基于BIM技術的鋼結(jié)構(gòu)施工安全管理應用研究

摘 要 隨著我國現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，在國民物質(zhì)基礎逐漸夯實的同時，對于建筑工程的需求量逐步提高，為建筑工程領域的發(fā)展提供了廣闊的空間。但與此同時，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，對工程企業(yè)造成大量經(jīng)濟損失的同時，還會影響社會安定團結(jié)。對此，需要在施工過程中通過 BIM技術的有效應用，加強安全管理力度，為工程施工提供良好保障?；诖?，本文主要探討B(tài)IM技術的鋼結(jié)構(gòu)施工安全管理應用。

關鍵詞 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)強度高、施工周期短等優(yōu)勢，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用。然而隨著我國鋼結(jié)構(gòu)建筑施工技術不斷發(fā)展，我國大型鋼結(jié)構(gòu)施工工藝越來越復雜，相應的施工難度也越來越大，與此同時帶來了新的風險和隱患。在此之前許多建筑設計師、工程師都曾在技術層面進行創(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）技術應用到建筑當中，但尚未完全成熟[1]。

1BIM技術的概述

BIM技術是近幾年發(fā)展起來的新興技術，指在建筑過程中對建筑信息進行模型構(gòu)建。是一種利用信息資料作為基礎構(gòu)建立體模型的數(shù)字化技術。將建筑中的各種資料信息用信息化技術進行仿真模擬。這樣的技術可以更加清晰地發(fā)現(xiàn)建筑施工過程中存在的各種問題，進而保證建筑工程施工的高效率運行。BIM 技術對信息資料收集更為完整，能夠使管理效率高幅度提升，進一步推動了各項工作的順利進行。BIM技術具有信息優(yōu)化型和模型可視性。利用幾何圖形和相關物理信息將建筑工程中的各項功能更加直觀地展現(xiàn)出來。還可以從模型中直接提取建筑的相關信息。通過對圖紙的優(yōu)化，試驗出圖紙的完整性，進而確保建筑工程能夠安全有效地進行。

2安全管理特性

BIM技術具有很多安全管理上的應用特點，主要可以分為3個主要部分，即模擬化、可視化、動態(tài)優(yōu)化性。就可視化而言，在整個建筑工程安全管理過程中，BIM技術能大大地簡化建筑活動的抽象范圍，改善不同階段的可視化能力。這主要得益于技術人員建立的BIM信息化模型呈三維動態(tài)，且包含了很多物理參數(shù)指標、模塊功能等信息，在BIM技術應用期間，技術人員能通過該模型進行相關需求數(shù)據(jù)的獲取，有助于建筑施工現(xiàn)場的組織化安排，各種儀器機械設備的構(gòu)建;BIM技術具有模擬化特點，其能夠?qū)崿F(xiàn)對周圍建筑地質(zhì)條件、地層、環(huán)境裂縫等情形進行分析模擬，為建筑工程活動中的結(jié)構(gòu)位置、高程、形式等提供科學合理的防治措施，最終保障整個建筑的安全穩(wěn)定。在此過程中，BIM技術充分發(fā)揮其建筑工程安全管理的預防分析能力，且對于不同的建筑類別、不同的環(huán)境變化，BIM能夠進行必要的轉(zhuǎn)換適應。同樣，BIM技術能在建筑項目開展前進行危險因素的模擬判別，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、支架腳手架搭設等;BIM技術同樣具備優(yōu)化性特點，在建設項目開展階段，通常而言，整個項目是需要實時動態(tài)地進行優(yōu)化，只有在變化的外界環(huán)境下適時調(diào)整BIM模型相關數(shù)據(jù)信息，才能最終滿足項目既定的工期目標、成本目標。

3施工安全問題

（1）安全管理設備落后。BIM技術為建筑工程施工帶來極大的便利，但想要這項技術在實際工程的應用中發(fā)揮巨大的作用是務必需要技術和一些設備的支撐。據(jù)目前的工程安全管理工作中不難發(fā)現(xiàn)，BIM技術的相關設備以及技術比較落后的。許多施工單位的技術人員對 BIM 技術仍然存在著了解不到位，技術水平跟不上的情況。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和操作方法，BIM技術并沒有得到充分的發(fā)揮，導致工程質(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)廠房在施工時有許多大體積與高重量的構(gòu)件類型。拿鋼柱來說，如果鋼柱在就位安裝時沒有固定牢，很容易造成鋼柱傾斜并翻倒，嚴重威脅到周邊的人員安全。此外，鋼柱自己是沒有安全爬梯的，但起吊時又離不開人工操作，所以人員在垂直上下時沒有一定的保護防范，很可能會產(chǎn)生不安全的墜落現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)墜落現(xiàn)象就會造成安裝鋼柱的過程中很難進行相應的施工操作，所以在進行具體施工的過程中，還要依靠施工人員進行相應的調(diào)控，保障人身安全，可移動時一旦處理不到位或不夠默契，也會造成意外墜落，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)不同防火要求進行不同等級的防火處理。又由于鋼材本身不耐腐蝕，因此一棟建筑建成后，每經(jīng)一段時間要進行定期的檢查和維修并對老化、腐蝕的構(gòu)件進行修繕或更換。這些問題在傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)建筑的后期管理中則是一個非常煩瑣的問題，并一直缺少一個較為系統(tǒng)的解決方案，而BIM技術恰好填補了這一空缺。

4安全管理應用

（1）基于BIM技術可減少施工風險。由于大型鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)復雜，且鋼管種類繁多導致施工難度大，因此施工過程就會存在很多風險。傳統(tǒng)二維圖紙在實際測量和施工中存在一定的缺陷和不足，而BIM技術一旦運用到傳統(tǒng)鋼構(gòu)建筑的施工中，這類問題就能得到很好的解決?；贐IM技術，可以通過施工模擬的方式把施工過程中潛在的危險體現(xiàn)出來，及時發(fā)現(xiàn)原設計中可能存在的安全隱患，從而制定合理且可實行的應對方案，以求降低實際施工的事故發(fā)生率給實際施工提供有力的安全保障。利用BIM技術建模其實就是在實際施工前的模擬，與實際施工基本沒有差別。它可以對實際施工過程進行預演，從而提前對實際施工過程中可能會出現(xiàn)各種的問題給出解決方案。利用BIM技術能夠盡可能規(guī)避施工過程中可能出現(xiàn)的大部分潛在問題[3]。

（2）沖突碰撞檢測。建筑工程施工期間存在大量立體交叉作業(yè)，一旦由于設計不合理或是施工現(xiàn)場秩序混亂，勢必造成設備沖突和機械碰撞等問題發(fā)生，對工程整體安全性造成影響。沖突碰撞檢測具體包括以下方面內(nèi)容：①設備管線沖突和碰撞檢測。在大型建筑工程施工現(xiàn)場，往往會存在大量設備管線，并且布置復雜，隨著施工進度的不斷深入，設備管線難免會存在空間沖突和碰撞，成為施工中安全風險的主要成因之一。通過BIM技術對施工現(xiàn)場進行三維管線綜合設計，并預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)問題，并在調(diào)整后再次檢測，直至風險被完全規(guī)避為止。②機械沖突和碰撞檢測。建筑工程項目中需要大型工程設備和機械作為支持，以便于材料的調(diào)取和應用，但大型工程設備勢必需要寬闊的空間運行，一旦缺乏有效管控，設備之間或是設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BIM技術的應用，根據(jù)機械的幾何特征和運行特征，構(gòu)建機械模型，模擬機械運行期間的軌跡，可以有效預知問題和改善施工現(xiàn)場秩序。

（3）施工現(xiàn)場平面布置。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)場平面布置設計帶來了很大難度，因此在工程建設過程中，施工現(xiàn)場平面規(guī)劃需要科學、合理地布置。傳統(tǒng)的平面布置方法是采用CAD軟件畫圖進行現(xiàn)場場地二維平面布置，這樣的二維布置只能對現(xiàn)場進行粗略的布置，無法應對復雜多變的施工現(xiàn)狀，在實際施工中會出現(xiàn)很多問題，如物料的存儲和堆放、臨時設施的搭建會出現(xiàn)反復搬運、倒運等，增加二次搬運費及人工費。而采用BIM技術進行場地的三維動態(tài)布置則可以有效解決二維布置帶來的不便，施工現(xiàn)場對應部位應該擺放什么東西、樓層哪個位置需要做防護、外架需要怎么搭設、企業(yè)的宣傳應該設置在什么位置等都可以采用BIM技術解決。另外，在外腳手架的搭設前利用BIM技術建立外腳手架模型，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)設計圖紙，防止出現(xiàn)不必要的管線碰撞;檢驗設計圖紙是否合理，并及時進行設計優(yōu)化，避免影響施工進度，提升施工質(zhì)量。

5結(jié)束語

BIM在文化藝術創(chuàng)作樓等2項（中國國家畫院擴建工程）工程中的應用，由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗震能力強、施工周期短等優(yōu)點已經(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，無法得到很好的應用。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維修提供方便。未來的社會將是信息化社會，隨著科技的不斷發(fā)展，BIM技術應用到鋼結(jié)構(gòu)建筑信息化模型的構(gòu)建中是歷史的必然。這項技術的廣泛運用也會給建筑行業(yè)帶來新的契機和挑戰(zhàn)。

參考文獻

[1] 何志強，趙兵，胡寧，等.BIM技術在鋼結(jié)構(gòu)施工管理中的應用[J].住宅與房地產(chǎn)，2017（35）：147.

[2] 付勇攀，王競超，趙雪鋒，等.BIM在葉盛黃河大橋施工安全管理中的應用[J].建筑技術，2017，48（11）：1142-1144.

[3] 夏川.BIM技術在建筑施工安全管理的應用探索[J].智能建筑與智慧城市，2020（3）：42.

作者簡介

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