第七章基于BIM的施工安全管理ppt课件

第七章 基于BIM的施工安全管理第七章 基于BIM的施工安全管理目录目录01 01 /概述概述02 02 /基于基于BIMBIM的施工安全管理关键技术的施工安全管理关键技术03 03 /典型案例：基于典型案例：基于BIM和和Eworks技技术的建筑施工安全管理的建筑施工安全管理本章主要内容0404 /复习思考题复习思考题目录01 /概述02 /基于BIM的施工安全管理一 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。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与其他行业安全问题一样，施工二 建筑工程安全风险主要影响因素（1）人的因素人的因素：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（1）人的因素：指在施工作业二 建筑工程安全风险主要影响因素（3）工作环境因素工作环境因素：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。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相对于一般的工业生产，建筑三 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BIM技术可四 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1BIM 5D+安全模型的构建。BIM 5D+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（一）技术适四 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（二）经济适四 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。四 BIM技术应用于建筑施工安全管理的适用性分析（三）环境适目录目录01 01 /概述概述02 02 /基于基于BIMBIM的施工安全管理关键技术的施工安全管理关键技术03 03 /典型案例：基于典型案例：基于BIM和和Eworks技技术的建筑施工安全管理的建筑施工安全管理本章主要内容0404 /复习思考题复习思考题目录01 /概述02 /基于BIM的施工安全管理一 基于BIM的危险源辨识技术参数化设计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（Safety Check List，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的危险源辨识技术参数化设计一 基于BIM的危险源辨识技术SCLSCL法的危险源管理工作流程法的危险源管理工作流程一 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基于BIMBIM技术的安全检查表法的优点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。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 BIM在建设项目安全计二 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。二 基于BIM的安全计划与优化技术三 基于BIM的安全规则检查技术u“一个平台一个平台”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”三 基于BIM的安全规则检查技术u“一个平台一个平台”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”三 基于BIM的安全规则检查技术u“一个平台一个平台”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”三 基于BIM的安全规则检查技术u“一个平台一个平台”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“一个平台”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。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。基于基于NavisworksNavisworks的碰撞冲突检测与优化流程的碰撞冲突检测与优化流程四、基于BIM的空间规划技术时空冲突分析四、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麻烦和安全隐患。如果采用BIM技术进行三维管线综合设计可以有效地改变这一状况。BIM模型可以对整个建筑工程进行一次“预演”，建模的过程中可以对建筑工程进行一次全面的“三维校审”，可以发现许多设备管线和构件之间的碰撞冲突等设计问题。四、基于BIM的空间规划技术碰撞检测类型四、基于BIM的空间规划技术u机械冲突和碰撞检测机械冲突和碰撞检测大型建筑工程项目施工过程中通常会用到很多的大型机械，而机械在运行时必须有足够的运行空间，作业人员有足够的操作空间。即在运行时避免机械之间，机械和建筑物之间碰撞。（1）塔吊选址施工安全分析大型复杂的项目施工场地往往需要多台塔吊同时运行，塔吊的安装位置和作用区域规划非常复杂，一旦出现差错，修正方案的实施也会非常麻烦，进而导致施工现场塔吊的安全管理存在很大的难度，成本、进度和安全目标都会受到很大的影响。塔吊的布置不仅要满足施工需要，还要考虑安全问题。塔吊安全管理主要是明确施工过程中各阶段的塔吊的运行轨迹和回转半径，确保塔吊运行过程中塔吊之间、塔吊和建筑结构之间的距离满足安全需要，避免碰撞事故的发生。四、基于BIM的空间规划技术机械冲突和碰撞检测四、基于BIM的空间规划技术（2）施工机械之间的碰撞塔吊由于其几何尺寸较大，活动范围广，在施工的过程中最容易发生碰撞，发生安全事故，所以塔吊的位置和运行轨迹必须严格控制。例如某工程在施工过程中采用2台塔吊，为了满足施工需要，两台塔吊位置如图所示。在对这2台塔吊进行碰撞模拟分析时，发现在运行过程中可能造成碰撞，为了保证工程施工安全需要，根据模拟分析的结果对施工方提出建议，在塔吊可能发生碰撞的区域严格控制塔吊的活动，根据施工需要，两台塔吊分时段在重叠区域活动。四、基于BIM的空间规划技术（2）施工机械之间的碰撞四、基于BIM的空间规划技术（3）施工机械与建筑结构之间的碰撞随着施工的进展，建筑结构的高度不断增加，如果塔吊不能根据进度及时调整高度，则有可能在塔臂旋转的过程中和建筑结构发生碰撞，导致安全事故。因此，有必要编制防碰撞措施和应急预案。利用BIM技术结合施工进度对机械活动范围进行模拟，通过塔吊运行半径进行碰撞检测，根据碰撞检测结果，制定塔吊爬升进度的安排，安全管理的效果将会大大提高，避免安全事故的发生和经济损失。如图为塔吊与建筑结构碰撞示意图。四、基于BIM的空间规划技术（3）施工机械与建筑结构之间的碰五、基于BIM的施工现场劳务人员疏散技术uBIMBIM技术技术BIM技术能够很好应用于建筑寿命周期中的各个阶段，尤其是在施工阶段，BIM不仅建立了真实的施工现场环境，其4D虚拟施工技术还能够动态的展现整个施工过程，这正是模拟劳务人员疏散所需的模型环境。具体仿真疏散框架设计如图五、基于BIM的施工现场劳务人员疏散技术BIM技术五、基于BIM的施工现场劳务人员疏散技术（一）BIM技术用于安全疏散中的可行性与优势分析在原有的疏散软件中所建立的疏散环境是比较单一的，并且建筑信息不完整，而通过BIM软件可以很容易建立起三维可视化模型，能够直接提供疏散过程中所需的施工环境，包括施工项目内部的设施部署、管道设备的安放位置、起火点及周围环境、楼梯及安全通道的位置等，能够在真实的环境中进行三维模拟，验证疏散的可行性。1多维参数化模型。在建立工程对象的模型时，通过参数化的方式对3D几何模型进行描述，将传统的图形转变为参数模型。2智能仿真模拟。通过Naviswork软件能够进行施工过程的动态模拟，能够直观了解不同施工阶段的施工环境。3模拟实时性。BIM是一种实时模型，能够利用与其他设备的关联随时提供建筑物当时的动态信息，还能监控人群流动、障碍物位置等4信息完备性。BIM模型中包含施工阶段的全部信息，便于施工管理和进度管理。五、基于BIM的施工现场劳务人员疏散技术（一）BIM技术用于五、基于BIM的施工现场劳务人员疏散技术u1 1基于基于BIMBIM和和pathfinderpathfinder的施工疏散环境的构建的施工疏散环境的构建（1）疏散场景的搭建施工场景的BIM模型建立完成后，本章采用Pathfinder疏散仿真软件进行疏散模拟，为了实现两者的兼容性，将抽离的施工场景片段以“.DXF”格式文件完成模型格式转换，导入到Pathfinder软件中。当BIM模型导入疏散仿真软件中，并不能直接应用于疏散模拟，需要对其中的承载平面（楼板）、高低差通道（楼梯）、安全出口（门）进行识别。本书以某施工现场劳务人员疏散模拟为例，施工场景BIM模型导入Pathfinder之后的疏散模型如图所示。五、基于BIM的施工现场劳务人员疏散技术1基于BIM和pa五、基于BIM的施工现场劳务人员疏散技术（2）疏散人员的设定在疏散场景中添加智能体作为劳务人员，疏散人员数量依据不同施工阶段所需劳动力计划来进行设置，人员分布以其工作实际位置设定，疏散人员的特性依据调查结果进行体征、速度、行为的设定。（3）障碍物的设置由于施工作业是一个动态变化的过程，每个阶段场景不同、交通平面也不同，因此对劳务人员的疏散速度、疏散路径会产生影响，本书依据不同阶段的现实状态进行堆料、器具等障碍物的设置。至此，疏散模型建立完毕。五、基于BIM的施工现场劳务人员疏散技术（2）疏散人员的设定五、基于BIM的施工现场劳务人员疏散技术u2 2疏散模拟结果分析疏散模拟结果分析（1）疏散场景的搭建该实例工程中，由于施工阶段在支模板、绑扎钢筋时，劳务人员的工作面凹凸不平，疏散速度会大大降低，因此选择第五层绑扎钢筋的施工场景导入疏散软件中进行模拟分析，根据进度计划和施工人数为40人的劳动力安排。假设第五层正在施工，突然发生火灾，劳务人员开始迅速疏散，图7-20为第五层钢筋绑扎施工的BIM施工模型，由于钢筋无法在BIM模型中独立存在，因此，模型中以黄色和红色表示钢筋绑扎平面。五、基于BIM的施工现场劳务人员疏散技术2疏散模拟结果分析六、基于BIM的安全教育与培训技术u（一）安全教育与培训技术（一）安全教育与培训技术1安全教育安全教育是为了帮助企业成员更好的了解BIM以及应用BIM技术，安全教育旨在为员工介绍BIM技术，及其应用能力，主要应该了解以下几个方面内容：BIM的概念及优势；企业应用BIM的目标及范围；BIM对企业内部业务、工作流程的影响；BIM对员工工作内容和职责的要求；学习BIM的方法。建筑企业BIM安全教育中，对管理层进行BIM安全教育需要介绍应用BIM技术能为企业带来的优势，对企业员工进行BIM安全教育有两种方式：（1）BIM咨询公司或者软件供应商为企业提供安全教育课程；（2）由企业的BIM领导者组织开展BIM安全教育课程。六、基于BIM的安全教育与培训技术（一）安全教育与培训技术六、基于BIM的安全教育与培训技术2安全培训（1）安全培训项目在对企业人员进行安全培训时，项目的选择尤为重要，如果直接选取正在设计的项目来练习，会对设计流程和设计周期等造成一定的影响。在企业应用BIM初期，建议选取一些工程量不是很大、项目不太复杂的、已经建成或者在建的项目进行安全培训。同时，建好的模型在后期也能够为企业带来增值收益。（2）安全培训人员对企业的领导层和管理层主要进行BIM流程、BIM管理的教育，但是对设计人员则主要集中在软件系统的安全培训上。首先选择一个合适的BIM软件平台，由软件供应商负责对设计人员进行软件操作培训。（3）安全培训方法安全培训方法可分为：（1）软件供应商提供安全培训；（2）企业BIM领导者自发组织安全培训。六、基于BIM的安全教育与培训技术2安全培训六、基于BIM的安全教育与培训技术u（二）（二）BIMBIM用于安全教育与培训的实施过程用于安全教育与培训的实施过程在项目施工以前，通过危险源识别、施工预演（即动态施工模拟）和基于BIM的安全检查，能较为详细地了解建设项目施工阶段的安全状况，将这些安全情况以动画的形式对施工作业人员进行更加深入和具体的安全教育是非常必要的。应用BIM进行数字化培训能体现安全培训的现场感，促进施工人员对培训内容的认知，使他们在短时间内快速理解如何进行安全操作，因此，这样会提高安全教育培训的效果，减少培训师的工作压力，并减少不必要的成本。六、基于BIM的安全教育与培训技术（二）BIM用于安全教育与六、基于BIM的安全教育与培训技术u（二）（二）BIMBIM用于安全教育与培训的实施过程用于安全教育与培训的实施过程由于BIM具有信息完备性和可视化的特点，将BIM当做数字化安全培训的数据库，BIM能帮助他们更快和更好地了解现场的工作环境。不同于传统的安全培训，利用BIM的可视化和与实际现场相似度很高的特点，可以让工人更直观和准确地了解到现场的状况，他们将了解到会从事哪些工作以及哪些地方容易出现危险等，从而制定相应的安全工作策略，对于一些复杂的现场施工，其效果尤为显著。六、基于BIM的安全教育与培训技术（二）BIM用于安全教育与六、基于BIM的安全教育与培训技术u（二）（二）BIMBIM用于安全教育与培训的实施过程用于安全教育与培训的实施过程如果通过对文化素质总体偏低的基层工作人员（如农民工）采用书本学习的方式来实现安全教育培训，往往效果不佳。但是，以动画为载体，将项目中仿真的影像呈现给该群体，使其感到身临其境，并意识到工作危险的存在，则更能够达到预期效果。安全人员向进场施工的作业人员介绍该项目存在的安全隐患，指出他们应该注意的地方。图（a）显示了某工程竖向洞口部位的动态漫游示意图，图（b）显示了某工程水平洞口部位动态漫游示意图。（a）（b）六、基于BIM的安全教育与培训技术（二）BIM用于安全教育与目录目录01 01 /概述概述02 02 /基于基于BIMBIM的施工安全管理关键技术的施工安全管理关键技术03 /03 /典型案例：基于典型案例：基于BIMBIM和和EworksEworks技技术的建筑施工安全管理的建筑施工安全管理本章主要内容0404 /复习思考题复习思考题目录01 /概述02 /基于BIM的施工安全管理一、项目概况该某项目依山而建，地势东高西低、北高南低，属于综合性的居住小区，整个小区除住宅外，配套有幼儿园、会所、商业、停车场等设施，总用地面积141821m2（212.73亩），总建筑面积317072m2，选取在建的某小区的南1#楼作为的本研究的案例来探讨基于BIM与Eworks技术的建筑工程事故预防系统的应用。南1#楼的具体工程概况如下。层高：2.8/3m层数：地上18层（地下室2层）；主要功能：住宅结构体系：剪力墙结构；抗震等级：三级（抗震构造措施四级）结构安全等级：二级；地基基础设计等级：甲级相对绝对高程：60.300m。一、项目概况该某项目依山而建，地势东高西低、北高南低，属于综一、项目概况首先建立南1#楼的建筑模型和结构模型。建筑模型的建模内容包括建筑标高、轴网、主体结构的墙体、屋面、门窗构件、楼板、楼梯、其他零星构件等，结构模型的主要建模内容则是建筑主要的围护结构，包括柱、剪力墙、梁、楼板、钢筋等构件，需要包括项目各构件完整的信息描述，包括工艺参数、空间参数、设计参数、甚至是时间参数，具体就是构件的位置、尺寸、构件类型、材料性能等等完整的信息，只有包含完整、真实信息数据的模型才是具有实用意义的模型，南1#楼的建筑、结构模型效果图分别如图所示。一、项目概况首先建立南1#楼的建筑模型和结构模型。建筑模型的二、系统应用u（一）项目安全信息模型创建（一）项目安全信息模型创建建立安全信息模型的过程，实际上也是提前辨识危险源的过程。至于现场安全文明施工部分，BIM模型将创建危险源构件，并围绕现场围挡、封闭管理和施工现场展开进行。（1）现场围挡根据标准，若项目在主要路段进行施工时，工地要设置高度不能小于2.5m的封闭围挡，由于南1#楼地处徐州市南郊龙腰山西侧，并非主要路段施工，所以封闭的围挡需不低于1.8m。设置围挡的材料使用金属板材、砌体等硬性的材质。为了维护工地的文明形象，同时为了防止工地的施工对外界造成安全损害，对于此危险源在BIM模型中有具体的体现，在工地占地位置设置一圈1.8m的封闭围挡，材质为银色阳极电镀的铝板，如图所示。二、系统应用（一）项目安全信息模型创建二、系统应用某区南1#楼建设项目南区施工现场围挡二、系统应用二、系统应用（2）封闭管理根据标准，若项目在主要路段进行施工时，工地要设置高度不能小于2.5m的封闭围挡，由于南1#楼地处徐州市南郊龙腰山西侧，并非主要路段施工，所以封闭的围挡需不低于1.8m。设置围挡的材料使用金属板材、砌体等硬性的材质。为了维护工地的文明形象，同时为了防止工地的施工对外界造成安全损害，对于此危险源在BIM模型中有具体的体现，在工地占地位置设置一圈1.8m的封闭围挡，材质为银色阳极电镀的铝板，如图所示。二、系统应用二、系统应用（3）施工场地根据标准的要求，南1#楼南区施工现场主要的道路以及南区材料加工区的地面要进行硬化处理。现场施工的主要道路必须使用碎石、混凝土、或者是其他的硬质的材质，对于硬化道路的道路宽度虽无定量要求，但要满足相关的施工和消防行车要求，只有在满足要求的情况下才能消除安全隐患以及控制危险。施工道路硬化采用C20型号的商品混凝土，道路宽度定为6m。运用BIM模型模拟道路的布置情况，如图所示。某区南1#楼南区道路硬化三维位置安排图二、系统应用二、系统应用u（二）安全计划与控制（二）安全计划与控制在JGJ59-2011标准中对于深基坑的安全措施也有一些要求需要执行，同时标准还结合了建筑基坑工程监测技术规范GB50497、建筑基坑支护技术规程JGJ120和建筑施工土石方工程安全技术规范JGJ180的相关规定。（1）施工方案南1#楼的基坑深度达到了5.6m，按照基坑开挖超过3m这一限定条件就要设置专项施工方案的规定，南1#楼需要编制专项施工方案；另一方面，按照基坑开挖超过5m这一限定条件就要组织专家论证的规定。南1#楼的基坑开挖方案还应该组织专家论证，论证通过后才能实施。（2）降排水工程部提供的住宅小区南区（地址勘探）报告中对降排水提出了建议，建议基坑开挖时可以采用集水明排处理。按照JGJ59-2011标准的要求，基坑开挖深度达到了地下水位以下，应该采取有效的降排水措施。二、系统应用（二）安全计划与控制二、系统应用（3）基坑开挖基坑的开挖要按照施工方案进行，开挖的错误同样可能会带来安全隐患，造成安全事故，所以对于这一危险源应该引起高度的重视。由于南1#楼的基坑开挖达到5.6m深，在进行开挖时应该根据基坑开挖的方案实行分层、分段、均衡开挖的方式进行；另一方面，要在达到支护强度后，再进行下一步的开挖，禁止提前开挖、超挖。这也是为了保证土体受力均匀，保持结构的稳定性。根据图纸要求，需要放坡开挖深度达到5.6m的基坑，根据要求，基坑深度超过5m时，无论沿着边坡土质情况和周边荷载如何，都需要进行支护，并要有详细的基坑支护计算，报请专家组到施工现场组织考察论证。根据地勘报告，南1#楼南1#楼的土质为黏土，按照表7-4所示，选择放坡的坡度为1：0.50。二、系统应用二、系统应用通过以上的分析，南1#楼的基坑可以按照1：0.50进行开挖，在模型中的建立可以参见图7-28。如图中的蓝色遮罩区域为深基坑的内部，蓝色线条为深基坑的边缘线，右侧为隐藏线模式下基坑俯视图的示意图，图中对于需要挖掉的土体进行了标示。（a）普通视图下基坑俯视图 （b）隐藏线模式下基坑俯视图 二、系统应用二、系统应用（4）安全防护JGJ80-2016中第4.1.1条提出“临边高处作业（基坑周边），必须设置防护设施”。该标准的第4.2.1条对防护栏杆的栏杆规格提出了要求，南1#楼基坑的防护栏杆拟采用钢管材质，所以应该符合“钢管横杆及栏杆柱均采用48（2.753.5）mm的管材，以扣件或电焊固定”的要求。如图所示，是防护栏杆相交位置处设置的十字扣细节图，严格按照要求用以扣件进行固定，防护栏杆是由上、下两个横杆及栏杆柱所组成，上横杆离地高度为1.2m（标准中要求为1.0m-1.2m），下横杆离地高度为0.6m（标准中要求为0.5-0.6m），防护栏杆自上而下用安全立网进行了封闭。二、系统应用二、系统应用（4）安全防护载入“防护栏杆族”到南1#楼项目，在基坑的周边设置一圈防护栏杆。如图（a）所示，就是为了实现基坑安全而设置的防护栏杆整体的效果图，图（b）是将安全网暂时隐藏的效果图。（a）设置防护栏杆的整体效果图 （b）安全网暂时隐藏的效果图二、系统应用二、系统应用（4）安全防护 施工升降机在建筑工地上又叫建筑用施工电梯或工地提升吊笼等。施工升降机是建筑工地中经常使用的载人载货施工机械，它通常是配合塔吊一起使用的机械。南1#楼建筑的南侧17轴的位置设置一部施工升降机。如图7-31所示，是在该工地上设置的施工升降机效果图，该施工升降机各个部件，由标准节、轿厢、附墙架、地面防护栏等部件组成。需要创建施工升降机并进行危险源的辨识。二、系统应用二、系统应用（4）安全防护1）防护设施根据JGJ59-2011标准的要求“施工提升机的停层平台由于对外无保护措施，属于工地的临边，应该设置一定的防护措施，根据要求在停层平台设置防护栏杆和挡脚板。如图所示，在图中可以看到在每一层的停层平台上都设置了防护栏杆以及高度在0.2m的挡脚板（不应低于180mm）。二、系统应用二、系统应用（4）安全防护（2）附墙架如图7-33所示，图中为附墙架的位置及形式，根据JGJ59-2011的要求，附墙架的间距、其与建筑结构的连接方式、角度等都要符合产品说明书的相关要求。在标准配置的附墙架产品不满足要求的情况下，应对附墙架另行设计，并且应该进行验算，使其符合安全要求。附墙架对于结构安全的稳定性起着重要的作用，如果设计安装不能够达到规范要求，会造成安全事故，它是一个必须重视和控制的危险源。二、系统应用二、系统应用（4）安全防护（3）导轨架南1#楼所安装的施工升降机是垂直的，对于垂直安装的施工升降机的导轨架垂直度应该有一定的要求，要满足垂直偏差度的要求。如表所示是施工升降机安装垂直度偏差的要求表，由于南1#楼的施工升降机导轨架高度在50m，所以偏差要小于或等于50mm。施工升降机安装垂直度偏差 同时，对于施工升降机的安装还要注意标准节之间的连接螺栓的问题，要符合相关规范，螺杆在下、螺母在上，对于连接要不定期地检查，螺母脱落，必须马上采取措施，防止发生事故。对于此危险源要时刻关注，防微杜渐。二、系统应用二、系统应用u（三）空间规划与控制（三）空间规划与控制该区建筑高度在QTZ5008塔吊最高高度内，符合相关的要求，由于塔吊回转半径要尽量将建筑全部包括在塔吊工作范围内，所以安装两台QTZ5008型号的塔吊，可以将南1#至南4#楼全部包括在塔吊的工作范围内。如图(a)所示是两台塔吊的平面布置图，图(b)为塔吊的三维效果图。(a)(b)二、系统应用（三）空间规划与控制二、系统应用（1）载荷限制装置南区的塔吊都应该安装起重量限制器，并且该限制器应该符合相关规范要求，且灵敏可靠。当起重量大于相应档位的额定值数，并且小于该额定值数的110%时，系统应该自动切断上升方向的电源，但机构可以做下降方向的运动；同样，塔吊也要安装起重力矩限制器，当重力矩出现大于重力矩额定值同时这个时候的重力矩小于重力矩额定值110%的力矩值时，系统就要切断上升和幅度增加向的电源，但此时塔吊机构仍然可以进行下降和减小幅度方向的工作运动。二、系统应用（1）载荷限制装置二、系统应用（2）多塔作业模拟根据设计需要，在南1#和南3#楼之间，南2#和南4#楼之间分别安装一台QTZ5008型号的塔吊，两台塔吊在施工的过程中会发生同时作业的情况。处于低位塔吊的起重臂端部与同时工作的另一台塔吊的塔身之间的水平方向的距离要大于或者等于2m，观察该小区两台塔吊的平面布置图可以发现，符合相关的要求。大型建筑工程项目实际施工过程中，受施工空间的限制，立体交叉作业较多，施工方案复杂。利用BIM虚拟施工技术，对施工过程进行模拟，来检验施工方案、设计缺陷和进度计划等。利用Revit软件建立的三维模型“rvt”文件，通过文件导出器保存为“nw”文件，利用Navisworks的TimeLiner功能，结合编制的施工组织计划和进度计划对施工过程进行模拟，检测施工过程中机械之间、机械和结构之间的碰撞，机械工作空间和工人施工操作空间的冲突。二、系统应用（2）多塔作业模拟二、系统应用下图为施工过程模拟过程图，在模型中可以清楚看到施工过程中塔吊的运行轨迹，结合测量工具得出施工时机械之间、机械和结构之间的距离，以及施工人员的作业空间是否满足安全需求。根据施工模拟的结果，对存在碰撞冲突隐患的施工方案进行调整，然后再进行施工模拟，如此反复优化施工方案直至满足安全施工要求。3D模型和4D施工模拟提供的可视化的现场模拟效果让管理者在计算机前就可以掌握项目的全部信息，便于工程管理人员优化施工方案和分析施工过程中可能出现的不安全因素以及可视化的信息交流沟通。二、系统应用下图为施工过程模拟过程图，在模型中可以清楚看到施二、系统应用u（四）危险源辨识与控制（四）危险源辨识与控制该BIM安全信息模型中的构件只是在模型中集成了相关安全构件的类型、尺寸、材质、位置等基本信息，而对于这些危险构件的一些参数化的警限值、安全防护、控制措施等信息都是不全面的，通过链接外部基于此类安全构件的危险源数据库来完善BIM模型集成的危险源信息以更好的辅助事故的预防，结合该小区南1#楼的建模的实际情况，创建实际需要字段的危险源数据库，部分危险源信息如下图所示。二、系统应用（四）危险源辨识与控制二、系统应用u（四）危险源辨识与控制（四）危险源辨识与控制通过在Autodesk Navisworks Managa软件的“Data Tools”工具中的ODBC链接下的“Micorsoft Access Driver”驱动的功能，将危险源数据库与BIM模型针对构件进行链接，有两种方式可以展现，一种是通过点击相关构件会在软件下方特性信息中显示安全信息选项卡来查看相关危险源信息，如下图所示；另一种方式则是通过提前设置快捷特性，当鼠标移动到相应构建则会自动弹出信息标签快速显示相关信息，如下图所示。这样实际上是通过BIM模型集成了相对比较完善的信息和全面且可视化的危险源信息中心数据库。二、系统应用（四）危险源辨识与控制二、系统应用 二、系统应用二、系统应用u（五）项目安全检查与控制（五）项目安全检查与控制以一项事故隐患为例：项目名称：项目该小区南1#楼。隐患位置：基础堆土。拟采取措施：增加堆土场地。隐患描述：基础开挖附近堆土偏高。通过Autodesk Navisworks Managa软件可以查看到项目的BIM模型，该模型与收集末端平台信息数据库进行了对接，数据信息上传后可以在模型中进行查看，下图所示是隐患信息在模型中显示的示意图，通过查看模型可以更加直观形象地发现存在事故隐患的构件具体位置。此时通过人工干预进行现场实时的上传的事故隐患信息与BIM安全信息模型预先集成的构件的参数化信息、警限值、措施等等信息的及时对比分析，一旦发现处于危险的状态，可以立马进行警告以及实现手机信息采集平台末端相应措施信息的推送，此时及时通知责任人，用户可通过待处理事项查看并及时进行整改，并采取相应的措施。整个过程也是形成一个动态及时的事故预防系统。二、系统应用（五）项目安全检查与控制二、系统应用模型中隐患位置及实时隐患与集成信息对比二、系统应用模型中隐患位置及实时隐患与集成信息对比三、应用总结 本书通过具体的案例对系统进行验证，首先建立该小区南1#楼的建筑结构模型，在此基础上结合建筑施工安全检查规范JGJ59-2011，从文明施工、基坑工程、施工升降机、塔式起重机以及脚手架几个部分来建立南1#楼安全信息模型，并进行事故危险源的辨识与危险源数据库链接BIM综合信息模型的创建，完善模型安全信息，针对施工现场利用前一章开发的基于Android平台的质量安全隐患信息采集末端移动应用，来实时采集隐患信息并实现与BIM模型中嵌入的规范标准信息进行对比分析，排查是否处于不安全状态来进行事故的预防，对整个系统应用流程进行验证。基于BIM的安全管理模式的改善可以避免或者减少项目实施过程中的安全事故及其带来的损失，进而促进建筑行业良好的发展，为社会带来经济效益。三、应用总结 本书通过具体的案例对系统进行验证，首先建立该小ThanksThanksThanks