基于BIM技術的裝配式建筑施工安全管理研究

姜東民　梁競之　蓋立庭　盧星宇

摘要：近些年，隨著我國人口的增加以及城市化進程的加快，人們對建筑業的需求與日俱增，各種類型的建筑工程也隨之增加。裝配式建筑應運而生，以其優點得到業內一致認可和好評。由于裝配式建筑相比來說，預制構件運輸困難，吊裝工序較多，存在很大的安全隱患。對此，裝配式建筑施工的安全管理成為首要關注的要點。伴隨著BIM技術在建筑施工領域廣泛的運用，BIM技術對裝配式建筑施工的安全管理有突出的意義，為BIM技術在裝配式建筑施工安全管理領域應用提供了借鑒。

關鍵詞：BIM技術；裝配式建筑；施工安全管理

中圖分類號：TU714 文獻標識碼：A 章編號：1006-4311（2017）30-0064-03

0引言

裝配式建筑隨著BIM技術的興起，結合自身的優勢，獲得更為廣泛的運用。而裝配式建筑的施行，又進一步提升了生產的效能。BIM技術的崛起，使長此以往的項目合作模式得到變革，施工單位能夠在項目實施前介入，更早的獲取設計模型，可以使模塊的劃分更為合理，充裕的時間去采購相應的材料，預留充分的時間進行工廠加工，提高效率。而正因為如此裝配式建筑的施工安全是至關重要的，如何保證施工安全，是裝配式建筑實現安全發展的必要條件。

1裝配式建筑施工隱患分析

裝配式建筑最主要的特點就是建設速度非常快，在施工中基本不受氣候條件影響，極大地節約勞動力并可提升建筑物的質量。與普通建筑的施工相比，裝配式建筑工具有一定的特殊性，如以預制構件運輸、存放、吊裝、臨時支撐體系、腳手架工程、高處作業等等，由此導致安全隱患問題多。

1.1預制構件吊裝

裝配式建筑和普通建筑相比，吊裝工序比較多，因此也存在著很大的安全隱患。主要安全隱患集中在兩個方面：第一，連接部位失效。在裝配式建筑的施工過程中，需要用塔吊將預制構件進行吊裝，這一過程中塔吊的吊鉤與鋼筋直連，或與起吊點連接。實際施工過程中，預埋鋼筋長度不足和構建脫鉤對作業人員構成安全威脅。第二，吊裝設備問題。預制構件的運輸主要靠塔吊，所以塔吊在裝配式建筑中是至關重要的，而塔吊出現問題，常導致預制構件長期滯空，從而出現非常嚴重的后果。

1.2預制構件現場存放

材料的堆放是裝配式建筑施工中比較重要的環節，其涉及到材料的運輸、塔吊旋轉直徑、堆放地固定等問題，同時還要與各個施工環節相連接，要盡量避免構件在現場的二次轉運，不能因小失大。預制構件的存放區要盡量保證場地平整，排水通暢，而且地基具有足夠的承載能力，預制構件放置在固定的存放架上，所以需要控制好場地中構建的堆放量，以及把握構建進場量。

1.3構件間碰撞

由于傳統的2D平面圖有非常不直觀的缺點，我們無法根據2D平面圖進行判斷構件間的碰撞，施工現場技術人員即使有豐富經驗也很難憑借圖紙判斷碰撞的發生。預制裝配結構對節點的要求較高，可能預制構件的連接發生極小的位移，就導致其他預制構件無法準確定位，導致施工無法進行。預制構件若采用吊裝運輸，可能會導致構件開裂、吊點破壞，會導致嚴重的安全事故。而由于構件碰撞可能導致施工無法順利進行，如遭遇擾動等導致墻板傾覆極易造成人體擠壓傷害。

1.4臨時支撐體系

臨時支撐體系對于裝配式建筑非常的重要，在施工過程中，剪力墻、柱、預制梁、樓板等的安裝都需要臨時支撐，而在吊裝預制構件時，吊鉤脫鉤前，需提前依照后期受力狀態與臨時架設穩定性，用設置工具式鋼管斜撐、工具式鋼管立柱、盤扣式支撐架等形式以維持構件自身穩定。由于基坑不平整或者地形不同，易對臨時支撐造成受力不均現象，就會導致預制構件的不穩定，極易導致安全事故。

2 BIM技術的研究及適用性分析

BIM技術是通過使用參數化建模來幫助建筑設計人員評估建筑建造的效率和完工后的質量，其在將危險源信息以及安全規范同資源、成本以及進度計劃聚集的基礎上能夠辨別與察覺出施工中可能突發的問題，且可以通過計劃的制定來科學的保證安全風險的控制。

2.1基于BIM解決吊裝安全

由于在裝配式建筑中吊裝工序非常的繁雜，我們可以使用Navisworks或者Tekla來對吊裝中容易出現的問題進行模擬，從而防止在吊裝過程中出現安全問題。

Navisworks軟件是一款用于分析、仿真和項目信息交流的全面審閱解決方案。使用Navisworks建立吊車使用模型（見圖1），實現三維的吊車參數化工作模擬，且該軟件包含吊車選型可以更方便快捷的模擬出吊車運行的吊裝過程，更容易判斷出吊裝時可能出現的問題。

Tekla軟件是世界上最領先的鋼結構設計軟件。使用Tekla的吊裝模擬插件，可以根據工況實現在Tekla選擇特定的起重機模型，并對吊車進行控制，可以在Tekla中模擬預制構件的吊裝過程，從而可以盡可能避免連接部位失效和吊裝設備問題，防止塔吊的不正當使用導致的安全隱患。

2.2基于BIM解決現場存放安全

由于各施工場地大小不同，所以預制構件的堆放場地和存量也是不同，就需要控制好預制構件的進場量，這時可以通過BIM來建立整個場地模型，根據模型來進行分-析施工的計劃與現場的施工信息。由模型上的信息，還可以解決各施工設備的進場路線，將預制構件運輸到現場后同運輸架一起堆置在塔吊的工作范圍內，根據施工橫道圖和計劃節點，對預制構件、建材等使用情況盤點，用來統計材料實際用量與計劃用量的差別。有效避免因施工方案不詳細導致各環節配合上的矛盾及影響到施工工期的問題，可以有效保證施工各環節順利進行，避免由于現場堆放不合理導致施工進度和安全的隱患。

2.3基于BIM解決碰撞問題

針對在裝配式建筑施工過程中出現的構件碰撞問題，我們可以使用REVIT來進行解決。使用REVIT導入圖紙建立三維模型后，在各個預制構件之間模擬安裝（見圖2），通過云對各種建筑進行靜態分析。BIM技術的可視化優點，可以放大展示施工各節點，使用AutodeskSubscription上提供的結構分析，能夠簡便計算出模型在流程早期的不同變體，并參考分析結果為設計決策階段提供幫助，達到了優化施工方案、減少后期安全隱患的目的，確保了施工的安全和有效的進行。

2.4基于BIM解決臨時支撐體系隱患

臨時支撐體系的隱患，采用BIM技術建立信息模型，通過施工模擬以及受力分析，提出最優方案。采用BIM技術來解決這個問題，比傳統方法的優化在于，通過BIM模型的數據信息進行詳細的受力分析。對施工開始階段進行整體受力分析，優化內支撐，在桿件較密集部位設置不同的臨時支撐，保證土方開挖施工，并確保土方開挖階段整體內支撐受力平衡，來保證整個工程中的臨時支撐的穩定性和安全性。盡可能地在設計階段避免后期由于臨時支撐不合理導致預制構件的安全隱患，保證工程的安全有效進行。

3結束語

在建筑施工領域，安全永遠是重點內容，本文中，我們對基于BIM技術的裝配式建筑施工安全管理進行研究，可以說，基于BIM技術的裝配式建筑安全管理模型，對目前裝配式建筑中出現的安全管理問題進行了有效的解決，與裝配式建筑的系統原理相符合，通過BIM技術的三維仿真模擬的使用，則能夠從項目整體和獨立的角度對預制構件的施工當中出現的安全管理進行全面考慮。并通過安全檢測和模擬動態施工方法的來對危險源提前辨識，在對施工前期的安全規劃連續調整的同時保障了施工的安全。endprint