BIM技術(shù)在建筑施工安全管理中的應(yīng)用研究

張一迪

遼寧理工職業(yè)大學(xué) 遼寧 錦州 121007

引言

安全工作一直是建筑工程項(xiàng)目的首要任務(wù)，確保施工人員人身財(cái)產(chǎn)安全與建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全是建筑施工的宗旨。在建筑施工過程中，每一次安全事故都會造成無法估量的人身經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，為了避免悲劇的發(fā)生，在建筑施工過程中不斷加強(qiáng)安全管理措施，是有效降低安全事故發(fā)生概率的有力舉措。傳統(tǒng)的安全管理措施顯然已經(jīng)無法滿足當(dāng)下飛速發(fā)展的建筑施工技術(shù)，基于當(dāng)下人們對于建筑物的使用性能要求不斷提升，建筑物的復(fù)雜程度也更高，若采用傳統(tǒng)的安全管理方案往往無法精確的把控所有安全隱患因素，在施工過程中可能由于安全管理的疏漏造成無法估量的經(jīng)濟(jì)損失。因此采用更科學(xué)合理的現(xiàn)代化手段成為當(dāng)下安全管理工作的主要任務(wù)，其中BIM技術(shù)憑借著高度的數(shù)字信息化模型，能夠精確地將建筑物中所存在的安全隱患通過分析計(jì)算精確地呈現(xiàn)在施工管理者的面前，使其能夠有針對性地進(jìn)行方案的改正和調(diào)整，降低安全風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生概率。

1 BIM技術(shù)簡介

BIM技術(shù)是通過信息化數(shù)字為基礎(chǔ)將建筑信息以數(shù)字模型進(jìn)行可視化建模，由于建筑物與信息數(shù)字化形式進(jìn)行模擬后，能夠隨時調(diào)節(jié)其相應(yīng)參數(shù)，使得建筑物中各項(xiàng)性能數(shù)值在設(shè)計(jì)過程中便于調(diào)整。除此之外，通過建筑模型以數(shù)字化形式搭載在可視化3D建模上，使其擁有了高度的可視性，能夠很直觀的了解建筑模型的某一結(jié)構(gòu)與其相應(yīng)的功能[1]。通過數(shù)字化信息能夠使其具備相應(yīng)的傳輸和共享能力，對于節(jié)約時間成本和人力資源而言有著極大的意義。由于能夠在施工現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)各信息的傳遞和共享，使得建立施工現(xiàn)場安全管理有了信息數(shù)據(jù)的支持。因此，當(dāng)下BIM技術(shù)伴隨著不斷的發(fā)展在安全管理工作中也展露出了相應(yīng)的應(yīng)用場景，通過建立完整的BIM數(shù)據(jù)庫，能夠?qū)崿F(xiàn)跨距離遠(yuǎn)程了解與操控施工現(xiàn)場，對于建筑工程的各個階段施工進(jìn)行有效化把控，精確掌握建筑過程中可能存在的問題，并通過相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理方案的設(shè)計(jì)。對于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下，BIM技術(shù)為構(gòu)建大型的網(wǎng)絡(luò)建筑信息互交平臺提供了可能性，也為未來的建筑管理工作提供了科學(xué)化平臺。

2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 可視化

可視化是BIM技術(shù)的核心優(yōu)勢，相較于傳統(tǒng)的二維建筑設(shè)計(jì)圖紙而言，三維的數(shù)據(jù)模型能夠更直觀地讓使用者第一時間了解該建筑的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)，通常利用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目研討時，能夠解決由于空間結(jié)構(gòu)構(gòu)建困難無法有效溝通這一問題。在許多建筑工程的圖紙會審階段，由于設(shè)計(jì)人員與施工人員存在建筑認(rèn)知偏差，許多時候無法第一時間了解該設(shè)計(jì)圖紙的真實(shí)情況，需要耗費(fèi)大量的時間和精力進(jìn)行圖紙的會審。在某些大型復(fù)雜的建筑工程中，常常會因?yàn)槭┕と藛T缺乏空間構(gòu)圖能力無法理解建筑施工設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容，導(dǎo)致施工內(nèi)容與設(shè)計(jì)偏差較大，引發(fā)相應(yīng)的安全事故。若采用BIM能有效避免該現(xiàn)象的發(fā)生，極大程度上優(yōu)化建筑工程在施工和設(shè)計(jì)過程中各方的信息互通，極大程度上減少了不必要的工作量。

2.2 模擬性

模擬性作為BIM區(qū)別于其他三維建模的主要特征功能，其具體表現(xiàn)為：能夠根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)有效化的模擬建筑物的各項(xiàng)性能特征。例如：通過有效化的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行建筑模型建立后能夠模擬其真實(shí)的受力情況，以及其相應(yīng)的建筑物空間結(jié)構(gòu)和發(fā)生自然災(zāi)害時的抗危害能力[2]。當(dāng)下利用該項(xiàng)特點(diǎn)將建筑模型提前進(jìn)行模擬預(yù)測后，能極大程度上了解建筑物通過該項(xiàng)設(shè)計(jì)方案是否可行，盡可能減少未來在施工過程中由于設(shè)計(jì)不到位所造成的影響。例如：某大型房屋建筑在設(shè)計(jì)過程中未考慮到兩個結(jié)構(gòu)體會發(fā)生空間碰撞的情況，若沒有通過BIM技術(shù)進(jìn)行模擬檢測，該項(xiàng)圖紙通過審核后進(jìn)行施工作業(yè)，在施工完成后，該項(xiàng)建筑結(jié)構(gòu)物由于發(fā)生空間碰撞，失去其原有的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生安全隱患，并且造成無法逆轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)損失。若該項(xiàng)工作在施工設(shè)計(jì)完成后采用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算，即可了解到其相應(yīng)的碰撞點(diǎn)位置，及時進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的修正，避免不必要在施工過程中發(fā)生建筑安全事故。

2.3 共享性

BIM技術(shù)通過建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，能夠?qū)⒔ㄖ锏拿恳惶幗Y(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)變，將可化與數(shù)字化進(jìn)行有效轉(zhuǎn)化，兩者之間能夠?qū)崿F(xiàn)無誤差輸出，在實(shí)際工程中，通過建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型后，通過改變數(shù)據(jù)參數(shù)能夠驅(qū)動相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行調(diào)整，能夠直觀了解修改某一建筑信息數(shù)據(jù)后其相應(yīng)的模型外觀改變情況。通過建立好相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫以及模型族庫后，能夠?qū)⑵湟晕募男问竭M(jìn)行平臺共享，建立相應(yīng)的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)后，在平臺內(nèi)進(jìn)行協(xié)同工作，能極大程度上優(yōu)化工作交流，加強(qiáng)協(xié)同效率。除了同一個項(xiàng)目的信息數(shù)據(jù)能夠共享以外，當(dāng)下隨著該項(xiàng)技術(shù)的完善和普及，一些常見的建筑物已經(jīng)完成了相應(yīng)的族庫建設(shè)，可以通過外部導(dǎo)入的手段實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)據(jù)模型拼接的操作，減少了在設(shè)計(jì)和建立數(shù)據(jù)模型時的工作量，同時這一趨勢也隨著BIM技術(shù)不斷的普及在不斷提升[3]。

2.4 優(yōu)化性

BIM技術(shù)區(qū)別于其他建筑施工技術(shù)的主要特點(diǎn)在于其具有不斷的優(yōu)化性，由于其依靠當(dāng)下飛速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)行業(yè)，在計(jì)算算法以及模型搭建處理技術(shù)上伴隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展不斷進(jìn)步。該項(xiàng)技術(shù)除了常規(guī)的硬件升級以外，在軟件兼容和普及方面也會產(chǎn)生不斷提升，造成這一現(xiàn)象的根本性原因是該項(xiàng)技術(shù)具備龐大的社會市場。伴隨著使用人數(shù)的增長，該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展和改變速度會不斷加快，相應(yīng)的軟件兼容與共享會隨著普及率的提升得到有效的改變。除此以外，由于BIM技術(shù)依靠龐大的數(shù)據(jù)信息模型進(jìn)行分析計(jì)算，數(shù)據(jù)庫的更新和優(yōu)化也標(biāo)志著其會不斷地提升計(jì)算的科學(xué)性和準(zhǔn)確性[4]。

3 施工安全管理工作的要點(diǎn)分析

3.1 復(fù)雜性

施工安全管理工作中復(fù)雜性是其最為突出的特征，由于建筑施工項(xiàng)目施工體量大，工作人員流通和各項(xiàng)材料設(shè)備進(jìn)出場頻繁，需要考慮的因素較多，在施工過程中如何合理的把控安全管控工作是一項(xiàng)十分復(fù)雜的內(nèi)容。除了客觀的因素影響外，在實(shí)際工程當(dāng)中，由于復(fù)雜的人際關(guān)系以及各方利益的趨勢，會使得現(xiàn)場的安全管理工作需要考慮的要素更多。

3.2 多變性

在建筑施工現(xiàn)場，由于受到外部環(huán)境因素的干擾，施工現(xiàn)場的情況會不斷發(fā)生改變。例如：某露天作業(yè)的房屋建筑工程在施工過程中，出現(xiàn)大暴雨等惡劣自然天氣情況，引發(fā)土體崩塌造成無法彌補(bǔ)的經(jīng)濟(jì)安全損失。除了不可逆的自然因素影響以外，在施工現(xiàn)場由于施工工藝以及安全意識薄弱等多方面因素影響，都會導(dǎo)致施工現(xiàn)場的情況變得復(fù)雜多變，使施工安全管理工作難以開展。

3.3 綜合性

施工全管理工作往往不單單是從安全工作教育方面進(jìn)行的，在某些工程當(dāng)中需要結(jié)合實(shí)際施工情況進(jìn)行相應(yīng)的工作管理調(diào)整[5]。一般而言，施工安全管理需要貫徹施工全階段，某些項(xiàng)目工程在施工過程中由于各方面因素影響，導(dǎo)致建筑質(zhì)量不符合設(shè)計(jì)值。在此基礎(chǔ)上，如未能通過相應(yīng)的檢測機(jī)構(gòu)檢測就投入使用的話，會造成無法彌補(bǔ)的安全損失，這也使得安全管理工作需要管理者具備相應(yīng)的綜合能力，不僅需要了解相應(yīng)的安全管理工作內(nèi)容，還需要對施工現(xiàn)場的施工情況有科學(xué)化的理解和判斷。往往某些安全事故都是由于施工管理或者施工技術(shù)不規(guī)范所導(dǎo)致的，因此加強(qiáng)安全管理工作需要從多方面進(jìn)行考慮。

4 BIM技術(shù)在建筑施工安全管理中的應(yīng)用策略

基于以上情況，本文著重分析BIM技術(shù)結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行安全管理工作的應(yīng)用情況與相應(yīng)的安全管理技術(shù)。

4.1 安全設(shè)計(jì)與安全培訓(xùn)

通過建筑工程的三維立體信息化模型對設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行相應(yīng)的分析，在此過程中著重對于施工方案的合理性以及安全性進(jìn)行動態(tài)推演。由于BIM技術(shù)具有相應(yīng)的模擬性，通過參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)數(shù)值的驅(qū)動，以其高度可視化反饋至建筑實(shí)體模型中，使得安全工作管理者能及時了解在施工過程中可能產(chǎn)生的安全隱患情況，并了解其所可能導(dǎo)致的安全損失情況。此外，通過該項(xiàng)技術(shù)能夠模擬計(jì)算出在緊急情況下人員疏散和營救的實(shí)際情況，并且對安全通道的合理性進(jìn)行數(shù)據(jù)化計(jì)算考量，若未達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)安全系數(shù)，應(yīng)當(dāng)對于相應(yīng)的建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。除了設(shè)計(jì)安全方案以外，BIM技術(shù)還能夠進(jìn)行安全培訓(xùn)。在施工前期通過高度可視化的信息模型進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)工作，使得施工人員了解到在施工過程中可能存在的一些安全隱患問題，并加強(qiáng)該區(qū)域板塊的施工安全工作[6]。通過有效化的安全培訓(xùn)，能夠加強(qiáng)施工人員在全階段施工作業(yè)中安全意識以及避免高危施工作業(yè)區(qū)間發(fā)生安全意外的概率。

4.2 識別建筑危害因素

BIM軟件通過導(dǎo)入的相應(yīng)建筑信息模型進(jìn)行分析計(jì)算后，對于潛在的危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)體進(jìn)行分析模擬判斷其是否存在不穩(wěn)定或受力體系紊亂等情況。導(dǎo)入常規(guī)的環(huán)境干擾因素進(jìn)行系數(shù)調(diào)整，通過數(shù)據(jù)干預(yù)的操作計(jì)算后的數(shù)據(jù)模型是否發(fā)生安全隱患，若在此基礎(chǔ)上發(fā)生建筑模型形變或各項(xiàng)受力體系參數(shù)不達(dá)設(shè)計(jì)指標(biāo)，則判定該建筑區(qū)域存在潛在的危險(xiǎn)，并且通過比對分析和數(shù)據(jù)模擬運(yùn)算尋找可能干擾該區(qū)域板塊的危害因素。

4.3 利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)動態(tài)化安全檢測

除了在施工前期進(jìn)行相應(yīng)的安全設(shè)計(jì)和建筑物危害變時工作外，在施工全階段，BIM技術(shù)都能夠?qū)嵤┙ㄖ┕ぐ踩芾韯討B(tài)化監(jiān)測，通過施工人員反饋的實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的模型參數(shù)調(diào)整。若某一施工時間段內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)生超水平異常，則會對安全管理工作者發(fā)出相應(yīng)的安全預(yù)警，并通過該數(shù)據(jù)追溯其存在的安全隱患，該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施可能性建立在高度共享的數(shù)字化平臺，每位施工人員通過施工過程中的實(shí)際設(shè)計(jì)數(shù)值，共享化平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)收集處理后比對數(shù)據(jù)的可信度，篩選掉數(shù)據(jù)誤差后進(jìn)行數(shù)據(jù)建模，通過動態(tài)數(shù)據(jù)的變化實(shí)時監(jiān)測和管理建筑施工的安全系數(shù)。若達(dá)到預(yù)警值，則會發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)，使得安全管理工作者有充分的時間進(jìn)行補(bǔ)救[7]。

4.4 制定安全管理模型與應(yīng)急方案

在建筑施工過程中，若由于不合規(guī)范的操作或其他外部因素的干擾，使得建筑工程發(fā)生安全隱患時，BIM軟件通過現(xiàn)有的數(shù)據(jù)模擬計(jì)算，分析其產(chǎn)生安全隱患的根本性原因，并通過現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行最優(yōu)方案的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)后將理論化安全應(yīng)急方案進(jìn)行數(shù)字建模，使得安全管理工作者能了解通過應(yīng)急方案進(jìn)行修正后的建筑工程狀況。一般在制定相應(yīng)的安全管控方案時，需要在施工過程中提供相應(yīng)的安全參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，能夠精確的預(yù)估可能發(fā)生的安全隱患，并提前制定好相應(yīng)的安全方案。

5 結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)下施工現(xiàn)場安全管理工作是建筑行業(yè)發(fā)展所不容忽視的一項(xiàng)內(nèi)容，基于當(dāng)前安全管理工作難度隨著建筑工程的復(fù)雜度不斷提升，采用科學(xué)有效的BIM技術(shù)能夠確保建筑工程在施工全階段化的安全，對于促進(jìn)我國建筑行業(yè)發(fā)展有著重要的意義。