基于BIM技术的装配式建筑施工安全管理研究

姜东民　梁竞之　盖立庭　卢星宇

摘要：近些年，随着我国人口的增加以及城市化进程的加快，人们对建筑业的需求与日俱增，各种类型的建筑工程也随之增加。装配式建筑应运而生，以其优点得到业内一致认可和好评。由于装配式建筑相比来说，预制构件运输困难，吊装工序较多，存在很大的安全隐患。对此，装配式建筑施工的安全管理成为首要关注的要点。伴随着BIM技术在建筑施工领域广泛的运用，BIM技术对装配式建筑施工的安全管理有突出的意义，为BIM技术在装配式建筑施工安全管理领域应用提供了借鉴。

关键词：BIM技术；装配式建筑；施工安全管理

中图分类号：TU714 文献标识码：A 章编号：1006-4311（2017）30-0064-03

0引言

装配式建筑随着BIM技术的兴起，结合自身的优势，获得更为广泛的运用。而装配式建筑的施行，又进一步提升了生产的效能。BIM技术的崛起，使长此以往的项目合作模式得到变革，施工单位能够在项目实施前介入，更早的获取设计模型，可以使模块的划分更为合理，充裕的时间去采购相应的材料，预留充分的时间进行工厂加工，提高效率。而正因为如此装配式建筑的施工安全是至关重要的，如何保证施工安全，是装配式建筑实现安全发展的必要条件。

1装配式建筑施工隐患分析

装配式建筑最主要的特点就是建设速度非常快，在施工中基本不受气候条件影响，极大地节约劳动力并可提升建筑物的质量。与普通建筑的施工相比，装配式建筑工具有一定的特殊性，如以预制构件运输、存放、吊装、临时支撑体系、脚手架工程、高处作业等等，由此导致安全隐患问题多。

1.1预制构件吊装

装配式建筑和普通建筑相比，吊装工序比较多，因此也存在着很大的安全隐患。主要安全隐患集中在两个方面：第一，连接部位失效。在装配式建筑的施工过程中，需要用塔吊将预制构件进行吊装，这一过程中塔吊的吊钩与钢筋直连，或与起吊点连接。实际施工过程中，预埋钢筋长度不足和构建脱钩对作业人员构成安全威胁。第二，吊装设备问题。预制构件的运输主要靠塔吊，所以塔吊在装配式建筑中是至关重要的，而塔吊出现问题，常导致预制构件长期滞空，从而出现非常严重的后果。

1.2预制构件现场存放

材料的堆放是装配式建筑施工中比较重要的环节，其涉及到材料的运输、塔吊旋转直径、堆放地固定等问题，同时还要与各个施工环节相连接，要尽量避免构件在现场的二次转运，不能因小失大。预制构件的存放区要尽量保证场地平整，排水通畅，而且地基具有足够的承载能力，预制构件放置在固定的存放架上，所以需要控制好场地中构建的堆放量，以及把握构建进场量。

1.3构件间碰撞

由于传统的2D平面图有非常不直观的缺点，我们无法根据2D平面图进行判断构件间的碰撞，施工现场技术人员即使有丰富经验也很难凭借图纸判断碰撞的发生。预制装配结构对节点的要求较高，可能预制构件的连接发生极小的位移，就导致其他预制构件无法准确定位，导致施工无法进行。预制构件若采用吊装运输，可能会导致构件开裂、吊点破坏，会导致严重的安全事故。而由于构件碰撞可能导致施工无法顺利进行，如遭遇扰动等导致墙板倾覆极易造成人体挤压伤害。

1.4临时支撑体系

临时支撑体系对于装配式建筑非常的重要，在施工过程中，剪力墙、柱、预制梁、楼板等的安装都需要临时支撑，而在吊装预制构件时，吊钩脱钩前，需提前依照后期受力状态与临时架设稳定性，用设置工具式钢管斜撑、工具式钢管立柱、盘扣式支撑架等形式以维持构件自身稳定。由于基坑不平整或者地形不同，易对临时支撑造成受力不均现象，就会导致预制构件的不稳定，极易导致安全事故。

2 BIM技术的研究及适用性分析

BIM技术是通过使用参数化建模来帮助建筑设计人员评估建筑建造的效率和完工后的质量，其在将危险源信息以及安全规范同资源、成本以及进度计划聚集的基础上能够辨别与察觉出施工中可能突发的问题，且可以通过计划的制定来科学的保证安全风险的控制。

2.1基于BIM解决吊装安全

由于在装配式建筑中吊装工序非常的繁杂，我们可以使用Navisworks或者Tekla来对吊装中容易出现的问题进行模拟，从而防止在吊装过程中出现安全问题。

Navisworks软件是一款用于分析、仿真和项目信息交流的全面审阅解决方案。使用Navisworks建立吊车使用模型（见图1），实现三维的吊车参数化工作模拟，且该软件包含吊车选型可以更方便快捷的模拟出吊车运行的吊装过程，更容易判断出吊装时可能出现的问题。

Tekla软件是世界上最领先的钢结构设计软件。使用Tekla的吊装模拟插件，可以根据工况实现在Tekla选择特定的起重机模型，并对吊车进行控制，可以在Tekla中模拟预制构件的吊装过程，从而可以尽可能避免连接部位失效和吊装设备问题，防止塔吊的不正当使用导致的安全隐患。

2.2基于BIM解决现场存放安全

由于各施工场地大小不同，所以预制构件的堆放场地和存量也是不同，就需要控制好预制构件的进场量，这时可以通过BIM来建立整个场地模型，根据模型来进行分-析施工的计划与现场的施工信息。由模型上的信息，还可以解决各施工设备的进场路线，将预制构件运输到现场后同运输架一起堆置在塔吊的工作范围内，根据施工横道图和计划节点，对预制构件、建材等使用情况盘点，用来统计材料实际用量与计划用量的差别。有效避免因施工方案不详细导致各环节配合上的矛盾及影响到施工工期的问题，可以有效保证施工各环节顺利进行，避免由于现场堆放不合理导致施工进度和安全的隐患。

2.3基于BIM解决碰撞问题

针对在装配式建筑施工过程中出现的构件碰撞问题，我们可以使用REVIT来进行解决。使用REVIT导入图纸建立三维模型后，在各个预制构件之间模拟安装（见图2），通过云对各种建筑进行静态分析。BIM技术的可视化优点，可以放大展示施工各节点，使用AutodeskSubscription上提供的结构分析，能够简便计算出模型在流程早期的不同变体，并参考分析结果为设计决策阶段提供帮助，达到了优化施工方案、减少后期安全隐患的目的，确保了施工的安全和有效的进行。

2.4基于BIM解决临时支撑体系隐患

临时支撐体系的隐患，采用BIM技术建立信息模型，通过施工模拟以及受力分析，提出最优方案。采用BIM技术来解决这个问题，比传统方法的优化在于，通过BIM模型的数据信息进行详细的受力分析。对施工开始阶段进行整体受力分析，优化内支撑，在杆件较密集部位设置不同的临时支撑，保证土方开挖施工，并确保土方开挖阶段整体内支撑受力平衡，来保证整个工程中的临时支撑的稳定性和安全性。尽可能地在设计阶段避免后期由于临时支撑不合理导致预制构件的安全隐患，保证工程的安全有效进行。

3结束语

在建筑施工领域，安全永远是重点内容，本文中，我们对基于BIM技术的装配式建筑施工安全管理进行研究，可以说，基于BIM技术的装配式建筑安全管理模型，对目前装配式建筑中出现的安全管理问题进行了有效的解决，与装配式建筑的系统原理相符合，通过BIM技术的三维仿真模拟的使用，则能够从项目整体和独立的角度对预制构件的施工当中出现的安全管理进行全面考虑。并通过安全检测和模拟动态施工方法的来对危险源提前辨识，在对施工前期的安全规划连续调整的同时保障了施工的安全。endprint