路）。

（2）屋架拆除阶段：结构坍塌（屋架失稳）、起重伤害（吊物脱钩、钢丝绳断裂）、机械伤害（液压剪破碎时的碎片飞溅）。

（3）气割作业阶段：火灾、爆炸（氧气、乙炔瓶使用不当）、灼伤、有毒有害气体（金属烟尘）。

（4）机械拆除阶段：机械倾覆（地面不均匀沉降）、机械碰撞（误碰保留结构）。

各小组根据辨识出的危险源，列出详细的《危险源清单》，并利用LEC法计算出风险等级（如高处坠落、坍塌通常被评定为高度风险或重大风险【高风险点】），确定重点管控对象。

2、专项安全技术措施编制

基于危险源清单，各组编制针对性的安全技术措施【重要】：

（1）高处作业防护：规定作业人员必须系挂双钩五点式安全带，并设置牢固的生命绳或防坠器；屋面拆除时必须铺设临时脚手板或防滑板；搭设符合规范要求的安全通道和防护棚。

（2）防坍塌措施：严格执行“从上到下、逐层、逐跨、对称拆除”的原则；屋架拆除前，必须按方案要求设置好临时支撑和缆风绳；在大风、暴雨等恶劣天气下，严禁拆除作业。

（3）机械拆除安全管理：规定机械作业范围内严禁人员进入；明确指挥信号，实行“一机一人”专职指挥；对机械进行定期检查，特别是钢丝绳、液压管路等关键部位。

（4）气割与防火管理：制定严格的动火审批制度；清理动火点周边易燃物，配备足量的灭火器（如干粉灭火器）和水桶；氧气瓶、乙炔瓶必须保持安全距离（不小于5米），远离火源，不得在阳光下暴晒。

3、应急预案编制

教师讲解应急预案的编制架构，包括：应急组织机构（指挥部、抢险组、救护组、后勤组）、应急物资储备清单（应急照明、担架、急救药箱、应急沙袋）、应急响应流程（事故发现、初步处置、报警、启动预案、救援、善后）。各小组针对本工程可能发生的“高处坠落”、“物体打击”、“坍塌”、“火灾”四类最严重事故【热点】，分别制定专项应急处置措施和现场处置方案，明确外部救援力量的联系方式（如120、119）以及最近的医院路线图。

（四）第四阶段：方案编制、模拟汇报与评价反馈（1学时）

1、方案文本编制与可视化交底

各小组综合前三个阶段的学习成果，分工协作，开始编制完整的《钢结构厂房拆除专项施工方案》文本。文本需包含：工程概况、编制依据、施工计划、施工工艺技术（含拆除方法、工艺流程、机械选型）、施工安全保证措施（含危险源辨识、安全技术措施、应急预案）、绿色施工管理措施、劳动力计划、计算书及附图等章节。同时，鼓励各小组利用广联达BIM施工模拟软件或PPT动画，将核心拆除流程制作成3-5分钟的可视化交底视频【高阶技能】，直观展示拆除顺序、机械站位及安全防护布置。

2、方案汇报与答辩

课堂转变为“方案评审会”。每个“项目经理部”选派代表进行10分钟的方案汇报，重点阐述拆除方法的先进性、安全保障措施的可靠性以及绿色施工的亮点。随后，由其他小组成员和教师（代表甲方和监理方）组成评审团，进行5分钟的现场提问。问题直指方案的薄弱环节，例如：“你们这个屋架临时支撑的验算依据是什么？考虑风荷载了吗？”“如果拆楼机在作业时突然出现液压油管爆裂，你们的应急处置措施是什么？”“你们如何确保切割下来的钢材在吊运过程中不发生旋转或脱落？”通过答辩，促使学生深入思考方案的每一个细节，锻炼其临场应变和专业表达能力。

3、产业导师点评与教师总结

邀请的“产业导师”通过远程视频接入，对表现优异的小组方案进行点评，结合企业实际案例，指出学生方案中的亮点（如BIM模拟应用得好、危险源辨识全面）和不足（如对施工成本考虑较少、机械选型的经济性分析不够）。教师最后进行全面总结，梳理本次项目化学习的核心知识点，再次强调【非常重要】：“拆除方案的灵魂是安全，核心是技术，关键是落实。一份优秀的方案，不仅要写在纸上，更要刻在每个人的心里，落实到施工的每一个动作中。”

五、教学评价设计

本课程采用过程性评价与终结性评价相结合的多元化评价体系。

（一）过程性评价（占比60%）

1、课堂参与度与小组讨论贡献（10%）：通过智慧课堂系统记录学生的发言频次和质量，小组内部互评贡献度【基础】。

2、阶段性成果完成质量（30%）：包