【BIM技术在施工安全管理中的应用浅析8500字（论文）】

第1章绪论我国建筑业发展迅速。自改革开放以来，建筑业得到了迅猛的发展。随着经济、科技的飞速发展，各类高楼大厦、道路等日益走入人们的日常生活，工业已逐步发展成为我国国民经济的重要支柱产业。尤其是最近几年，建筑业总产值迅速增加，到了2016，达到193566.78亿元。就当下来看，每年新增工程约七十万个。在第二产业的发展中，建筑业占据了很大的比例，仅位于工业、农业和商贸业之后。随着中国经济的迅速发展，大量的城市建设和基础设施建设，以及土木工程等都成为中国建设的一个重要组成部分。我国建筑行业已步入多元化发展、竞争白热化的时代，为国家的经济、社会的发展作出了巨大的贡献。我国建筑行业的安全事故时有发生。随着建筑业的迅速发展，建筑工程的安全问题日益突出。根据统计，2017年全国共有700个办公场所意外事件，其中807人死亡，较上年增长58例，七十多起死亡事件，与上年同期相比增长百分之十左右，死亡率上升百分之左右。因此，如何有效地提高工程质量和行业从业人员的综合素质，对建筑工人的生命安全进行最大程度的保护已是迫在眉睫的任务。加强对建筑工人的安全教育，不仅是保证建筑安全，更重要的是保证工人的生命。根据分区统计，江苏，广东，重庆等地区，都是沿海地区和经济发展较快的地区，同时也是安全事故发生得最多的地区。其他的事故发生数量虽然不多，但和去年同期相比，却有增加的趋势。由此可以看出，在建筑工程施工中，安全事故造成的伤亡率是当前建筑行业急需解决的重大问题。建设信息化在我国的发展。最近几年，住建部作为国务院的重要职能部门，发布了一系列有关建筑行业的资讯。同时，《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》中还指出，加强信息技术、BIM、智能化等信息技术的运用，必将推动建筑业信息化的发展。建筑信息模型（BIM）是近几年来在设计和建筑行业应用最广泛的技术之一。随着科研工作的不断深入，以及大量的工程实践，目前，该技术已广泛用于工程建设，并制订了相关技术规范。总的来说，在当今建筑信息化的今天，以BIM技术为代表的建筑业信息化将成为今后建筑业发展的主要方向。第2章BIM技术理论2.1BIM技术的发展BIM技术的应用是在1970年就开始出现了。它是由美国学者Hinze和Raboud所提出来的，他们都相信，有一种技术可以用电脑模拟出多维空间的模式。同时，他也相信，有一种基于计算机的智能建筑描述体现，可以设计图纸，计算工程量，控制预期的进度。基于此理念，BIM技术应运而生。但是这种技术并没有在当时得到普及，而是在20年后才被应用到了西方的建筑业。BIM技术自从进入我国以来，在建设项目的规划、设计、施工、运营、管理等各个环节中都得到了广泛的应用。BIM技术历经14年的发展，在国内已深入到了建设领域。随着科技的发展，许多大型工程都已经开始使用BIM技术，比如2008年奥运村的BIM，以及在奥运期间的资料管理。在那个时候，这种技术只适用于大规模的工程，使用的范围很小。到今天，BIM技术的发展已经不再局限于大规模的工程，要想将BIM技术推广到国内，这必定是一个漫长的过程。BIM技术的快速发展离不开政府对BIM技术的支持。2011年，国家住房和房屋管理局颁布的《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》中，明提出了“加速BIM等新技术的应用，推动BIM技术和设计的融合”。何关培从道家的角度来看，根据BIM技术的发展趋势，企业对BIM技术的需求推动了不同的应用软件的研发，这些都是以BIM技术为基础的。开发者利用这些工具来发展BIM的新技术，使BIM模型能够有效地扩展商业领域，这样，BIM技术的推广和应用将会加速。尽管国家大力推动BIM技术的发展，但BIM技术在国内的应用还面临很多问题。主要是因为：（1）目前我国建筑工程中的人工制图已经基本被淘汰，而机械制图还停留在二维设计阶段，目前使用的软件数量很多，还没有形成一个统一的行业规范，BIM技术的发展也是相对滞后的。（2）由于国内BIM施工缺少原汁原味的本土化，因此，在我国的三维设计与BIM中，BIM的组成要素是必不可少的。BIM是一项崭新的技术理念。这必然会对我国的建筑行业产生巨大的影响。对设计单位来说，其未成熟的构件是工程发展所不能使用的。所以，BIM技术的蓬勃发展尚需时日。（3）目前我国的技术实践还处于摸索阶段，各有侧重，BIM还没有一个统一的规范，制约了BIM技术的普及。目前，BIM行业标准已经成为我国BIM技术发展的一个难点。2.2BIM技术原理2.2.1BIM建模技术BIM技术对于整个施工过程都有着深刻的影响，只有从整个项目的全局出发，进行全面的考虑和优化，才能使整个工程在各个方面都达到最优。因此，对其技术的运用应该从一开始就加以考虑，以便在建设阶段就能根据实际的安全管理需要，将设计阶段的信息、成果、模型和反馈信息等进行动态的调整。这样可以节省大量的时间和精力，而且因为信息的准确，对施工的安全性也会有很大的帮助。BIM技术的关键特征是三维可视化模型，目前国内的设计图纸主要采用二维平面图，缺少直观可视性。因此，建筑工人需要具备很强的专业知识和对空间的想象力，而这个模型只存在于专业人士的头脑中，存在着不同的设计结果，因为他们的理解和能力各有不同，给工程建设带来了潜在的风险和不便，也给工程的安全管理带来了困难。而利用BIM技术，将建筑的平面图形、结构、管线、道路、绿化等结合建筑场地的地形、地貌、气候、周边环境等因素，构建出一个立体的建筑模型，并对所构建的建筑进行检测，以确定是否存在缺陷，最终进行渲染。BIM模型的大致步骤如下：建立工程，创建楼地线和网格，创建各种构件，放置构件，检查绘制结果，3D渲染。2.2.24D虚拟施工技术建筑工程的施工程序复杂、浩大，对工程的要求也很高，在这种情况下，如果不能熟练地控制住这样的工程，势必会影响到工程的质量、工期和安全。4D仿真技术是将BIM技术引入到模型中，通过对项目实施过程中存在的风险进行预判，从而对项目的规划进行细化，从而确保项目建设过程中不会出现安全事故。如图2.1所示的4D虚拟建筑图纸。图2.14D虚拟施工图4D虚拟模拟技术需要根据精确的施工组织设计和施工进度安排来实现。前者对工程项目有重要的战略意义，它能清楚地指示工程的施工方向，并能指导其它工艺的具体实施。后一类是依据工程建设周期的需要，以及可利用的人力、物力等因素来决定的。合理地安排和安排时间。通过引入BIM技术和虚拟模拟技术，将项目的进度规划与施工组织设计结合起来，并对两者进行优化和重复，可以极大地降低工程事故的发生。2.2.3冲撞，碰测检测建筑工程本身的体量巨大，工序复杂，在施工中不可避免的会发生交叉、重叠的工作，在实际操作中经常会发生结构和设备的碰撞，导致工程建设的风险。具体碰撞检测见下图。图2.2碰撞、碰测检测图传统的建筑设计都是通过对各个环节进行科学的规划，来降低各个环节之间的矛盾，减少问题，而采取一种被动的方式，虽然可以避免某些问题，但也会导致的问题的解决不够全面，经不起实践的检验。大型工程项目涉及到的问题比较多，线路和管网分布比较密集，会给工程的安全带来一定的安全风险，而且经常会发生构件和管道的碰撞事故。BIM模型会根据自己的优势，对工程进行全方位的检查，检查出问题所在，避免很多设备、管线、部件等的矛盾。通过BIM技术进行信息管理，将整个工程的设计流程导入到软件中，然后进行碰撞检测，反馈、修改检测结果，反复测试，直到方案完全合理为止。2.3BIM技术在施工安全管理中的技术优势2.3.1建立可视化的模型它脱离了传统的二维线性分量，建立了一个以实物为中心的实体实体模型。该系统在建立模型的时候，是一步一步地进行可视化的，因此，它不但能展示出效果图，而且也能为工程的设计和建造提供参考。在模拟期间，以直观的三维模型对工程进行分析、讨论。2.3.2对项目进行动态模拟通过BIM所收集到的资料，能够根据工程的实际情况，实时地进行调整，确保工程的各项指标都是正确的，这样，管理者才能对数据进行分析，识别出危险源，并能对所收集的危险源进行预警，确保工程的安全。BIM技术不仅可以建模，而且可以模拟建筑物的性能、施工、进度、成本、施工平面等，与以往的二维平面相比，它具有更多的立体感和清晰度。通过三维仿真，能更直观地展示各构件、工艺、成果，在施工过程中，BIM既能进行高空作业、深井等高危险工作的仿真，又能帮助有关人员制订安全管理方案。在此基础上，利用4D、5D模拟技术，将较为抽象的2D图形转换成3-D空间图，实现了整个工程的计算机仿真，并根据实际情况对工程信息进行修正，识别出各类危险并加以防范，在事前控制下减少工程事故的发生几率。第3章BIM技术在施工安全管理中的应用3.1BIM技术应用现状3.1.1设计阶段的应用因为建筑工程的整体性，因此这个阶段的应用最重要的就是其第一步，也是最权威和综合的工程模式，而且对工程的要求也更高。在设计阶段，将会涉及到大量的软件，如Sketchup、RevitStructure、ArchiCAD等。前者是将不同的模型储存在一个数据库中，然后再进行修改和编辑，将不同的图纸，不同的维度，不同的数据，用一种通用的方式来表达，这样才能更好地管理建筑信息。通过这种特性，可以方便地调整和修改模型中的某些参数，避免设计冲突。Revit所建立的三维建筑信息集成模型可以全面展示该工程的整体呈现，包括整体、细节、结构、管线、机电、消防等。后期的结果检查可以使用NavisworksManage，作为下一阶段的基础和数据。3.1.2施工阶段的应用在建筑工程建设中，可以根据工程设计阶段的资料和模式，进一步丰富现有的模型资料。建设工程将会有三大优势：一是可以提前了解工程的具体情况，减少自己的工作风险，有效地保障最基本的权益，二是降低成本。采用一体化技术支持代替以往的分工合作，减少了人力、物力、财力的投入；三是对提高工程质量起到了积极作用。利用前后各方面的信息模型，将工作中出现的问题，根据不同的资料进行交流，探讨各自的优势和劣势，优化项目，确保项目的顺利进行。在工程实施之前，对每一阶段的模型进行碰撞测试，以及4D仿真，对工程建设前期的风险进行分析，通过对BIM技术各种构件的细节分析，从各个不同的模型中选出最优的方案，为施工单位提供高品质的工程建设标准。3.2BIM技术在安全管理中的应用3.2.1安全防护的应用建筑工地是露天作业，工作环境很差，对施工安全有很大的要求，很可能会出现高空坠落、坠物、机械倒塌等安全事故。在工程实施后，必须针对工程的实际状况，对其进行有效的识别和防范，而BIM正是解决这个问题的关键。由于政府对建筑工程的安全管理有很好的要求，因此，通过BIM模型的建立和模拟是非常容易的，可以根据工程的具体情况，快速的制定出一套完整的安全防护措施。3.2.2辨识危险源头在建筑工程施工中，危险的辨识是工程项目的最后一个环节，也是影响整个项目安全管理的关键环节，只有认识到其存在的风险，才能制定出有效的应对措施，否则就会适得其反。而在传统的安全管理中，风险的辨识主要依赖于现有的已建成的项目，但每个项目都有自己的特点，一旦发现存在的安全隐患，就很难发现问题的来源，从而影响到施工的其他工作，甚至会造成安全事故。利用BIM技术，可以根据自身的技术优势，在后期挖掘过程中，根据工程的实际情况，在项目实施之前对整个工程进行全面的检查，既可以将安全风险降到最低，又可以简化施工过程，对施工安全进行有效的管理，从而提高管理的效率。3.3BIM技术在施工安全管理中的应用意义3.3.1优化了施工安全管理方案在目前的技术水平下，由于对未知的因素的了解，所以在设计的过程中，安全管理的重点在于对未知的因素的掌握，而传统的安全管理模式中，往往会出现一些难以预料的危险，而BIM技术则是通过对已有的建筑参数进行三维仿真，在设计施工过程中，能够发现更多的风险，从而使施工安全管理方案得到最好的解决。3.3.2规避了安全风险在传统安全管理中，安全管理主要是按照事先制定的安全管理方案、风险应对措施等书面文件来实施，而基于BIM技术的安全管理则是从设计到施工全过程的模拟，通过对设计、施工平面布置、结构管线等多个环节的碰撞技术进行检测，对施工过程中存在的安全风险进行辨识，并采取相应的对策，可有效地消除施工中的安全隐患。3.3.3提高了管理水平由于建筑工程的工期较长，施工工艺复杂，需要大量的人力、物力和机械来完成，因此，施工中的管理水平对工程的成功与否起着决定性的作用。运用BIM技术，通过对施工过程的各个环节进行仿真，可以识别出施工过程中的潜在安全风险，简化了技术交底的内容和程序，使施工安全管理更加有针对性，从而提高了安全管理水平。第4章遵义肿瘤医院项目实例分析4.1遵义肿瘤医院项目概况本案例的背景是遵义市肿瘤医院，位于南园路以北，西边荀江路，规划范围涵盖门诊、病房、停车场、设施等，工程总用地46852平方米，建筑面积65202平方米，该工程为一楼，地面12层，整体为框架式，总高度49.8米，抗震等级为8。4.2施工过程模拟分析4.2.1施工场地模拟目前，可供使用的建筑用地越来越少，工地上可供使用的土地也越来越少。BIM技术可以有效的解决建筑工程中的施工方案，确定合适的平面布局，并将施工组织设计与进度安排相结合，使用Naviworks软件对材料的堆叠，设备的摆放，位置等进行分析，从而达到改进的目的。4.2.2施工过程模拟建筑工程特有的施工工艺错综复杂，是一种十分特殊的特征。大型项目所需的生产要素较多，必须在有限的工地上合理的使用场地，根据施工方案和规划，合理的安排道路、材料堆放处、钢筋加工棚等，进行综合管理。具体模拟过程见下图。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工程规模，可以确定起重机的个数。当然，越是庞大的工程，所需的资源也就越多。其它生产要素的布局也要合理安排，在施工现场进行施工工艺布局，充分运用BIM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，有效避免了塔式起重机在施工之前的冲撞，降低了机器与人的撞击，物料的堆放一目了然，不会出现塌方，BIM技术与现场工人共同实施安全管理，大大降低了工程事故的发生率。4.2.3施工机械模拟当一个建筑项目达到一定的规模后，为了保证工地上的物料输送，塔吊、龙门吊等都是一种重型的建筑设备，它的安装和拆卸都非常的复杂，这对工程的造价、进度、安全等都有很大的影响，因此在进行塔吊的安装时，要综合考虑到两台机器的运转以及机器之间的运动范围不会出现冲突，这一节将着重介绍塔吊的布置：传统的塔吊布置方式是依靠仪器测量塔吊的位置来计算塔吊的位置，难免会出现误差，给施工安全带来的一定的风险。如图4.4塔式起重机的仿真分析。图4.4塔吊模拟分析BIM技术采用4D仿真技术，根据施工之前确定的施工区域，对塔吊、龙门吊、盾构机等进行图形化的布局，并在Navisworks中进行碰撞测试，以实现对塔吊的轨道进行仿真，并根据设计方案进行合理的设计，避免在旋转过程中发生碰撞，从而减少机械打击施工的发生几率，降低施工项目的安全风险。4.2.4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，而且，由于电梯的扶手和电梯井都是闲置的，所以在施工的时候，很容易就会出现物品从空中掉下来的情况，虽然在设计的时候，已经有了相应的安全措施，但是因为不同的项目不同，所以在设计的时候，也会有一些疏漏。具体防护见下图。图4.5临边防护

图4.6洞口防护图4.7楼梯防护图4.8防护网模拟利用BIM技术进行4D仿真，可以根据以往的施工工艺仿真图，找出可能出现的安全隐患，从而加强安全管理，对临边、洞口的安全管理工作进行了有效的检查，实现了事前的控制，为施工安全管理提供了保证。4.2.5应急疏散在建筑工程施工安全管理中，虽然BIM技术已进行了初步的预防，但在突发事件后的紧急撤离也是一个不可或缺的环节，比如：建立一个完善的安全管理系统。当建筑工程出现不可抗拒的安全事故时，疏散人员和保障工作人员的生命安全是第一要务，而传统的紧急撤离机制仅仅是在应急方案中进行说明，而不是实际操作的效果图，很容易让人在惊慌中不知所措。如图4.9中的人员撤离，图4.10逃生通道的仿真。图4.9人员疏散图图4.10安全通道疏散模拟图运用BIM技术进行建筑紧急撤离时，采用可视化模型图进行疏散仿真，以帮助从业人员在发生安全事故之前对撤离过程有一个明确的认识。4.3效果评价本文介绍了BIM技术的工作原理及BIM技术在施工过程中的应用，指出了BIM技术在施工过程中具有的优越性：第一，运用BIM技术，将各个参与者的信息结合起来，进行分析和纠正，从而为施工的目标控制节省了大量的时间；其次，在施工前要对施工过程、工艺、场地布置等进行模拟，提前发现有可能出现的安全隐患，并采取相应的对策，从而解决了许多传统的安全管理问题；施工项目采用BIM技术进行安全管理。这样做不但能提高人们对安全的认识，尤其是对建筑工人的保护。并且节省了许多不必要的管理人员交流的时间，有效降低了施工过程中的安全管理风险。第5章结论在工程的建设过程中，安全问题变得日益突出，因此各个部门要齐心协力，在建设的施工过程中，要做到实时的信息共享，增强各方面的联系与交流，这是对工程建设最好的保证。因此，本文就BIM技术在建筑工程中的应用问题进行探讨与研究，本文旨在为建筑设计人员提供一些参考和借鉴。BIM技术是BIM技术应用于我国，随着BIM技术的应用和自身的发展，目前已有越来越多的工程采用BIM技术。然而，由于施工过程比较复杂，很多工序、设备、管道等硬性因素都需要进行交叉操作，而BIM技术目前并没有得到广泛的应用，很多项目都是根据以前的工作经验来进行的，所以，安全问题在很多时候都会出现，不仅会影响到工程的顺利完成，而且也会危及到每个建筑行业从业者的生命财产安全。我们应该充分发挥自己的优势，按照BIM的管理思想和方法，来减少建筑工程的安全事故，并在实践中不断的改进这一技术，使它能够更快地为建筑工程的安全提供全方位的保证。本文对BIM技术在企业安全管理中的应用进行了分析，并提出了如下建议：（1）BIM技术可以使企业的安全管理方案得到最优化。采用BIM技术进行三维仿真，并根据现有的施工指标进行。通过对工程建设中存在的一些不可预见的安全风险进行预警，对工程建设的安全管理进行了优化。（2）BIM技