基于BIM的施工安全管理

基于BIM的施工安全管理目录01/概述02/基于BIM的施工安全管理关键技术03/典型案例：基于BIM和Eworks技术的建筑施工安全管理本章主要内容04/复习思考题一安全背景随着BIM技术的高速发展，近几年，建筑领域安全事故和死亡人数状况不容乐观。2011年全国共发生安全事故561起，导致707人死亡；2012年，全国共发生安全事故451起，导致585人死亡；2013年，全国共发生安全事故524起，导致670人死亡。2012年，全国安全生产形势稍有好转，事故起数和导致死亡人数都有所下降。但2013年，形势又有所恶化，安全事故比去年同期增加了73起，上升16.19%；死亡人数同期相比增加了85人，上升14.53%。整体而言，建筑工程施工安全状况依然没有得到有效改善，事故起数依然较多，该领域施工安全事故死亡人数仅次于煤矿业和交通业。二建筑工程安全风险主要影响因素与其他行业安全问题一样，施工现场突发事件的发生也有其因果关系。国内外学者对施工安全事故进行了大量研究后得知，安全事故的发生主要由人（Man）、物（Material）、工作环境（Medium）、管理因素（Management）四方面因素决定。二建筑工程安全风险主要影响因素（1）人的因素：指在施工作业人员的操作失误或者工作不符合安全管理规定，都可能为事故隐患埋下伏笔或者直接引发安全事故。大部分的施工安全问题都是始于施工作业人员的不安全行为。（2）物的因素：施工现场所涉及的物质有建筑材料、施工器具、大型设备等，这些物质因自身的固有属性和潜在的破坏能力而具有危险性，是导致事故发生的物质基础。如果施工作业人员对其使用不当，就很可能引发安全事故。二建筑工程安全风险主要影响因素（3）工作环境因素：包括社会环境、自然环境和工作环境。环境因素是人们容易疏忽的不安全因素，如果施工作业人员不按照特定的施工环境来处理问题的话，往往容易导致安全事故发生。（4）管理因素：大部分事故发生表面上看是人为原因或者客观原因，但究其根源可以看出，很多事故的发生和管理缺陷有着直接或间接关系。由于施工作业人员未受到相关安全教育和培训，不能科学合理的处理问题，进而造成安全隐患或者引发安全事故。三传统建筑工程安全管理存在的问题相对于一般的工业生产，建筑施工生产的特殊性决定了自身属性。现在的建筑结构复杂、体量大，承重受力机制复杂，在结构设计、现场工艺、施工技术等方面的要求被大大提高。加上施工工期长、露天作业多、环境恶劣、工程量大、工序复杂、施工生产的动态性、生产工艺复杂等这些复杂施工因素，为施工现场作业人员的工作埋下了许多安全隐患，如下表所示。三传统建筑工程安全管理存在的问题施工特点安全问题施工作业场所的固化使安全生产环境受到限制工程项目坐落在一个固定的位置，项目一旦开始就不可能再进行移动，这就要求施工人员必须在有限的场地和空间集中大量的人、材、机来进行施工，因而容易产生安全事故施工周期长、露天作业使劳务人员作业条件十分恶劣由于施工项目体积庞大，从基础、主体到竣工，施工时间长，且大约70%的工作需露天进行，劳动者要忍受不同季节和恶劣环境的变化，工作条件极差，很容易在恶劣天气发生安全事故施工多为多工种立体作业，人员多且工种复杂劳务人员大多具有流动性、临时性，没有受过专业的训练，技术水平不高，安全意识不强，施工中由于违反操作而容易引发安全事故施工生产的流动性要求安全管理举措及时、到位当一个施工项目完成后，劳务人员转移到新的施工地点，脚手架、施工机械需重新搭接安装，这些流动因素都包括了不安全性生产工艺的复杂多变生产工艺的复杂多变要求完善的配套安全技术措施作为保障，且建筑安全技术涉及高危作业、电气、运输、起重、机械加工和防火、防毒、防爆等多种工种交叉作业，组织安全技术培训难度大四BIM技术应用于建筑施工安全管理的适用性分析BIM技术可以通过建立建筑信息模型，模拟建筑施工过程，提前发现问题或者避免问题的出现，对工程项目施工阶段进行全方位的控制和管理。与此同时，通过实现信息的集成化和更大程度的共享，保证项目的各参与方能及时得到项目全面精确的信息，避免因信息传输过程中出现错误或者流失而导致决策错误的出现。下面从技术、经济、BIM应用于建筑施工安全管理的技术适应性、经济、环境等角度分析BIM应用于建筑施工安全管理的适应性。。四BIM技术应用于建筑施工安全管理的适用性分析（一）技术适用性分析1．BIM5D+安全模型的构建。BIM5D+安全的模型将一定的安全规范和危险源信息与3D建模技术和进度计划、资源计划、成本计划等相结合，能够提前识别和发现在施工过程中可能会出现的安全问题，并通过优化施工安全计划以及可视化的安全教育培训等，最终有效地将安全风险进行控制。2．基于BIM的全生命周期信息共享和信息沟通。建设工程项目的信息具有数量巨大、类型复杂、来源广泛、存储分散等特点。在BIM环境下，信息互用和共享的难题能够得到较好的解决，项目的参与各方若采用统一的数据格式，，就能在同一个BIM系统中提取所需信息，从而提高信息利用的效率，避免信息流失和重复劳动。四BIM技术应用于建筑施工安全管理的适用性分析（二）经济适用性分析相比其他建筑软件，BIM软件相对昂贵，这种昂贵不仅体现在软件本身，及其对计算机配置的要求，同时，对企业员工进行BIM培训也会造成成本的增加。尽管如此，建筑工地一旦发生安全事故，并造成人员的伤亡，建筑施工单位就会为此付出巨大的代价，实现BIM起到的并不仅仅是保险的作用，更重要的是它能带来的巨大效益。据有关统计，实现BIM能消除预算外造价变化的40%，成本估算精确度在3％以内，成本估计的时间缩减80%，通过冲突检测而节省的合同价值高达10%，缩短项目工期高达7%，给建设项目带来巨大的经济效益。四BIM技术应用于建筑施工安全管理的适用性分析（三）环境适用性分析现代化、工业化、信息化是建筑业发展的趋势，而BIM作为实现建筑工程技术和管理信息化的重要载体，随着建设工程项目管理内涵的不断扩展和建筑工程对安全管理的巨大需求，会在安全管理方面发挥巨大的作用。上升到政府层面，BIM在进入到国家“十一五”国家科技支撑计划重点项目之后，大力推广BIM技术，我国政府在积极借鉴西方发达国家BIM推广和应用经验的情况下，发布了《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》。该纲要指明了我国在“十二五”期间BIM发展的方向，为我国BIM技术的进一步推广和使用创造了有利的政策条件。目录01/概述02/基于BIM的施工安全管理关键技术03/典型案例：基于BIM和Eworks技术的建筑施工安全管理本章主要内容04/复习思考题一基于BIM的危险源辨识技术参数化设计•危险源管理的重要任务是对危险源进行辨识和评价，安全检查表法（SafetyCheckList，SCL）是工程安全管理实践中普遍采用的方法。但是，传统的安全检查表法依赖于对检查列项的打分，一方面通过文字描述的检查项目不够直观，甚至可能出现理解偏差；另一方面，综合评价结论难以对具体检查项目的优化和改进提供帮助。BIM技术具有的可视化、模拟性、优化性等特点，能够有效解决上述安全检查表法遇到的问题。为此，本书介绍基于BIM技术的安全检查表法（简称SCL-BIM法），便于改善建筑工程的安全生产状况，提升危险源管理的现代化水平。一基于BIM的危险源辨识技术SCL法的危险源管理工作流程一基于BIM的危险源辨识技术基于BIM技术的安全检查表法的优点•（1）危险源的可视化管理。在辨识过程中可以掌握现场的情况，危险源可视化后辨识的效果更佳，同时还可以帮助管理人员进行技术交底，使得人们对于危险源的理解更加深入。•（2）危险源的查漏补缺。辅助管理人员增加空间想象的能力，管理人员对照模型想象现场的实际情况，不容易出现危险源辨识漏项的问题。•（3）数据的集中管理。使用BIM技术危险源的管理不再杂乱无章，易于查找和管理，且数据库的存储量很大，满足危险源存储要求。二基于BIM的安全计划与优化技术BIM在建设项目安全计划控制中的应用涵盖了项目实施阶段的全过程，主要通过虚拟施工指导项目安全进度的计划、推进、检查、纠偏和评价。具体的方式为：首先通过三维模拟软件构建各个构件和专业的信息模型；然后根据项目的资源和总工期要求进行详细的进度计划；接着，通过连接三维模型和进度信息，形成4D模型，从时间维度直观展示整个项目的施工进程。在项目的进行过程中，这一模型也可以通过不同颜色和透明度来表示不同的项目进度状态（已建、在建、完工），并和原计划进行对比。最后利用进度进展、资料、人员利用等报告，对项目的进度进行评价，并存储相关信息，为后期进行进度计划和控制提供有借鉴性的信息。通过BIM在建设项目进度控制中的应用，可以直观、高效、交互的完成项目的模拟，以及进度计划的编制、执行、调整和评价。二基于BIM的安全计划与优化技术（1）指导安全进度计划编制:项目安全进度计划是完成任务，提交可交付物，通过里程碑管理最终按时完成项目目标的路线图。（2）实时开展事中安全控制:制定初始项目进度计划后，仍然需要在项目实施过程中根据实际进展情况不断对安全计划进行动态调整，通过对安全进度的阶段性计量，比较实际完成工程量与计划进度中完成工程量之间的差异，及时发现偏差和问题，并寻找相应措施，以应对各种实际情况的改变，保证按期完成工作。（3）实现安全进度事后评价:在整个项目完成后，可以利用BIM软件平台对安全进度计划的实施效果进行综合性的评价。三基于BIM的安全规则检查技术“一个平台”基于对建筑施工危险源识别，对建筑施工各个工序和环节的模拟和综合分析，用户能够将危险源识别的结果和BIM整合，充分发挥BIM平台可视化、参数化、信息共享等优势。以BIM为平台，规则检查作为辅助，提出一些方法来解决建筑设计中难以把控的问题，以解决实际问题，提高工作效率为目的，探索基于BIM的安全规则检查辅助设计方法。三基于BIM的安全规则检查技术“一个平台”BIM安全规则检查设计的工作流程三基于BIM的安全规则检查技术“一个平台”BIM安全规则检查设计的技术路线三基于BIM的安全规则检查技术“一个平台”基于BIM的安全检查技术应用•通过BIM动态施工模拟后，项目管理人员进一步熟悉了本项目的特点和在建筑构造过程中可能存在的安全问题，但这种方法还是较为宏观，为了进一步将安全管理工作细化，准确找出该项目的安全隐患并针对该安全隐患提出相应的处理方案，我们还需要基于BIM（本例基于广联达浏览器）对上述危险源进一步进行检查，通过外接检查点的方式对存在的安全问题标注，并及时进行信息交流。三基于BIM的安全规则检查技术基于BIM的安全检查保护系统应用由于现在大型建筑工程项目建设高度达到几十米，甚至几百米，这就导致很多工人需要在高空进行施工作业。由于施工过程中，建筑物可能会存在很多预留洞口和结构临边，高空作业很容易导致坠落伤害和物体打击等安全事故。大型建筑工程项目防坠落管理的难点，主要是很难发现所有需要防护的临边、洞口。传统的管理方法主要是依据二维图纸和施工现场环境巡视监督管理来查找需要防护的四口：楼梯口、电梯口、出入口、预留洞口；五临边：未装栏杆阳台周边、无外架防护屋面周边、框架工程楼层周边、楼梯斜道两侧边、卸料平台外侧边。工作量大，效率低，很难发现工程所有的坠落安全隐患并及时制定相应的安全防护措施。利用BIM技术为高空作业提供防坠落保护措施，避免坠落伤亡事故，能很大程度降低项目的安全风险。四、基于BIM的空间规划技术时空冲突分析建筑工程施工过程中，在有限的施工场地和空间里会存在很多立体交叉作业。如果规划不合理，在施工过程中将会存在很多安全隐患。而且施工现场环境会随着施工的进度而不断变化，需要对施工场地和空间进行动态的安全管理。基于Navisworks的碰撞冲突检测与优化流程四、基于BIM的空间规划技术碰撞检测类型1．设备管线冲突和碰撞检测•大型建筑工程项目的设备管线繁多，布置复杂，管线之间、管线与设备、管线与结构构件之间出现空间冲突和碰撞的情况并不罕见。给施工带来了很多不必要的