裝配式建筑實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方案研究

魏科豐，姚金星，劉昌明

(長江大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，湖北 荊州 434020)

0 前 言

建筑工業(yè)化要求學(xué)生具備多學(xué)科的知識和技能，既要掌握土木工程專業(yè)知識，又需要掌握工程管理和工程造價(jià)方面的內(nèi)容，同時(shí)掌握裝配式建筑設(shè)計(jì)及施工方法。建筑工業(yè)化強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化和高效率，土木工程專業(yè)的學(xué)生除了懂施工、懂設(shè)計(jì)，還需要具備較強(qiáng)的實(shí)踐動手能力。然而，從目前我國高等院校的教學(xué)來看，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的真正結(jié)合還有很大的差距，理論與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的開放性、可控性以及信息化應(yīng)用程度均有待提高。受客觀條件影響，各高校普遍存在校內(nèi)實(shí)踐操作機(jī)會少，授課進(jìn)度緩慢，加強(qiáng)土木工程專業(yè)教學(xué)中的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，建設(shè)裝配式建筑實(shí)訓(xùn)基地，借助實(shí)訓(xùn)基地、在線開放課程及建筑云平臺，將平時(shí)無法實(shí)地體驗(yàn)的裝配式施工現(xiàn)場知識和內(nèi)容，通過裝配式實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，學(xué)生在學(xué)校就可以了解裝配式建筑從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)绞┕ぁ⒐芾淼妊b配式建筑全過程，對于獨(dú)立學(xué)院培養(yǎng)高質(zhì)量應(yīng)用型人才具有很大的促進(jìn)作用。

1 裝配式實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的意義

1.1 貫徹國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案

2019年2月13日，國務(wù)院印發(fā)的《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案的通知》中明確提出，本著建設(shè)主體多元化的原則，緊密聯(lián)系行業(yè)企業(yè)，不斷改善實(shí)訓(xùn)、推動校企深度合作，打造一批高水平實(shí)訓(xùn)基地，積極探索校內(nèi)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的校企組合新模式。

1.2 粉碎裝配式建筑教學(xué)“路障”，完成真實(shí)場景教學(xué)

傳統(tǒng)教學(xué)以理論教學(xué)為主，對于具體的施工過程、鋼筋如何綁扎、如何澆筑等難以直觀表現(xiàn)出來，學(xué)生上完課后仍然一知半解，教學(xué)效果較差。尤其是裝配式建筑作為新興行業(yè)，工程危險(xiǎn)性大，如構(gòu)件吊裝、灌漿等內(nèi)容，學(xué)生無法直接操作，建筑工程工期長，無法進(jìn)行工程全過程的教學(xué)，同時(shí)在工程中各工種的具體內(nèi)容，只能部分學(xué)習(xí)，這些情況對于學(xué)校的教學(xué)與學(xué)生的實(shí)訓(xùn)影響甚大，成了裝配式教學(xué)過程中的絆腳石。裝配式實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，將原本抽象化的知識具體化，通過實(shí)際施工過程和工法樓的展示，讓學(xué)生身臨其境，與施工現(xiàn)場零距離，使課堂的教學(xué)更加生動與形象，學(xué)生可以在學(xué)校模擬參加裝配式建筑設(shè)計(jì)、施工過程，能夠?qū)ρb配式建筑全過程有一個(gè)全面的認(rèn)識。

2 裝配式實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)內(nèi)容

擬建的裝配式建筑綜合實(shí)訓(xùn)基地位于筆者學(xué)院新校區(qū)建設(shè)的1 000 m2左右的鋼結(jié)構(gòu)廠房里面，可實(shí)現(xiàn)裝配式建筑構(gòu)件制作、施工模擬操作，讓學(xué)生在學(xué)校即可完成裝配式制造和施工無縫結(jié)合的實(shí)操教學(xué)。

2.1 裝配式建筑工法樓展示區(qū)

工法樓展示區(qū)占地面積100 m2，通過集中展示裝配式施工節(jié)點(diǎn)與施工工法以及全套的教學(xué)課程，還原裝配式施工過程中結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝、防水施工、裝飾施工、灌漿工藝等工法節(jié)點(diǎn)。工法樓現(xiàn)場可學(xué)習(xí)裝配式施工現(xiàn)場臨時(shí)支撐連接方法、各構(gòu)件構(gòu)造形式、后續(xù)工程施工處理等，通過掃描裝配式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)位置的二維碼，在移動端可以觀看施工工藝展示及專業(yè)知識點(diǎn)。建設(shè)的主要思路是以施工課程為教學(xué)需求，集中展示施工節(jié)點(diǎn)與施工工法的實(shí)操模型，節(jié)點(diǎn)裸露區(qū)可展示裝配式建筑圖集重點(diǎn)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，學(xué)生可以動手操作自行拆裝，既保證學(xué)生實(shí)操安全，又方便老師組織開展教學(xué)。同時(shí)還展示裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件與建筑主體結(jié)構(gòu)部分的連接及加固措施，包含裝配式建筑常用連接節(jié)點(diǎn)及處理方法。

2.2 構(gòu)件裝配實(shí)訓(xùn)區(qū)

構(gòu)件裝配實(shí)訓(xùn)區(qū)占地面積180 m2，該部分旨在通過實(shí)體吊裝讓學(xué)生親身體會裝配式建筑施工的整個(gè)過程，了解裝配式建筑的各個(gè)施工要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識。裝配式建筑對吊裝的精度要求非常高，因此，需要學(xué)生具體操作來掌握吊裝的方法。構(gòu)件裝配實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)主要分為以下三個(gè)階段。

1)第一階段主要學(xué)習(xí)建設(shè)工程安全生產(chǎn)管理相關(guān)條例及施工安全知識，與本工種相關(guān)的法律法規(guī)、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu)件施工圖、構(gòu)件堆放和吊裝的基本知識。吊裝前準(zhǔn)備的相關(guān)知識，包括構(gòu)件起吊安裝常用器具的基本功能、適用范圍及基本操作規(guī)程、安全防護(hù)用具的基本功能及使用、測量放線的基本知識及操作要求。

2)第二階段主要進(jìn)行測量設(shè)備、起重設(shè)備實(shí)操學(xué)習(xí)，測量設(shè)備包含全站儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀的使用操作學(xué)習(xí)，起重吊裝設(shè)備的操作學(xué)習(xí)及具體實(shí)施。

3)第三階段先進(jìn)行吊裝前準(zhǔn)備工作，包括工具材料準(zhǔn)備、測量放線、構(gòu)件準(zhǔn)備、安裝面清理等工作，隨后進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件吊裝，包括支撐的安裝，構(gòu)件的加固等工作，最后進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的檢查，包括垂直度、構(gòu)件位置等具體檢查工作。

2.3 灌漿實(shí)訓(xùn)區(qū)

灌漿實(shí)訓(xùn)區(qū)準(zhǔn)備設(shè)灌漿工位8 個(gè)，學(xué)生以組為單位輪流進(jìn)行灌漿工藝操作，通過模擬鋼筋套筒灌漿的整個(gè)過程，掌握鋼筋套筒灌漿工藝原理、操作要點(diǎn)及安全技術(shù)要求。同時(shí)要求掌握本崗位技術(shù)操作規(guī)范及規(guī)程、灌漿料的基本知識，包括灌漿連接基本知識、灌漿設(shè)備及機(jī)具知識、連接施工與質(zhì)量驗(yàn)收方面的規(guī)定。

2.4 裝配式構(gòu)件驗(yàn)收實(shí)訓(xùn)區(qū)、構(gòu)件展示區(qū)及沙盤模型

裝配式構(gòu)件驗(yàn)收區(qū)配有各類型典型缺陷構(gòu)件與構(gòu)件檢測工具，學(xué)生可以利用工具檢測各類構(gòu)件并且記錄驗(yàn)收情況，從而掌握構(gòu)件常見問題以及檢測方法。裝配式建筑典型構(gòu)件展示區(qū)展示剪力墻、預(yù)制樓梯、疊合板、外掛板等構(gòu)件模型及構(gòu)造節(jié)點(diǎn)，讓學(xué)生對構(gòu)件有完整的認(rèn)知。裝配式建筑沙盤模型打破了空間、項(xiàng)目工地少、危險(xiǎn)性大等限制，為學(xué)生展示裝配式建筑制造工廠、智慧工地等全貌，讓學(xué)生在學(xué)校就能直觀地接觸工廠、工地，在整體上對裝配式建筑的生產(chǎn)、堆放、運(yùn)輸、安裝等有深入的了解，綜合提升整體教學(xué)效果。

2.5 裝配式微視頻

裝配式微視頻主要包括構(gòu)件展示配套的二維碼微課程資源和裝配式建筑工法演示視頻，構(gòu)件展示配套二維碼微課程資源由裝配式建筑發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系、裝配式建筑構(gòu)件認(rèn)知、預(yù)制剪力墻吊裝及灌漿、外掛板吊裝步驟及施工工藝、內(nèi)墻板、隔墻板吊裝步驟及施工工藝、疊合梁吊裝步驟及施工工藝、疊合樓板、陽臺及空調(diào)、預(yù)制樓梯吊裝步驟及施工工藝、施工圖的認(rèn)識、安全規(guī)范教育、裝配式建筑施工總流程、裝配式建筑過程質(zhì)量控制及完工驗(yàn)收等組成。裝配式建筑工法演示動畫視頻包括外墻板、疊合梁、疊合板的吊裝工程工藝流程和外墻拼縫防水處理施工指導(dǎo)。

3 裝配式建筑虛擬仿真VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

根據(jù)校企合作內(nèi)容，依托遠(yuǎn)大教育裝配式虛擬仿真VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，在裝配式建筑施工上，可以完全模擬施工現(xiàn)場、施工工具的使用、施工步驟的順序、施工安全的提醒及施工工法工藝，以上內(nèi)容都有非常詳細(xì)的實(shí)訓(xùn)操作步驟，在教學(xué)過程中讓學(xué)生自己動手，通過親自操作來到“現(xiàn)場”學(xué)習(xí)，達(dá)到全真模擬的教學(xué)目的。主要內(nèi)容有施工現(xiàn)場布置、構(gòu)建進(jìn)場、彈線定位、標(biāo)高測量、復(fù)合下層墻板位置以、確定構(gòu)件編號、安裝吊具、吊鉤安裝、起吊、吊運(yùn)、落位、斜支撐安裝、斜支撐底部固定、斜支撐頂部固定、檢查平整度、貼防水卷材、安裝限位件、安裝墻板連接件、固定墻板連接件等。

4 教學(xué)管理模式

在教學(xué)管理過程中，我們實(shí)行分組教學(xué)，具體如下：①工法樓節(jié)點(diǎn)教學(xué)：5人一單位，分組學(xué)習(xí)裝配建筑施工節(jié)點(diǎn)和灌漿工藝；②構(gòu)件裝配實(shí)訓(xùn)區(qū)：5人一組，在老師指導(dǎo)下，分組進(jìn)行構(gòu)件裝配及施工實(shí)訓(xùn)；③灌漿實(shí)訓(xùn)區(qū)：5人一組，在老師指導(dǎo)下，分組體驗(yàn)裝配式構(gòu)件灌漿的整個(gè)過程；④裝配式建筑虛擬仿真VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)：一個(gè)教室擬放3套設(shè)備，可以容納30人同時(shí)實(shí)訓(xùn)；⑤裝配式在線教學(xué)平臺：通過手機(jī)APP可同時(shí)供50個(gè)學(xué)生進(jìn)行在線學(xué)習(xí)及考試。

5 預(yù)期效益

1)通過裝配式建筑實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，能讓學(xué)生身臨其境，直觀了解到裝配式建筑的構(gòu)件外觀、裝配式構(gòu)件生產(chǎn)車間的布局情況、裝配式混凝土建筑施工場景等內(nèi)容，達(dá)到認(rèn)知實(shí)習(xí)的效果。

2)理論和實(shí)踐一體化的裝配式建筑實(shí)訓(xùn)室，通過實(shí)訓(xùn)區(qū)、虛擬仿真學(xué)習(xí)軟件、配套沙盤等學(xué)習(xí)硬件與資源，學(xué)生可以更加直觀地學(xué)習(xí)掌握裝配式建筑知識，不僅能滿足土木工程專業(yè)學(xué)生使用，同時(shí)，可供建筑工程技術(shù)、工程管理、工程造價(jià)專業(yè)學(xué)生一站式了解裝配式建筑，了解行業(yè)前沿技術(shù)。

3)實(shí)習(xí)基地建成后，有助于學(xué)院專業(yè)教師了解裝配式建筑工藝和技術(shù)，提高教師的專業(yè)素質(zhì)，提高教學(xué)質(zhì)量。一站式教學(xué)體驗(yàn)讓學(xué)生從“集成化設(shè)計(jì)、工業(yè)化生產(chǎn)、裝配化施工、信息化管理”的全產(chǎn)業(yè)鏈角度多方位了解裝配式建筑的內(nèi)涵，為教師教學(xué)科研和學(xué)生學(xué)習(xí)提供很好的平臺。同時(shí)，可邀請其他兄弟院校前來參觀考察，先進(jìn)的實(shí)訓(xùn)條件除滿足校內(nèi)師生使用外，還可以承擔(dān)社會人員技能培訓(xùn)、建筑行業(yè)人員在職培訓(xùn)等，提升學(xué)校社會服務(wù)能力。

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