基于BIM技術的建筑施工危險源管理研究

黃亮

摘 要：我國建筑行業事故頻發，除了人為的安全隱患排查不到位、安全監管責任沒有落到實處的原因外，還有一方面原因是當前建設項目安全管理的方法和技術陳舊，缺乏適應信息化趨勢的安全管理手段。安全事放的根源是危險源，要探索信息化的安全管理模式就首先要探索危險源的信息化辨識和控制方法，來達到預防事故發生的目的。而BIM技術作為一種基于計算機信息技術的新興管理模式，能夠集成建筑產品全生命周期的各類數據，并以可視化的直觀形式進行表達，BIM技術的推廣和應用可徹底改造目前的安全管理模式

關鍵詞：危險源管理；BIM；建筑施工

1 施工項目危險源主要分類和事發原因

1.1 危險源的分類

建筑施工項目安全生產是一個生產鏈比較復雜而又持續時間較長的一個過程，也更是危險事故多發的一個環節，這也決定了此階段危險源的多發性和產生原因的復雜性。關于危險源的分類，由于考慮的角度不同，其分類也不盡相同。從能量釋放理論考慮，將危險源分為兩大類，第一類危險源為可能發生意外釋放的能量或危險物質，這類危險源自帶能量屬性，無論有沒有外在的引導，其危險性就一直存在，可直接導致事故的發生，例如供電電壓器、炸藥和塔吊；第二類危險源是間接誘發第一類危險源發生的現象，例如工人的不良操作。本文主要從建筑生產項目中經常出現的典型危險源為研究重點，進行基于BIM技術的建筑施工危險源管理，通過從高空墜落、物體打擊及機械傷害、坍塌三大方面對危險源可能發生的部位及能量源進行分析。

1.2 危險源的事發原因

危險源是建筑安全事故發生的來源，它不僅關系到工人的人身安全、項目的效益，而且與社會的和諧發展都息息相關，由此匯總建筑工程事故典型危險源清單是每個項目管理人員所應該重視的事情。危險源作為事故發生的根源，是建筑施工企業安全管理工作中取重要的一環。科學、全面的辨識施工中存在的危險源，能有效預防和防止事故發生，保障施工安全，減少企業損失。建筑工程事故典型危險源多發主要是因為高處墜落、物體打擊事故、機械傷害、坍塌事故等造成的。

2 BIM技術綜述

2.1 BIM的概念

關于BIM的概念有諸多定義，美國國家BIM標準中BIM的定義較為權威：BIM是一個建設項目物理和功能特性的數字表達，能夠為建筑產品全生命周期管理提供基礎；隨著項目的進度發展，各參建方可以在BIM中協同共享、提取和修改信息。

我國《建筑工程信息模型應用統一標準（征求意見稿）》也對BIM的概念進行了界定：建筑信息模型（BIM）是全壽命期工程項目物理特征、功能特性及管理要素的共享數字化表達。

2.2 BIM技術的特點和應用優勢

（1）面向構件的參數化設計。在BIM模型中，每一個可選的實體或圖元建模需要用一定規則來確定幾何參數和約束。參數化建模能完整真實的展現建筑實體情況，通過調整有關參數可以驅動構件形狀發生改變，同時能夠以參數為依據進行相關的計算分析和模擬。

（2）數據的關聯性。通過對BIM模型中的構件賦予參數信息后，修改參數會導致相關的圖元發生改變，如在立面圖中修改墻體高度，該墻體的高度參數在其他視圖中也會實現更新，這樣大大提高了視圖之間的關聯性；改變在墻體內的窗寬度，則墻體會自動適應窗的邊框連接，無需再對墻圖元進行修改，實現關聯構件的信息自動更新。

（3）可視化模擬。通過BIM模型可以實現在計算機中直觀展現包括構件、施工機械、場地等各類模型，徹底顛覆傳統CAD二維圖紙缺乏直觀性的特點，同時結合時間進度文件可以模擬施工過程，有效改善傳統的安全管理方式。

（4）信息共享和協同工作。基于BIM技術的信息管理可集成項目全生命周期（決策、設計、施工、運營等）、各目標（質量、安全、成本、進度等）、各專業（建筑、結構、機電、給排水等）的信息，實現業主、設計、施工、監理等各方的信息共享與協同管理，形成以BIM為核心中央數據庫的溝通平臺與存儲中心，解決以往項目信息傳遞不暢和信息孤島效應，保證了數據共享能夠及時準確。

（5）功能的可擴展性。一般來說，BIM 3D是建設項目的三維展示，BIM 4D是在3D的基礎上加入時間維度來進行進度控制，5D是基于BIM 4D加入成本維度的造價控制，隨著BIM應用的不斷擴大和深入，nD將會更大程度上擴展到對建筑產品全生命周期的控制，集成進度、成本、質量、安全、運營維護等各個方面的信息。

3 基于BIM的建筑施工危險源管理系統構建

3.1 BIM可視化對危險源的控制

（1）施工模擬BIM技術可以對建筑施工過程進行施工模擬，在工程實際開工之前提前對項目施工進行模擬，模擬過程中可以監測到影響施工質量、進度、安全和成本的因子，通過危險源識別對建筑施工各個工序和環節進行模型和綜合分析，提前對這些影響因素提出解決方案，提高施工進度、減少危險源數量、降低施工成本等。

（2）碰撞檢査碰撞檢查是BIM技術應用中一個很重要的功能，通過碰撞檢查可以事先發現建模過程中的一些危險源，針對己發現的危險源可盡早提出防護措施，避免施工過程中出現返工、設計變更、進度延遲、工程事故等問題。基于BIM可視化優勢對危險源構件進行碰撞檢查，可及時發現建筑施工過程中的危險源安全隱患。

（3）三維渲染基于revit搭建的建筑信息模型，對模型進行三維渲染，導出三維渲染動畫，可以達到視覺上的真實效果，猶如身臨其境。基于三維模型作為三維渲染二次開發的基礎，既能夠提高三維渲染的精度和視覺沖擊力，也可以更直觀的監測危險源，指導建筑施工過程，降低危險源事故率。

3.2 危險源預警系統

危險源管理的智能化、信息化是本研究的重點之一，本文借助計算機技術、網絡技術等，探索危險源預警系統的建立。危險源預警系統的重要組成部分是危險源監控系統，危險源監控系統由攝像機、解碼器、高速球、半球攝像機、顯示器、數字視頻主機等組成，攝像機拾取危險源信號后，經過解碼器轉換，傳入視頻主機統一管理。危險源預警系統除了監控系統還需要射頻識別技術（RFID）的信息采集技術支持，在危險源管理中，運用射頻識別技術可以對施工人員、現場材料和機械等進行位置的定位，也可以實時采集人、機、材的身份、屬性、狀態等基本信息。RFID技術是危險源管理系統的核心技術，可以實時實現危險源跟蹤和危險源控制。RFID對危險源信息比如現場施工照片、重點部位、事故隱患、危險源屬性等進行自動采集后，自動錄入BIM模型，并與項目進度相關聯。

4 結束語

基于BIM的施工危險源管理系統的構建，在單純的BIM建模基礎上増加了前后端延伸擴展，通過前端RFID技術采集現場實時安全狀況，中端BIM安全信息模型信息對比處理，后端移動設備推送安全信息和預警，形成了動態危險源循環管理的回路，改善BM危險源模型中安全信息缺失的情況，能夠有效指導施工安全管理，減少施工安全事故的發生概率，提高安全管理工作效率。

參考文獻：

[1] 楊德 基于工效學的施工危險源識別模型化[J].經濟建筑，2006.

[2] 董大曼.建設施工安全生產中的危險源管理研究[D].上海：同濟大學，2009.