基于BIM的建筑工程施工安全管理研究

基于BIM的建筑工程施工安全管理研究

摘要：BIM 技术的出现，标志着建筑业进入了信息化时代，对建筑业的发展起着巨大的推动作用。本研究的主要目的是探讨将 BIM 技术引入施工安全管理，解决当前施工安全管理存在的问题。

关键词: 施工安全管理；建筑工程

1 BIM 技术在建筑工程施工阶段应用的优势

1.1可视化

BIM提供的可视化思路，可以将线条式的构件转换成三维的立体实物模型，通过三维立体实物模型来传达二维图纸无法表达的视觉效果，形成同构件之间互动性和反馈性的可视，便于理解和应用。在建筑工程施工阶段，BIM技术可以提供一个更加清晰的现场布局说明和用于管理现场状态信息可视化的方法。利用BIM建模技术，模拟施工现场环境，在可视化的基础上合理规划施工场地，避免施工场地和空间的作业冲突。同时还可以在模型中了解项目的动态进展，对整个施工过程进行可视化的管理。

1.2协调性

建筑工程项目由于参与方较多，建设周期长，施工过程中需要很多单位的信息沟通、协调配合。传统的管理协调通常是在问题发生之后，而基于BIM的协调性，主要是在施工之前对项目各参与方的信息进行协调。 通过BIM实现信息集成化的管理，提供了一个信息交流和共享的平台，避免因为信息传递过程流失而带来的不协调问题。并且协同化管理下的信息数据库可以在不同参与方之间共享，基于BIM技术的很多信息都是动态生成的，建筑模型的改动可以反映到其他相关文件，自动更新项目使用的数据库，保持所有信息协调一致。如此，可以加强项目各参与方、各专业的信息协调，减少因为项目建设持续时间长、信息量大而带来的管理不便的问题。 1.3虚拟施工和碰撞检测

利用BIM软件建立的建筑、结构、管道、机电等模型可以利用碰撞检测和施工模拟软件进行设计冲突分析和4D施工模拟。根据碰撞检测报告，来分析结构构件、管线布置的冲突和碰撞问题。在实际施工之前找出设计冲突，避免返工现象，不仅节约了建设成本，还减少了施工过程中的安全风险。 而结合施工进度计划和方案进行4D虚拟施工模拟，预演项目的动态施工过程，可以提前发现施工过程中潜在的影响项目目标实现的因素，进而可以通过优化施工方案制或制定相应的措施来保证项目生产工作顺利进行。 建筑工程项目施工技术复杂、管理难度大，施工过程中很难对所有影响项目目标实现的风险进行控制。BIM技术这些优势可以为管理人员提供新的管理方法和技术支持。信息集成和协同化管理，可以确保基于准确全面的信息做出最有利项目目标实现的决策；可视化技术加强了项目所有参与方对施工管理计划的沟通；虚拟施工和碰撞检测可以识别施工过程中的安全风险，避免返工现象的出现，对于有效降低施工成本，提高生产效率，减少安全隐患，提高工程质量有很大的帮助。

2基于 BIM 的建筑工程施工安全管理

2.1 BIM 建模技术

（1）设计阶段

建模技术的应用设计阶段可用的BIM软件有很多，如Autodesk公司的Revit

Architecture、Revit Structure、Graphi Soft公司的Archi CAD等。其中，Revit的特点是通过一个中心数据库对独立的建筑模型进行信息储存和编辑，在Revit这个建筑信息模型平台上，所有的图纸，二维视图和三维视图以及其他数据信息都是一个共同的基本建筑模型数据库的信息表现形式。这一特点对于进行信息协调化管理非常有利，例如若对某一设计参数进行修改，则与该设计参数相关的平面图、剖面图、模型视图、明细表等都将会自动协调更新，这将会很大程度的节约时间和成本，避免设计冲突。而且，如果施工过程中，设计图的变更或者错误的修正信息及时准确的传递到施工单位，就可以及时采取措施，避免不必要的损失。 (2) 施工阶段

建模技术的应用施工阶段，可以直接利用设计阶段建立的3D模型，建立项目综合信息模型数据库。其优点一是可以获得设计阶段的全面信息和数据，为施工阶段的安全、成本、进度、质量目标的实现提供依据和保障；二是节约建模成本，如果设计阶段采用的是二维设计方式，施工阶段建模要把项目BIM化，需要建立建筑、结构、机电、消防、设备等不同专业的模型，非常复杂、成本较高，不利于项目整体目标的优化；三是实现信息集成共享的协同化管理，设计阶段和施工阶段信息共享，互相反馈。

2.2 4D 虚拟施工技术

建筑施工是一个大型且复杂的动态系统，包括很多工序，关系非常复杂，而这些错综复杂的工序又会直接影响项目施工的整体进程。虚拟施工过程则是为了利用仿真技术，将3D模型与项目进度计划结合进行4D施工模拟，提前发现实际施工过程中可能会发生的问题，优化施工方案，进行危险区域识别和分级，避免安全事故的出现. 进行虚拟施工模拟之前首先要编制详细的施工组织设计和精确的施工进度计划。施工组织设计对整个项目起着规划和组织作用，是项目实施的重要技术依据和经济指标，直接指导施工的全过程。施工进度计划是根据项目的工期要求和现有的人力、机械、材料等各种资源对施工过程进行合理的顺序和时间安排。然后再利用BIM建模技术建立虚拟施工模型和几何模型，对施工方案进行实时交互的仿真模拟，优化施工方案.

2.3冲突碰撞检测

(1) 设备管线冲突和碰撞检测 大型建筑工程项目的设备管线繁多，布置复杂，管线之间、管线与设备、管线与结构构件之间出现空间冲突和碰撞的情况并不罕见。给施工带来了很多不必要的麻烦和安全隐患。如果采用BIM技术进行三维管线综合设计可以有效地改变这一状况。BIM模型可以对整个建筑工程进行一次“预演”，建模的过程中可以对建筑工程进行一次全面的“三维校审”，可以发现许多设备管线和构件之间的碰撞冲突等设计问题。利用BIM技术可以对整个项目进行一体化的信息管理，进行设备管线冲突碰撞检测。先进行冲突检测，然后把检测结果反馈给各专业设计人员进行调整，然后再次进行检测，如此反复完成碰撞冲突检测，最终得出合理的管线设备布置方案，为后期安全施工和设备安装提供指导。

（2）机械冲突和碰撞检测大型建筑工程项目施工过程中通常会用到很多的大型机械，而机械在运行时必须有足够的运行空间，作业人员有足够的操作空间。即在运行时避免机械之间，机械和建筑物之间碰撞。如果发生以上情况往往会带来重大的安全事故或严重的经济损失。因此可以在项目施工之前对机械进行动态模拟，优化机械行进路线和操作人员的活动范围，避免安全事故的出现。 建立机械模型是要根据机械的几何特征和运行特性，建立动态的模型，模拟机械工作时所有可能运行的轨迹。比如通过对塔吊的运行特性模拟，是考虑其工作时可旋转部分的回转半径建立的整体模型，动态模拟其前进和旋转的工作状态。检测与周边构件的碰撞和冲突隐患。多台施工机械进行模拟时，机械的活动范围要随着机械一起活动，查找活动过程中与其他机械和结构构件可能发生的碰撞。

3结语

由于建筑工程施工环境复杂，建设周期较长，需要在有限的施工场地和空间内组织人、材、机进行大量复杂的施工活动。施工过程中存在较多的空间上和时间上的交叉作业活动，施工安全管理难度大。进而导致施工过程中存在很多安全隐患，给从业人员的生命财产安全带来了巨大的威胁。因此需要加强施工过程中的安全管理，降低项目的安全风险。 把BIM技术运用在建筑工程项目施工安全管理中可以为项目安全管理提供更多的思路、方法和技术支持，进而提高项目安全管理水平。管理模式的改善可以避免或者减少项目实施过程中的安全事故及其带来的损失，进而促进建筑行业良好的发展，为社会带来经济效益。

参考文献

[1] 吕治国，闫琪.虚拟现实技术在建筑工程安全管理中的应用[J].建筑安全，2020，（4）：58-80.

[2] 梁建将.浅析建筑施工安全管理现状和对策的探讨[J].房地产导刊，2019，（14）：280. [3] 任宏，兰定筠.建设工程施工安全管理[M].北京：中国建筑工业出版社，2015:3，59-60.

[4] 孙一鸣.浅谈建筑工程施工中的安全管理[J].建材与装饰，2020，（19）：173.

[5] 李鹏.基于本质安全的煤矿安全管理模式研究[J].山东科技大学，2019.