BIM技術(shù)和風(fēng)險識別的施工安全控制探討范文

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摘要:在建筑工程施工安全管理過程中，管理人員要精確有效地控制安全管理細(xì)節(jié)。如果從建筑工程施工事故的成因出發(fā)，管理人員可以采用事故樹分析法配合層次分析法，深度了解建筑工程施工過程中存在的致險因素，然后利用 Revit 軟件建立 bim 模型做好安全控制防護(hù)工作，有效解決危險區(qū)域、結(jié)構(gòu)薄弱識別問題，做好準(zhǔn)確定位。本文分析概括了建筑工程施工安全問題與 BIM 技術(shù)內(nèi)容，提出了建筑工程施工安全風(fēng)險識別技術(shù)方法，建立了風(fēng)險識別機(jī)制，并結(jié)合建筑工程案例展開例證分析。

關(guān)鍵詞:建筑工程施工；BIM 技術(shù)；風(fēng)險識別機(jī)制；安全控制方法

在建筑工程施工安全控制過程中，為了實現(xiàn)施工現(xiàn)場數(shù)字化的優(yōu)化管理，建筑施工人員需要建立 BIM 模型，基于實驗過程、實驗數(shù)據(jù)來證明 BIM 模型受力分析的正確性與實用性價值。所以，采用 BIM 技術(shù)與風(fēng)險識別機(jī)制對提高建筑工程施工安全控制水平是很有幫助的，它能做好預(yù)防部署，同時防范建筑施工安全事故的發(fā)生。

1建筑工程施工安全問題現(xiàn)狀與 BIM 模型構(gòu)建

1.1建筑工程施工安全問題現(xiàn)狀

目前，我國正在推動建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，其中的建筑生產(chǎn)安全問題也日益凸顯。例如，建筑行業(yè)中的復(fù)雜、危險、多樣性生產(chǎn)特點均已凸顯出來，導(dǎo)致建筑業(yè)生產(chǎn)事故頻發(fā)，具體包括施工過程中容易出現(xiàn)的因安全防護(hù)不到位而導(dǎo)致的高空墜落事故、施工結(jié)構(gòu)薄弱部位處理不當(dāng)導(dǎo)致的坍塌事故、對危險區(qū)域識別不當(dāng)導(dǎo)致的設(shè)備傷害安全事故等。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，2010 ～ 2020 年的 10 年間，國內(nèi)共發(fā)生坍塌事故 800 余起、高空墜落事故 3000 余起、機(jī)具傷害事故 398 起、其他事故789 起。總體來講，建筑工程項目由于建設(shè)周期偏長、建造內(nèi)容復(fù)雜、使用技術(shù)種類較多，項目在施工安全控制水平的把握上具有一定難度，安全事故頻發(fā)也是司空見慣的。由此可見，建筑工程施工安全問題不容小覷。

1.2BIM 模型構(gòu)建

BIM（Building information modeling，建筑信息模型）是當(dāng)前建筑行業(yè)關(guān)注的技術(shù)焦點，該技術(shù)建立了三維數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)，為建筑全生命周期建設(shè)搭建主線，基本實現(xiàn)了建筑產(chǎn)業(yè)鏈中各個環(huán)節(jié)的有效關(guān)聯(lián)。BIM 技術(shù)主要采用了 Tekla Structures這樣的設(shè)計軟件，所以，BIM 技術(shù)構(gòu)建的三維可視化模型是相當(dāng)精致的，它能夠從建筑項目建設(shè)前期的規(guī)劃設(shè)計階段到施工階段、施工后期運(yùn)營管理階段實現(xiàn)建設(shè)項目有效信息的交流共享，始終保證施工過程各方信息的一致有效。BIM 實體三維模型中包含了多點內(nèi)容，如 3D 漫游、碰撞檢查、動畫演示、模擬施工等，它們都是建筑模型中衍生出來的技術(shù)內(nèi)容，可結(jié)合建設(shè)工程的薄弱部位、致險因素進(jìn)行準(zhǔn)確定位與安全控制，以實現(xiàn)施工現(xiàn)場數(shù)字化管理內(nèi)容的有效標(biāo)注，建立動態(tài)監(jiān)測機(jī)制，從而保證對某些建筑施工安全控制問題的提前預(yù)警。從技術(shù)拓展層面來看，目前 BIM 模型構(gòu)建也涉及虛擬施工技術(shù)內(nèi)容，它建立了安全監(jiān)控三大模塊，優(yōu)化構(gòu)建多維數(shù)字化安全管理技術(shù)體系，確保 BIM 軟件平臺裝配式土建模型構(gòu)建到位。而利用施工模擬技術(shù)也可生成 4D-BIM 模型，保證對施工安全信息進(jìn)行 4D 圖像監(jiān)控，建立施工過程與支撐體系信息的有效連接，實現(xiàn) BIM 技術(shù)對作業(yè)空間的全面模擬，從而構(gòu)建BIM 模型。在這一過程中 BIM 技術(shù)也能對建筑工程項目中的致險因素進(jìn)行準(zhǔn)確定位，提高建筑施工安全控制水平。

2基于 BIM 技術(shù)的建筑工程施工安全風(fēng)險識別方法

2.1技術(shù)應(yīng)用原則

在建筑施工安全管理過程中，建筑企業(yè)應(yīng)該構(gòu)建 BIM 技術(shù)模型對建筑工程項目本身的安全辨別內(nèi)容進(jìn)行分析，并引入自動化技術(shù)原則，最終形成基于 BIM 技術(shù)模型的建筑工程施工安全風(fēng)險識別方法機(jī)制。在構(gòu)建 BIM 模型前期，建筑企業(yè)需要對資料收集工作進(jìn)行有效調(diào)整，建立信息篩選機(jī)制，圍繞動態(tài)性BIM 技術(shù)模型原則有效識別風(fēng)險因素，建立施工過程階段性安全風(fēng)險識別機(jī)制，并確保 BIM 技術(shù)模型能夠覆蓋項目施工全過程。從技術(shù)應(yīng)用特征角度來看，BIM 技術(shù)模型在風(fēng)險識別過程中是能夠?qū)崿F(xiàn)實時調(diào)整與適應(yīng)的，且其自動化技術(shù)原則也充分借助了計算機(jī)軟件應(yīng)用技術(shù)，能夠有效輔助施工現(xiàn)場圖紙模型展開安全管理審查工作，因此它能實現(xiàn)對施工現(xiàn)場危險因素的有效自動識別，從而提高建筑工程施工安全控制管理效率與水平。

2.2風(fēng)險識別技術(shù)方法

施工企業(yè)可利用 BIM 技術(shù)模型簡化建筑工程施工安全控制管理中的復(fù)雜問題，建立層次化分析機(jī)制，結(jié)合相應(yīng)指標(biāo)權(quán)重優(yōu)化相關(guān)方案。大體來講，建筑企業(yè)需要利用 BIM 模型中的安全檢查機(jī)制來識別施工風(fēng)險，總結(jié)積累安全控制方法經(jīng)驗，保證施工風(fēng)險識別經(jīng)驗的有效優(yōu)化。在具體的風(fēng)險識別技術(shù)應(yīng)用過程中，建筑企業(yè)需要利用 BIM 模型來構(gòu)建、分析高空墜落事故樹，了解施工安全控制情況，優(yōu)化相關(guān)技術(shù)防范重點，從而對 BIM 模型進(jìn)行科學(xué)分析。BIM 模型構(gòu)建過程中的兩項關(guān)鍵技術(shù)：

（1）基于 BIM 模型構(gòu)建層次分析結(jié)構(gòu)模型，結(jié)合遞階層次分析 BIM 模型，其中包含了低層、中層與高層。在該項技術(shù)中，基本因素全部集中在低層，事故樹中的最小徑集全部集中在中層，高空墜落全部集中在高層。相關(guān)技術(shù)人員結(jié)合構(gòu)造層次分析了解墜落事故樹模型，從而可實現(xiàn)對 BIM 模型內(nèi)容的有效豐富。

（2）建立判斷矩陣，分析權(quán)重計算與一致性檢驗內(nèi)容，提高 BIM 模型控制水平，結(jié)合層次分析方法實施 BIM 量值分析，充分考慮具體工況，建立打分機(jī)制，對 BIM 模型安全控制技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行 9 級標(biāo)度，并計算因素權(quán)重，最后驗證一致性檢驗技術(shù)內(nèi)容。例如，施工企業(yè)要在建筑施工工期內(nèi)保證利用 BIM碰撞試驗建立判斷矩陣，分析權(quán)重計算內(nèi)容，結(jié)合布局技術(shù)確保排線高低排布合理化，施工應(yīng)用的有效配置，減少因施工建設(shè)投入過大而導(dǎo)致的工程項目地下室無吊頂問題。在工程建設(shè)過程中，建筑企業(yè)需要建立良好的專業(yè)分析機(jī)制，配合 Tekla Structures 設(shè)計軟件設(shè)計系統(tǒng)管線密集部分，結(jié)合 BIM 技術(shù)平臺分析項目建筑、幕墻、結(jié)構(gòu)與安裝工程系統(tǒng)管線，建立并優(yōu)化三維模型。另外，建筑企業(yè)要通過 BIM 技術(shù)平臺配合項目建筑、結(jié)構(gòu)、幕墻以及安裝工程系統(tǒng)對管線三維模型進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，確保充分利用 BIM 技術(shù)平臺配合建筑結(jié)構(gòu)、幕墻、安裝工程系統(tǒng)形成管線三維模型，充分利用 BIM 技術(shù)中的可視化技術(shù)平臺優(yōu)化三維模型，保證工程項目給排水設(shè)計施工管理到位。在建筑工程項目中，建筑企業(yè)還需要對暖通、強(qiáng)電、給排水、智能光纖進(jìn)行沖突與碰撞檢測，從而有效優(yōu)化解決相關(guān)技術(shù)問題。總之，應(yīng)匯總施工技術(shù)問題，保證做到對二維圖紙的有效修改與調(diào)整，選擇在施工會審階段解決施工設(shè)計問題，從而形成大量準(zhǔn)確有效的 BIM 建模數(shù)據(jù)，以確保與原設(shè)計圖紙相互匹配。一般人防區(qū)域設(shè)計方面必須優(yōu)化 BIM 管線設(shè)計內(nèi)容，從而有效提高其專業(yè)管線對接水平。

2.3風(fēng)險識別技術(shù)方法的應(yīng)用結(jié)果

在分析建筑工程施工安全控制機(jī)制的中風(fēng)險識別結(jié)果過程時，技術(shù)人員需要剖析 BIM 模型，利用模型的多個因素分析項目施工事故發(fā)生的某些決定性因素，從而更好地關(guān)注項目中的風(fēng)險防范對象。根據(jù)分析數(shù)據(jù)結(jié)果可知，建筑工程項目施工中由于防護(hù)不到位而導(dǎo)致的墜落事故占比達(dá) 32.87%，而由于檢查監(jiān)督處理不到位所導(dǎo)致的事故大約占 14.23%。

3基于 BIM 技術(shù)的建筑工程施工安全控制案例簡析

3.1案例工程項目概述

某建筑工程項目采用平板式獨立基礎(chǔ)配合防水板的形式，同時為鋼框架與支撐結(jié)構(gòu)，這樣就建立了中心支撐與偏心支撐聯(lián)合框架機(jī)制。該工程項目為 40 層，屬于超高層建筑，建筑結(jié)構(gòu)整體較為復(fù)雜，對施工技術(shù)的要求相對較高，整體施工難度偏大。目前，該建筑工程項目采用 BIM 技術(shù)建模，設(shè)計規(guī)劃施工安全控制方案，其中涉及的施工技術(shù)要點相當(dāng)豐富。

3.2基于 BIM 技術(shù)的建筑工程施工風(fēng)險安全控制要點

3.2.1危險區(qū)域預(yù)警識別安全控制技術(shù)要點

該項目利用 BIM 技術(shù)配合 RFID 技術(shù)建立施工現(xiàn)場傳感機(jī)制，主要結(jié)合射頻識別感應(yīng)、報警設(shè)備等建立 RFID 標(biāo)簽，設(shè)置安全帽并自動定位。在這一過程中，該項目便建立了基于 BIM模型的聯(lián)合預(yù)警系統(tǒng)與機(jī)械監(jiān)控設(shè)備機(jī)制，主要對洞口、臨邊進(jìn)行安全部位的安全防護(hù)方案設(shè)計，對項目中的危險區(qū)域進(jìn)行有效防護(hù)，建立危險源預(yù)警識別機(jī)制，有效控制建筑工程項目施工中的不安全因素，避免發(fā)生坍塌或高空墜落事故。另外，設(shè)備操作權(quán)限識別預(yù)警機(jī)制主要考慮了建筑項目施工現(xiàn)場環(huán)境過于復(fù)雜，容易引起建筑設(shè)計技術(shù)管理的片面性與滯后性問題，以及管理漏洞等問題。在引入 BIM 技術(shù)后，相關(guān)技術(shù)人員需要分析機(jī)械設(shè)備參數(shù)與施工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建立二者的計算匹配機(jī)制，明確設(shè)備操作權(quán)限識別預(yù)警機(jī)制內(nèi)容，即參考計算結(jié)果最快發(fā)出預(yù)警提示信號，以滿足施工作業(yè)現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備操作管理規(guī)范要求。

3.2.2建立 BIM 模型安全防護(hù)體系

某建筑工程項目專門采用 BIM 模型建立安全防護(hù)體系，主要利用 BIM 三維模型中的高可視化技術(shù)，結(jié)合施工安全防護(hù)機(jī)制對建筑工程項目細(xì)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行直觀展示，同時分析安全防護(hù)體系下的復(fù)雜構(gòu)建內(nèi)容，避免現(xiàn)場防護(hù)不到位，最大化地消除安全防護(hù)隱患問題。從技術(shù)層面來講，BIM 模型就是為某建筑工程項目建立 BIM 三維模型，配合 BIM 5D 平臺主要對建筑內(nèi)部塔吊、電梯口以及附著操作平臺進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，圍繞鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)置內(nèi)容建立臨邊安全防護(hù)機(jī)制。另外，相關(guān)技術(shù)人員要基于 BIM 正向設(shè)計流程配合 FE 模型共同創(chuàng)建建筑模型安全防護(hù)技術(shù)體系，主要參考地質(zhì)、地形、線路模型等技術(shù)參數(shù)，明確建筑安全等級；充分利用 Bentley Power Civil 軟件二次開發(fā) BIM 建模工具，設(shè)計創(chuàng)建適合于建筑工程項目的施工模板，結(jié)合設(shè)計意圖展開設(shè)計施工作業(yè)。在創(chuàng)建建筑工程項目 BIM 模型過程中，技術(shù)人員也會引入 FE 理論，配合 Hyper Mesh 軟件對建筑工程項目的 BIM 模型與離散成型 FE 模型進(jìn)行分析調(diào)整，采用了 8 個節(jié)點對實體單元襯砌、回填、主體結(jié)構(gòu)離散等進(jìn)行分析，以確保構(gòu)件之間設(shè)置防穿透機(jī)制，其中采用模型單元數(shù)量超過 300 萬個。

4結(jié)語

綜上所述，在當(dāng)前的建筑工程施工安全控制管理過程中，施工企業(yè)應(yīng)該充分、靈活地采用 BIM 技術(shù)，主要結(jié)合 BIM 模型對項目風(fēng)險內(nèi)容進(jìn)行有針對性的識別，做好風(fēng)險監(jiān)測工作，有效防止建筑中的坍塌、高空墜落等安全事故的發(fā)生，以追求達(dá)到建筑工程項目安全生產(chǎn)的最終目標(biāo)。

作者：唐曉 單位：甘肅第四建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司