装配式建筑安全管理中BIM技术的应用研究

摘要：随着科技的进步和工业化的发展，装配式建筑发展迅速，逐渐成为现代建筑业的新趋势。BIM不仅是一门技术，更是一种创新的管理理念，它以数字化方式表达建筑物的全部信息，实现了信息的共享和协同管理，提高了建筑业的效率和质量。然而当前的研究多集中在BIM技术的优点和应用领域，而对其在装配式建筑施工安全管理中的应用研究较少，如何有效利用BIM技术进行施工安全管理，仍需进一步研究和探讨。

关键词：装配式建筑；安全管理；BIM技术；应用

1 影响因素分析

影响施工安全管理效果的因素比较多，总体而言，可以概括为人的因素、物的因素、技术因素、环境因素、管理因素等。如果施工人员和管理人员的个人能力不足、存在不安全行为，那么就容易引发安全事故。物的因素主要指的是机械设备和材料，装配式建筑需要的机械设备较多，尤其是大型起吊设备的安全运行至关重要，预制构件、半成品、原材料的生产质量也关系到施工安全问题。在技术因素方面，主要指的是技术方案编制和实施，需要保证技术应用的规范性、合理性、可靠性。环境因素包括自然环境和作业环境，其中，自然环境主要指的是气候环境，作业环境主要指的是现场布置情况、施工安全措施等。在管理因素方面，主要针对上述四个因素进行分析研究，通过制度建设、过程管控，实施行之有效的安全管理措施，削弱人的因素、物的因素、技术因素、环境因素的不利影响。

2 装配式建筑安全管理中BIM技术的应用

2.1 装配式预制构件深化设计应用

使用REVIT软件对装配式预制构件进行三维建模，能对预制墙板和其他装配式构件进行更深入的设计，并根据设计图纸的相关资料对这些构件进行明确的定义，满足设计的各项要求。BIM的参数化设计工具能保存构件的相关数据，并将其转化为对应的图纸信息。当人们将装配式建筑中的各种构件放在同一个3D视图里时，可以模拟这些构件之间的连接，通过虚拟动画的展示，直观地判断连接是否成功，并据此调整构件的参数，从而提高预制构件的连接精度。

2.2 基于BIM的装配式建筑施工安全管理体系的结构设计

基于BIM的装配式建筑施工安全管理体系主要包括四个主要部分，分别是BIM模型构建、安全信息管理、安全监控预警和安全应急处置。

1）BIM模型构建是该体系的基础，负责建立和维护装配式建筑施工的BIM模型，包括建筑结构、构件信息、施工工艺等。这些信息为后续的安全管理提供了基础数据支持。

2）安全信息管理负责管理装配式建筑施工的安全信息，包括人员信息、设备信息、环境信息等。这个部分实现了安全信息的采集、存储、分析和处理，为安全监控预警提供了数据支持。

3）安全监控预警部分负责监控装配式建筑施工的安全状态，通过数据采集和模型分析，对安全隐患进行预警和预测，及时发现和预防安全事故的发生。

4）安全应急处置部分在安全事故发生时根据应急预案快速响应和处理安全事故，减少损失和影响。各部分之间的有机衔接和协同工作可以大大提升施工安全管理的效率和效果。

2.3 基于BIM技术的机械管理

在机械设备管理方面，机械设备的选型合理性、安全运行状态、设备维护状态等都是主要的安全影响因素。BIM云管理平台能够将设备管理系统纳入其中，对机械设备类型、使用时间、活动轨迹等方面进行统计查询，为设备状况评估、设备维护保养奠定良好基础。大型机械设备通常具有自身的监控功能，将机械设备的监控功能与BIM平台相连接，能够实时采集设备状态参数和设备运行环境参数。如果出现机械故障，会通过BIM信息系统同步报警，及时安排相关人员排除故障，减少安全隐患，而且系统能够实现人机协同管理，自动记录操作人员工作时间和机械设备开机时间，尽可能避免疲劳作业。

在装配式建筑施工过程中，起重伤害事故占比高，需要重点针对这类事故展开安全管理。预制构件吊装通常需要多台起重机械设备协同作业，需要做好起重机械设备布置设计和设备选型工作。BIM建筑模型中已经涵盖了各预制构件的数据信息，可以利用相关重量、形状、尺寸数据，计算起重设备能力要求，初步进行设备选型。同时，利用BIM技术建立三维场地模型和精细化吊车模型，能够准确控制壁杆长度、旋转角度等技术参数。通过模拟预制构件群塔吊装过程，自动检测可能出现的碰撞问题，合理调整吊车站位及设备主要参数，完成最终设备选型，优化起重机械设备平面布局。由于预制构件吊装过程中存在着许多不确定性因素，还需要加强吊装过程监控，防止出现起重机械故障或者人工操作失误。在BIM模型中涵盖了预制构件吊装安全施工相关规范信息，比如，当吊索与构件水平夹角不能满足一定数值时，可能会发生起重伤害，表明存在较大安全风险，需要采取有效的调整措施。结合传感器技术，采集夹角数据，并传输到系统中，将实时数据与预设数据相对比，如果超过安全限值，就会自动触发报警，及时调整吊索角度，解除安全隐患。设置智能塔吊可视化系统，在塔吊吊臂、吊钩、塔身、传动结构等主要部位安装传感器，实现超载预警、超限预警、碰撞预警等功能，通过BIM云管理平台，可以远程实时监控，通过统计分析运行状况和危险警报，采取有效管理措施，保证起重机械运行的安全性、稳定性。同时，实现起重机械司机人脸识别、驾驶室操作终端的统一管理，减少误操作、违规操作造成的安全事故。

2.4 BIM场地模型的构建以及优化使用

装配式建筑施工场地的规划会对吊装机械的碰撞风险及保护预制构件产生深远的影响。合理地规划施工场地，不仅能显著减少安全事故的发生，还能降低工程的整体支出。通过BIM技术构建施工场地的三维布局模型，人们能清晰地观察到各类施工装置、材料存放区及材料处理棚的确切位置。除此之外，还能利用BIM技术在施工场地上进行漫游，模拟真实人物，深度观察工作环境，评定场地设计的恰当性，重新安排物料放置的地方，解决预制部分易于损坏的隐患。在预制建筑的建设阶段，通常需要多个塔吊设备共同开展吊装作业，因此如何科学地选择吊装设备的最佳位置非常重要。在三维的场景布局模型中，利用各个塔吊的旋转半径与工作区域开展深入的分析，可以确保各个吊装设备之间保持合适的安全距离，进而有效预防施工设备之间的碰撞事故。同时，通过整合场布模型和进度计划，还可以对吊装设备进行实时的质量检查。

2.5 基于BIM技术的环境管理

装配式建筑施工安全管理中的环境因素主要包括自然环境和作业环境。在自然环境监测方面，可以通过温度传感器、湿度传感器、风速传感器、降雨传感器等设备，采集相关天气条件数据，并上传到BIM管理平台中，与系统预设的安全阈值对比分析，如果出现恶劣自然环境，需要及时改变施工计划。在作业环境管理方面，需要重点对现场布置进行优化调整。在有限的施工空间内，装配式建筑施工会出现大量立体交叉作业，如果规划布局不合理，会出现诸多安全隐患，而作业环境会随着施工进度不断变化，所以需要开展动态管理。利用BIM技术建立不同阶段施工场地模型，规划设计临时道路、材料堆场，合理划分不同功能空间，保证预制构件能够顺利运输到指定地点，减少二次搬运作业，降低不同阶段安全事故发生概率。通过BIM漫游施工工地，沉浸式观测现场布置情况，构建良好的作业环境。

结论

综上所述，根据装配式建筑施工特点，结合以往施工经验，人的因素、物的因素、技术因素、环境因素、管理因素等都会对施工安全造成较大影响。基于BIM技术的施工安全管理能够提高对重点环节主要因素的控制效果，降低人为因素的干扰，减少物的不安全状态，保证技术应用的规范性，创设良好的施工环境，不断提升施工现场安全管理水平。

参考文献：

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