【基于BIM技术的建筑工程施工安全管理研究】11000字【论文】

12基于BIM技术的建筑工程施工安全管理研究TOC\o"1-3"\h\u577一、绪论 [6]。李建璞不仅在建筑工程的施工项目中施工项目部的重要性之外，还肯定了构建施工现场施工安全体系在其中的重要性。在其所作研究中依据项目环境和施工现场发生事故的影响和评价，完善了施工安全保障体系。邓宪德的小组在施工现场对危害进行了研究，并根据系统工程系的基本思想将其分为四个部分，并分别进行了描述。通过PHA和SCL方法构建了建筑工程中的危害识别系统，对LEC进行了模糊综合评价，并对L值进行了修正。张军的研究团队在传统的安全检查表中应用层次分析法，在模板坍塌事故中应用故障树分析法，改进了识别工程危险的方法，并进行了将BP神经网络和建筑工程的危险源评估相结合的研究。2.国外研究现状分析Hinze从1978年至今一直在研究建设工程安全管理，取得了卓越的成绩。首先通过观察研究建筑行业中的从业者的流动情况对于建筑安全的影响，从而可以得出安全状况随着从业人员在施工单位给工作时间的变长而变好等结论；同时通过记录安全监理人员的态度对于安全管理的影响发现，如果其可以以工人的监督来考虑或者思考问题，会大大减少工程安全隐患。随后，Hinze和Harriso他们的研究表明，充分放权于现场安全管理人员和制定可行高效的制度对降低安全事故有着重要的作用。Hinze和Figone还对工程总分包的关系进行研究，发现了施工安全管理的法律和施工进度计划的执行。Liska还有一项重要创新就是创造了工程“0事故”体系，其通过突出施工前的计划、教育、培训、评价、预防等安全工作来确保建筑施工生产中的安全管理。除此之外，Jannadai通过研究影响建筑施工安全总结了影响其的要素包括，工作条件、教育培训、安全文化、分包商控制等。LarsenandWhyte（2013）[5]研究了设计人员的设计工作对施工现场操作的安全影响，4DBIM技术的运用可能会提升职业安全。（三）论文研究内容本文的研究从以下几部分展开。第一部分绪论：对建筑行业背景以及国内外现状进行阐述。通过介绍行业发展背景和目前国内乃至全球对待建筑工程安全事故频发的看法及应对措施；第二部分BIM技术理论：在本章从对BIM技术的原理、BIM技术的发展、技术优势几方面对BIM技术理论进行阐述。第三部分BIM在施工安全管理中的应用意义：本章内容对BIM技术在施工中的使用进行阐述，介绍了BIM技术建设工程项目的几个阶段应用，引出了BIM技术在施工安全中的应用，根据以上内容分析了BIM技术对施工的意义。第四部分实例分析：通过实际的案例分析，对临边、洞口、施工机械、等方面进行模拟来验证理论部分的内容。（四）论文研究目标建设工程项目是否可以在保质保量保安全下顺利完成与管理方法和安全事故的发生频率息息相关，通过BIM技术的建设工程安全管理，对建筑物在施工前进行信息模型构建，提前进行建造过程的模拟，从而在动工前对项目的安全隐患进行排查，有效的规避了安全事故的发生，同时在建筑工程建造时，对项目信息充分掌握，通过信息的整合与共享，使建筑工程的从业人员技术交底工作，安全教育工作等进行更直观的认识，从而降低了安全事故隐患，提高了工程的质量，降低了各方的投入成本。最后对BIM技术施工安全模型分析，形象地说明了BIM技术下的建筑工程施工的有效性和适用性。二、BIM技术理论（一）BIM技术的发展BIM自进入我国至今在建筑项目的规划、设计、施工、运营以及管理方面都受到了极大的关注和发展。经过14年的发展，BIM技术已经深耕与我国的建筑行业。随着技术的进步我国也是很多大型的建设项目进入了BIM技术应用的第一梯队，例如08奥运会时奥运村建设中BIM的规划和材料的信息管理应用。在那时此技术只能对大型的建设项目进行开展，应用范围非常有限。如今，BIM技术的蓬勃发展其应用范围也不仅拘泥于大型建设项目，但是要实现BIM技术在全国的应用还需要很多时间去积累沉淀，。BIM技术的发展如此之快，与政府部门对此技术的支持密切相关。在2011年，住建部发布的《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》中明确指出：“加快BIM等新技术在工程中的应用，以及促进BIM技术与设计相结合。何关培从道家的角度来看，认为，在BIM发展的道路上，业务需求促进了基于BIM的各种应用程序的研究和开发，而工具和标准是应用程序的基础。开发人员使用它们来开发新的BIM应用技术，从而使BIM模型支持业务范围得以有效扩展，如此以来会加快BIM技术的开放和应用[12]。虽然举国政策都在加快推进此技术，但在我国发展BIM仍然存在障碍。主要原因如下：（1）当前建筑业的手工制图已基本淘汰，但机械制图仍处于二维设计阶段三维设计图目前可应用的软件较多，没有制定统一的行业标准，BIM技术多头发展资源也是分流而行，导致目前BIM技术的发展进度偏慢。（2）缺乏国内BIM建筑的原始本地化，使得国内3D设计和BIM不可避免地要依赖于其构成元素。BIM是一个全新概念的技术。它的出现将不可避免地给国内建筑业带来翻天覆地的变化。对于设计机构而言，其不成熟的组成部分是工程开发无法承受的。因此，要实现蓬勃发展的BIM技术还需要一些时间。（3）国内的技术实践都属于摸索阶段，各自为营，BIM并没有统一的标准，阻碍了BIM的推广。如今，BIM的行业标准已成为国内BIM发展中的一大难题。今天，这也是一个困难的问题。（二）BIM技术原理1.BIM建模技术BIM技术对建设工程的全过程都有深远意义，只有从项目全局的角度去整体考虑和优化才能使得该项目在各方面都取得平衡的条件下实现整体的优化。所以对其技术的应用应从最开始考虑，这样在施工阶段就可以直接利用设计阶段的信息、成果、模型以及反馈数据等根据安全管理的实时需求来动态地调整。这样一来为施工过程中的安全管理省去了很多精力，并且由于信息的准确性，将有利于施工的安全保障。BIM技术的核心特点即三维可视化建模，现阶段我国的设计图纸还是以二维平面图为主，缺乏直观的可视性。所以建筑行业的从业人员必须拥有强大的专业能力和空间想象能力才能识别和应用，而该模型仅仅只是存在于专业人员的脑海中，有存在差异的可能性，并且会由于能力和理解力偏差等原因，为项目的施工带来隐患和不便，增加施工的安全管理难度。而通过BIM技术，将建筑工程的平面图形建筑、结构、管线，道路、绿化等结合施工现场的地形，地貌，气候条件及周围相邻关系建立三维建筑模型，然后对已建立的模型进行检查有无漏洞，最后对其进行渲染。BIM建模的大概流程是：建立工程、创建楼地线和网格、创建图纸中的各类构件、放置构件、检查绘制结果、3D渲染。2.4D虚拟施工技术建筑项目中施工工序繁琐而庞大且要求较为严格，这一背景下这么大的体量如没能熟练掌握在后期的施工中必定会对质量，进度，成本和安全性。4D模拟技术是利用BIM技术，在模型中插入进度计划，以预先确定实际的施工正在进行中可能会出现的安全隐患，进一步地优化计划，细分计划，以此来保证工程施工中不发生安全事故。如图2.14D虚拟施工图。图2.14D虚拟施工图4D虚拟仿真技术若要准确就必须依据准确的施工组织设计和施工进度计划。前者对建设项目具有战略意义，明确指明了项目的建筑方向，指导着其他工序的目标实现。后者是根据项目的建设期要求和现有人力和物力来确定的。进行合理的安排和安排时间。利用BIM技术的模型和虚拟仿真技术，将进度计划和施工组织设计嵌入在内，然后对二者进行优化反复以来必定大大减少施工中的以外发生的可能性。3.冲撞，碰测检测建筑行业自身的体量庞大工序繁琐就注定了在其施工作业中必不可少的交叉重叠作业，在实际的操作过程中常常出现由于设计阶段的纰漏或者施工过程中的不合理安排而导致的结构、设备等的碰撞，从而导致整个建筑项目处于高危状态。如图2.2碰撞、碰测检测。图2.2碰撞、碰测检测图传统的施工设计是将各项工序和管理系统合理的规划来减少各工序产生的碰撞和冲突，但是一种被动的方法，虽可以规避一些问题但是难免会覆盖不全面，经不起实际情况的推敲。大型施工项目所涉及的东西更为复杂，线路管网布置较为稠密，会对安全产生安全隐患，经常性会出现结构组件或管线碰撞的意外发生。BIM模型则会利用自身的优势对项目进行同比例立体的排查，检验涉及存在的问题，从而规避许多设备，管道，组件等冲突。利用BIM技术的信息化管理，将整个项目的设计导入软件之中，再对模型进行碰撞检测，将检测结果所显示的信息进行反馈、修改、在检测反复多次直至方案完全合理，依据最终设计方案为施工进行指导。（三）BIM技术在施工安全管理中的技术优势1.建立可视化的模型摆脱传统的二维线性分量，形成以三维物理对象为主体的物理显示模型。其在建模过程中是逐步可视化的创建，所以它不仅可以显示效果图，还可以用于项目设计和施工。在建模过程中，以直观的三维模型对工程进行分析、讨论。2.对项目进行动态模拟BIM采集到数据可以根据项目实际过程进行实时的调整，从而保证各项数据的准确性，以便于管理人员及时地分析数据和识别危险源，对采集的危险源提前预防，保证施工安全。BIM技术除了可以建立模型，还能对建筑物的性能、施工、进度、成本、施工平面等进行模拟，比之前的2D视图更加立体化，清晰化。在3D模拟下可对各构件、工艺、成果更直观地显示，在施工期间，BIM不仅可以模拟高空作业，深井作业等高风险任务，还可以协助相关人员制定相应的安全管理计划。再加以4D、5D模拟将比较抽象的二维图形转化为三维空间图像，实施施工全过程的电脑模拟，结合现实情况对项目的信息进行修改，识别各种危害并加以预防，通过事前控制降低项目事故的发生概率。（四）本章小结本章内容首先对BIM技术进入我国以来的发展进行介绍，引入了BIM技术这一主题；然后通过BIM技术建模、4D虚拟施工、冲撞，碰测检测、几个方面对BIM技术的应用原理进行介绍，最后分析了BIM技术应用于施工安全管理中的技术优势、特点。三、BIM的技术在施工安全管理中的应用（一）BIM技术应用现状1.设计阶段的应用由于建筑施工的整体性，所以在这一阶段应用的主要意义就在于它是首要步骤，也是权威全面的项目模型，要求也比较严格。在设计阶段会涉及的软件也相对较多，我们熟知的有Sketchup、RevitStructure、ArchiCAD等。其中前两者的主要是通过一个核心的数据库对各种模型进行存储，并可以进行进一步的改进编辑，在其中多有的图纸，各种维度的视图等数据都是通过一种共同的基本信息表现形式，有利于对建筑信息进行统一协调性管理。利用该特点，对模型中某一参数进行调整更新以及避免设计冲突等行为都变的极为便利。Revit构建的3D建筑信息综合模型可用于显示项目的整体渲染，包络建筑整体、细节、结构、管道、机电和消防等全部信息。在之后的成果检验可以用NavisworksManage，为下一步的施工奠定了基础和提供数据。2.施工阶段的应用建筑施工阶段可利用设计阶段的数据和模型，对已有的模型的数据进行更深入的补充。将为建筑项目带来以下三大好处：一是可以预先了解到项目的具体情况，为自身的工作开展降低了风险，有效的保证了最基本的利益保障；二是降低了成本。通过集成式技术支撑取代了之前的各司其职的工作模式，减少了人力、物力、精力的投入；三是有利于提升项目的质量。通过前前后后各方的信息模型，在工作开展中发现的问题可以根据不同的数据进行信息资源交换，讨论各方中的优点和不足，对项目进行优化从而有利于项目高效有序安全的进行。通过对各个阶段的模型进行施工前的撞冲检测，和4D施工模拟等功能，，来对项目开始施工前的风险隐患进行分析，大大地提高了建筑施工安全管理的便利性和安全性，并利用BIM技术的各类组件的详细信息，在各方的模型中选择一个最佳的来进行施工，为施工单位的施工提供了一个高质量的施工标准。（二）BIM技术在安全管理中的应用1.安全防护的应用建设工程因为其工作场所为露天，工作环境较为恶劣所以对安全的要求也比较高，容易发生安全事故如高空坠落、高空坠物、机械倒塌、等。这些要素都需要在施工开始后根据实际情况进行识别预防，BIM技术恰恰解决了这一问题。建设工程项目的建设政府在安全方面有着明确的规定，所以利用BIM建模技术对现场施工安全防护建立模型、模拟等方面较为轻松，可以方便快捷得根据工程实际情况制定比较全面的安全防护保障。2.辨识危险源头在建设工程施工中识别风险是最终要的一步，它关系着整个安全管理，只有识别出安全风险才能提出行之有效的解决对策，反之则是背道而驰了。而在传统的安全管理中识别风险主要依靠的是现存的已完工的项目经验，但是每一个项目都不一样，如果在不同的项目中出现了之前从未出现的工程安全隐患，则无法识别出其问题可能发成的根源，进而会影响建设工程的其他各项任务的完成，严重的情况下还会导致发生安全事故，对建设项目产生非常不利的效果。BIM技术的应用可以根据其技术本身的技术优势对现场进行模拟后来深层发掘可能发生事故的危险，根据工程环境，在工程项目开始前对整个工程项目进行检测，对项目的安全风险识别以后不仅可以最大限度地降低安全风险，而且还能简化管理流程，对施工安全进行有针对性地管理，提高了管理效率。（三）BIM技术在施工安全管理中的应用意义1.优化了施工安全管理方案随着科技技术的发展，未来的建设工程项目的建造更趋向于更高，结构更为复杂的形式，在项目施工中制定安全管理方案显得更加重要，制定安全管理方案的依据就是对项目的未知因素的了解程度，依据传统的技术条件制定的安全管理方案虽然会明确一部分的安全管理要素，但是其对不可预知的风险就显得束手无措，BIM技术根据现有的施工指标进行三位模拟，可以在制定施工安全管理方案前识别出更为全面的施工安全管理风险，从而优化了施工安全管理方案。2.规避了安全风险传统技术下了安全管理主要依据前期制定的安全管理方案、风险应对措施等文字性文件进行现场安全管理，基于BIM技术的安全管理通过建立的3/4/5D模型从设计阶段到施工阶段的实施阶段全过程进行模拟，利用冲撞，碰测技术对设计、施工平面布置、结构管线等多方面进行检测，在建设项目施工前对项目可能出现的安全风险进行识别并做出相应的应对措施，很大程度地规避了施工中的安全隐患。3.提高了管理水平建设工程施工周期较长，施工工艺也比较复杂，需要大量的人、材料、机械来完成，所以建设工程施工中管理水平是项目顺利完成的重要因素。利用BIM技术通过对现场施工的各个环节进行模拟，对施工现场可能存在的安全隐患识别，简化了施工中的安全技术交底内容和流程，更有针对性地对现场施工安全进行管理，从而提高了安全管理水平。（四）本章小结本章内容主要依据了前面的理论部分内容首先通过设计、施工方面的应用，简单阐述了BIM技术在我国建设项目的应用进行介绍，然后根据前文内容将理论与实际相结合，介绍了BIM技术在施工安全管理中的应用，从而分析出BIM技术对施工安全管理的意义。四、实例分析（一）项目概况本案例以遵义市肿瘤医院建设项目为背景，北邻南园路，西邻荀江路，设计包括门诊，病房，地下车库，设备等，工程总用地46852㎡，建筑面积65202㎡，本建筑为地下一层，地上12层，主体采用框架结构，总高49.8m，设防烈度为8。（二）施工过程模拟分析1.施工场地模拟现在可利用的建设工程用地逐渐减少的背景下，施工现场可利用的场地也在逐渐变小。在施工中的场地布置显得尤为重要，BIM技术有效地解决了在施工中如何合理的布置施工平面图，制定适宜平面布置方案，并结合编制的施工组织设计和进度计划，利用Naviworks软件对模型中的材料堆放，机械布置，等空间进行碰撞检测，可以对不到位的地方进行整改或者检测前提是通过这些检测结果，反复多次以选择最优的布置方案。2.施工过程模拟独特的施工工序交错复杂是建筑工程具有的一个非常的特点。大型工程所需要的生产要素要更多，需要在有限的施工场地有限对场地进行合理的利用，依据施工方案和计划对现场的道路、材料堆放处、钢筋加工棚、等进行合理布置，进行统筹管理对于这些施工过程中所涉及的物，如果没有做好合理的布置将会有很多不必要的问题。如图4.1钢筋加工棚4.2现场布置图（a）（b）4.3施工过程分析模拟图4.1钢筋加工棚图4.2现场布置图（a）图4.2现场布置图（b）图4.3施工过程分析模拟根据项目的大小，可以确定塔吊的数量。当然项目越大，需要的越多。其他生产要素的布置也应合理布置，对施工现场的施工过程进行布置是利用了BIM的技术，将施工现场的平面显而易见得进行模拟利用4D虚拟施工技术和碰撞测验，有效规避了在施工前塔吊发生碰撞的危险，减少了机械对人的碰撞伤害，材料的堆放一目了然，发生坍塌的事故几乎不存在，BIM技术在施工中协同现场作业人员进行安全管理，有效减少了工程事故发生。3.施工机械模拟建设工程具备一定规模后就需要多大型施工机械共同运行来满足现场材料的运输，如塔吊、龙门吊等属于重型施工设备，装拆也比较复杂，对建设工程项目的成本、进度、安全等有着很大的影响，所以在布置塔吊的时候要综合考虑，大型施工机械的安装主要考虑两个机械运行及机械与机械之间的活动范围不会发生碰撞问题，本节主要以塔吊布置为例：传统的塔吊布置知识靠仪器测量塔吊基座位置来测算难免会产生误差，给施工安全带来的一定的风险。如图4.4塔吊模拟分析。图4.4塔吊模拟分析BIM技术利用4D模拟技术依据施工前确定的塔吊活动覆盖范围，对塔吊但不仅仅对塔吊还包括其他施工机械如、龙门吊、盾构机、进行图形化的布置，在Navisworks软件中进行碰撞测验来模拟塔吊运行轨迹，再通过合理的规划避免塔吊臂在旋转时发生碰撞，减少了现场的机械打击施工发生概率，降低了建筑工程施工项目的安全风险。4.临边、洞口坠落保护现在的建设工程项目一般以住宅居多，层高普遍几十米甚至上百米，在见着工程主体工程施工中，楼栋只有一个框架，并没有围护结构的搭建，再加上楼梯的栏杆扶手、电梯井的闲置，经常会出现在施工过程中发生高空坠落，坠物等危险隐患，虽然可以在施工前的安全方案中有标准制定，但是每个建设工程项目都不相同，方案难免会有漏洞疏忽，只有真正发生安全事故的时候才能被警惕。如图4.5临近防护、图4.6洞口防护、图4.7楼梯防护、图4.8防护网模拟图图4.5临边防护

图4.6洞口防护图4.7楼梯防护图4.8防护网模拟BIM技术在施工前的4D模拟也可以根据前面的施工过程模拟图排除可能发生安全事故的地方，从而加强安全管理有效的排查了临边、洞口的安全管理措施中的漏洞，做到了事前控制，有效为施工安全管理提供了保障。5.应急疏散在建设工程施工安全管理中尽管基于BIM技术做了前期的预防工作，发生事故后的应急疏散机制也是必不可少了一项流程，如：建立完整的安全管理体系。在发生无法避免的施工安全事故时，疏散人员并保证从业人员人身安全的首要任务，传统的应急疏散机制就是在应急预案中写出，并没有实践效果图，容易使人在慌乱中手足无措。如图5.9人员疏散图5.10安全通道疏散模拟图图4.9人员疏散图图4.10安全通道疏散模拟图在基于BIM技术的施工应急疏散中，利用可视化的模型图进行疏散模拟，使从业者在未发生安全事故前对疏散过程有一个清晰的认知。（三）效果评价通过前文中对BIM技术的运行原理和BIM技术在建筑工程施工中的应用来看，BIM技术有以下几点优势对于施工安全管理有着比较重要的意义：首先利用BIM技术的模型来综合项目各参与方的信息，来集中分析并修正在设计中的不足为施工的目标控制省去很多琐事；其次在施工阶段在施工前就对现场各项施工流程、工艺、场地布置、等进行模拟在事前就将可能发生安全事故的地方识别出来并制定相应的修正措施，避免了传统安全管理中的很多问题；安全管理的问题，如建设工程通过BIM来实施。这种做法不仅可以增加安全意识，包括各个方面，特别是施工人员。而且节约了很多不必要的管理人员进行沟通的时间，非常有效率的使施工中的安全管理风险减少。（四）本章小结本章通过遵义市肿瘤医院项目的施工过程、场地、塔吊、临边洞口、应急疏散等进行施工模拟，在建设项目动工前对项目安全相关的重要部位进行模拟，提前发现在建设工程项目中的设计施工不足之处，有效降低了建设工程发生安全事故的风险，提高了安全管理水平。五、结论与展望（一）结论从BIM进入我国至今以及自身的不断发展，现在我国越来越多的项目正在使用BIM技术对其进行管理。但是，现场作业工序中较为复杂，很多工序、设备、管道、等硬性要素需要实行交叉运作，但是现在的BIM技术在建筑工程施工中应用还未普及，多数项目还是按照以往的工作经验进行管理，安全管理问题在当下还是频发的，时刻影响着建筑工程的顺利完成，它也无时无刻的在威胁着每一个建筑行业从业者的人身财产安全。我们应最大限度得利用其优势根据BIM对安全管理提供的管理思路、方法、来减少建筑工程项目的安全事故，并在实践中不断完善该技术使其能更快得对建筑工程安全的安全可以提供全面的保障。通过研究基于BIM技术的安全管理得出以下结论：1.利用BIM技术可以优化安全管理方案。进行三维模拟，通过目前提供的施工指标来利用BIM技术得以进行。可以提前发现在施工前的不可预测的安全隐患，从而优化了施工安全管理方案。2.BIM技术可以有效的提高安全管理水平规避安全风险。进行安全隐患排查，尤其是那些事故高发的部分，要多次进行模拟，通过这些BIM技术。做到事前控制不仅降低了安全风险而且会减少安全教育所需要耗费的时间、精力。（二）展望前边我们通过分析BIM技术在我国的适用性可知该技术对我国的安全管理有着很高的应用效力，但是其技术在我国的应用仍然是处于起步阶段，未来道路有很大了发展空间，所以会存在成本过高，项目各部分发展不平衡导致很难实现协同化和集成化等特点。通过前面的论述我知道目前还有一些片面，未来仍需要通过不断学习从而不断探索，我认为还可以进一步研究的包括：1.BIM技术在建筑施工行业内的应用场景，最主要的是安全管理但不仅仅包络安全管理。2.根据未来的发展实际情况，结合项目的三大目标对其进行更有针对性的研究，使该技术能够更全面应用于建设工程的每一个角度。参考文献1.SuermannP.Evaluatingindustryperceptionsofbuildinginformationmodelling(BIM)impactonconstruction.ITCon2009(14):574-94.2.DaviesR,HartyC.Implementing"SiteBIM":acasestudyofICTinnovationonalargehospitalproject[J]..AutomationConstruction,2013（30）:15-24.3.MalekitabarH,ArdeshirA,SebtMH,etal.Constructionsafetyriskdrivers:ABIMapproach[J].Safetyscience,2016,82:445-455.4.ZhangS,TeizerJ,LeeJK,EastmanCM,VenugopalM.Buildinginformationmodeling(BIM)andsafety:automaticsafetycheckingofconstructionmodelsandschedules[J].AutomationConstruction,2013（29）:183-95.5.LarsenGD,WhyteJ.S