基于BIM技術(shù)的鋼結(jié)構(gòu)施工安全管理應(yīng)用研究

摘 要 隨著我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展，在國(guó)民物質(zhì)基礎(chǔ)逐漸夯實(shí)的同時(shí)，對(duì)于建筑工程的需求量逐步提高，為建筑工程領(lǐng)域的發(fā)展提供了廣闊的空間。但與此同時(shí)，由于工程施工中安全管理缺乏有效性而產(chǎn)生的工程事故也屢有發(fā)生，對(duì)工程企業(yè)造成大量經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，還會(huì)影響社會(huì)安定團(tuán)結(jié)。對(duì)此，需要在施工過(guò)程中通過(guò) BIM技術(shù)的有效應(yīng)用，加強(qiáng)安全管理力度，為工程施工提供良好保障。基于此，本文主要探討B(tài)IM技術(shù)的鋼結(jié)構(gòu)施工安全管理應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 鋼結(jié)構(gòu)建筑;BIM;施工;管理

引言

鋼結(jié)構(gòu)建筑由于其自身重量輕、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、施工周期短等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)鋼筋混凝土建筑并得到了較為廣泛的運(yùn)用。然而隨著我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù)不斷發(fā)展，我國(guó)大型鋼結(jié)構(gòu)施工工藝越來(lái)越復(fù)雜，相應(yīng)的施工難度也越來(lái)越大，與此同時(shí)帶來(lái)了新的風(fēng)險(xiǎn)和隱患。在此之前許多建筑設(shè)計(jì)師、工程師都曾在技術(shù)層面進(jìn)行創(chuàng)新，也取得了許多卓越的成效，其中最為有效的是將建筑信息模型（Building Information Model，BIM）技術(shù)應(yīng)用到建筑當(dāng)中，但尚未完全成熟[1]。

1BIM技術(shù)的概述

BIM技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)，指在建筑過(guò)程中對(duì)建筑信息進(jìn)行模型構(gòu)建。是一種利用信息資料作為基礎(chǔ)構(gòu)建立體模型的數(shù)字化技術(shù)。將建筑中的各種資料信息用信息化技術(shù)進(jìn)行仿真模擬。這樣的技術(shù)可以更加清晰地發(fā)現(xiàn)建筑施工過(guò)程中存在的各種問(wèn)題，進(jìn)而保證建筑工程施工的高效率運(yùn)行。BIM 技術(shù)對(duì)信息資料收集更為完整，能夠使管理效率高幅度提升，進(jìn)一步推動(dòng)了各項(xiàng)工作的順利進(jìn)行。BIM技術(shù)具有信息優(yōu)化型和模型可視性。利用幾何圖形和相關(guān)物理信息將建筑工程中的各項(xiàng)功能更加直觀地展現(xiàn)出來(lái)。還可以從模型中直接提取建筑的相關(guān)信息。通過(guò)對(duì)圖紙的優(yōu)化，試驗(yàn)出圖紙的完整性，進(jìn)而確保建筑工程能夠安全有效地進(jìn)行。

2安全管理特性

BIM技術(shù)具有很多安全管理上的應(yīng)用特點(diǎn)，主要可以分為3個(gè)主要部分，即模擬化、可視化、動(dòng)態(tài)優(yōu)化性。就可視化而言，在整個(gè)建筑工程安全管理過(guò)程中，BIM技術(shù)能大大地簡(jiǎn)化建筑活動(dòng)的抽象范圍，改善不同階段的可視化能力。這主要得益于技術(shù)人員建立的BIM信息化模型呈三維動(dòng)態(tài)，且包含了很多物理參數(shù)指標(biāo)、模塊功能等信息，在BIM技術(shù)應(yīng)用期間，技術(shù)人員能通過(guò)該模型進(jìn)行相關(guān)需求數(shù)據(jù)的獲取，有助于建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的組織化安排，各種儀器機(jī)械設(shè)備的構(gòu)建;BIM技術(shù)具有模擬化特點(diǎn)，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)周圍建筑地質(zhì)條件、地層、環(huán)境裂縫等情形進(jìn)行分析模擬，為建筑工程活動(dòng)中的結(jié)構(gòu)位置、高程、形式等提供科學(xué)合理的防治措施，最終保障整個(gè)建筑的安全穩(wěn)定。在此過(guò)程中，BIM技術(shù)充分發(fā)揮其建筑工程安全管理的預(yù)防分析能力，且對(duì)于不同的建筑類別、不同的環(huán)境變化，BIM能夠進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換適應(yīng)。同樣，BIM技術(shù)能在建筑項(xiàng)目開(kāi)展前進(jìn)行危險(xiǎn)因素的模擬判別，繼而確定最優(yōu)的施工工藝，避免安全事故的發(fā)生，如吊籃安裝、基坑防護(hù)、支架腳手架搭設(shè)等;BIM技術(shù)同樣具備優(yōu)化性特點(diǎn)，在建設(shè)項(xiàng)目開(kāi)展階段，通常而言，整個(gè)項(xiàng)目是需要實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地進(jìn)行優(yōu)化，只有在變化的外界環(huán)境下適時(shí)調(diào)整BIM模型相關(guān)數(shù)據(jù)信息，才能最終滿足項(xiàng)目既定的工期目標(biāo)、成本目標(biāo)。

3施工安全問(wèn)題

（1）安全管理設(shè)備落后。BIM技術(shù)為建筑工程施工帶來(lái)極大的便利，但想要這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際工程的應(yīng)用中發(fā)揮巨大的作用是務(wù)必需要技術(shù)和一些設(shè)備的支撐。據(jù)目前的工程安全管理工作中不難發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)的相關(guān)設(shè)備以及技術(shù)比較落后的。許多施工單位的技術(shù)人員對(duì) BIM 技術(shù)仍然存在著了解不到位，技術(shù)水平跟不上的情況。更有些施工單位為節(jié)省工程成本，仍然使用老舊的管理技術(shù)和操作方法，BIM技術(shù)并沒(méi)有得到充分的發(fā)揮，導(dǎo)致工程質(zhì)量下降，施工效率降低。

（2）構(gòu)件安裝中的安全隱患。鋼結(jié)構(gòu)廠房在施工時(shí)有許多大體積與高重量的構(gòu)件類型。拿鋼柱來(lái)說(shuō)，如果鋼柱在就位安裝時(shí)沒(méi)有固定牢，很容易造成鋼柱傾斜并翻倒，嚴(yán)重威脅到周邊的人員安全。此外，鋼柱自己是沒(méi)有安全爬梯的，但起吊時(shí)又離不開(kāi)人工操作，所以人員在垂直上下時(shí)沒(méi)有一定的保護(hù)防范，很可能會(huì)產(chǎn)生不安全的墜落現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)墜落現(xiàn)象就會(huì)造成安裝鋼柱的過(guò)程中很難進(jìn)行相應(yīng)的施工操作，所以在進(jìn)行具體施工的過(guò)程中，還要依靠施工人員進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控，保障人身安全，可移動(dòng)時(shí)一旦處理不到位或不夠默契，也會(huì)造成意外墜落，威脅到人的生命安全[2]。

（3）鋼結(jié)構(gòu)后期管理中的不足。鋼結(jié)構(gòu)建筑不耐高溫，每棟鋼結(jié)構(gòu)建筑建成后，都要根據(jù)不同防火要求進(jìn)行不同等級(jí)的防火處理。又由于鋼材本身不耐腐蝕，因此一棟建筑建成后，每經(jīng)一段時(shí)間要進(jìn)行定期的檢查和維修并對(duì)老化、腐蝕的構(gòu)件進(jìn)行修繕或更換。這些問(wèn)題在傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)建筑的后期管理中則是一個(gè)非常煩瑣的問(wèn)題，并一直缺少一個(gè)較為系統(tǒng)的解決方案，而B(niǎo)IM技術(shù)恰好填補(bǔ)了這一空缺。

4安全管理應(yīng)用

（1）基于BIM技術(shù)可減少施工風(fēng)險(xiǎn)。由于大型鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且鋼管種類繁多導(dǎo)致施工難度大，因此施工過(guò)程就會(huì)存在很多風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)二維圖紙?jiān)趯?shí)際測(cè)量和施工中存在一定的缺陷和不足，而B(niǎo)IM技術(shù)一旦運(yùn)用到傳統(tǒng)鋼構(gòu)建筑的施工中，這類問(wèn)題就能得到很好的解決。基于BIM技術(shù)，可以通過(guò)施工模擬的方式把施工過(guò)程中潛在的危險(xiǎn)體現(xiàn)出來(lái)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)中可能存在的安全隱患，從而制定合理且可實(shí)行的應(yīng)對(duì)方案，以求降低實(shí)際施工的事故發(fā)生率給實(shí)際施工提供有力的安全保障。利用BIM技術(shù)建模其實(shí)就是在實(shí)際施工前的模擬，與實(shí)際施工基本沒(méi)有差別。它可以對(duì)實(shí)際施工過(guò)程進(jìn)行預(yù)演，從而提前對(duì)實(shí)際施工過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)各種的問(wèn)題給出解決方案。利用BIM技術(shù)能夠盡可能規(guī)避施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的大部分潛在問(wèn)題[3]。

（2）沖突碰撞檢測(cè)。建筑工程施工期間存在大量立體交叉作業(yè)，一旦由于設(shè)計(jì)不合理或是施工現(xiàn)場(chǎng)秩序混亂，勢(shì)必造成設(shè)備沖突和機(jī)械碰撞等問(wèn)題發(fā)生，對(duì)工程整體安全性造成影響。沖突碰撞檢測(cè)具體包括以下方面內(nèi)容：①設(shè)備管線沖突和碰撞檢測(cè)。在大型建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)，往往會(huì)存在大量設(shè)備管線，并且布置復(fù)雜，隨著施工進(jìn)度的不斷深入，設(shè)備管線難免會(huì)存在空間沖突和碰撞，成為施工中安全風(fēng)險(xiǎn)的主要成因之一。通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行三維管線綜合設(shè)計(jì)，并預(yù)演工程的整體工作流程，從中集中調(diào)配管線，一旦發(fā)現(xiàn)管線沖突，工作人員則能夠立刻發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并在調(diào)整后再次檢測(cè)，直至風(fēng)險(xiǎn)被完全規(guī)避為止。②機(jī)械沖突和碰撞檢測(cè)。建筑工程項(xiàng)目中需要大型工程設(shè)備和機(jī)械作為支持，以便于材料的調(diào)取和應(yīng)用，但大型工程設(shè)備勢(shì)必需要寬闊的空間運(yùn)行，一旦缺乏有效管控，設(shè)備之間或是設(shè)備與工程建筑物之間出現(xiàn)碰撞，將直接產(chǎn)生安全事故。通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)機(jī)械的幾何特征和運(yùn)行特征，構(gòu)建機(jī)械模型，模擬機(jī)械運(yùn)行期間的軌跡，可以有效預(yù)知問(wèn)題和改善施工現(xiàn)場(chǎng)秩序。

（3）施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置。建筑工程施工不同階段容易受到地形、四周環(huán)境和天氣等方面的影響，給施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大難度，因此在工程建設(shè)過(guò)程中，施工現(xiàn)場(chǎng)平面規(guī)劃需要科學(xué)、合理地布置。傳統(tǒng)的平面布置方法是采用CAD軟件畫(huà)圖進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地二維平面布置，這樣的二維布置只能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行粗略的布置，無(wú)法應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的施工現(xiàn)狀，在實(shí)際施工中會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題，如物料的存儲(chǔ)和堆放、臨時(shí)設(shè)施的搭建會(huì)出現(xiàn)反復(fù)搬運(yùn)、倒運(yùn)等，增加二次搬運(yùn)費(fèi)及人工費(fèi)。而采用BIM技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)地的三維動(dòng)態(tài)布置則可以有效解決二維布置帶來(lái)的不便，施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)部位應(yīng)該擺放什么東西、樓層哪個(gè)位置需要做防護(hù)、外架需要怎么搭設(shè)、企業(yè)的宣傳應(yīng)該設(shè)置在什么位置等都可以采用BIM技術(shù)解決。另外，在外腳手架的搭設(shè)前利用BIM技術(shù)建立外腳手架模型，可以防止腳手架和結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)沖突;優(yōu)化消防、空調(diào)、安裝工程等各專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙，防止出現(xiàn)不必要的管線碰撞;檢驗(yàn)設(shè)計(jì)圖紙是否合理，并及時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，避免影響施工進(jìn)度，提升施工質(zhì)量。

5結(jié)束語(yǔ)

BIM在文化藝術(shù)創(chuàng)作樓等2項(xiàng)（中國(guó)國(guó)家畫(huà)院擴(kuò)建工程）工程中的應(yīng)用，由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗震能力強(qiáng)、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)逐漸代替了普通鋼筋混凝土建筑，但由于其自身施工和管理難度較大，無(wú)法得到很好的應(yīng)用。BIM在建筑的后期管理上，也能起到重大作用，為建筑的安全使用和及時(shí)維修提供方便。未來(lái)的社會(huì)將是信息化社會(huì)，隨著科技的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)應(yīng)用到鋼結(jié)構(gòu)建筑信息化模型的構(gòu)建中是歷史的必然。這項(xiàng)技術(shù)的廣泛運(yùn)用也會(huì)給建筑行業(yè)帶來(lái)新的契機(jī)和挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

王娜君（1979-），男，河北保定人;學(xué)歷：大本，現(xiàn)有職稱：中級(jí)職稱;現(xiàn)就職單位：中國(guó)建筑一局（集團(tuán)）有限公司，研究方向：土建及施工管理。