BIM技術在裝配式建筑安全管理中的應用分析

許 肄 （合肥市瑤海區住房和城鄉建設局，安徽 合肥 230011）

裝配式建筑因具有多種應用優勢，成為當下最具發展潛力的新型建筑模式。從工程管理的角度剖析，與一般現澆混凝土或其他常見結構形式的建筑相比，其管理要點具有明顯的差異性。BIM 技術作為建筑工程領域的一種信息化管理技術形式，應用優勢眾多。對于裝配式建筑管理需求而言，BIM 技術具有的諸多特征以及應用能力，能夠增強施工過程管理效果。因此本文提出應用BIM 技術進行裝配式建筑安全管理具有研究價值，所提出的結論可供參考、借鑒。

1 裝配式建筑相關概述

1.1 裝配式建筑概念

裝配式建筑是指把傳統建造方式中的大量現場作業工作轉移到工廠進行，在工廠加工制作好建筑用構件和配件（如樓板、墻板、樓梯、陽臺等），運輸到建筑施工現場，通過可靠的連接方式在現場裝配安裝而成的建筑。按照工程材料進行劃分，常見的裝配式建筑有混凝土結構、鋼結構以及木結構三大類，其中裝配式混凝土結構應用最廣泛，本文研究內容均以裝配式混凝土建筑展開。

裝配式建筑與傳統現澆混凝土建筑相比，將復雜的構件生產環節轉移到專業的工廠中進行，節約大量現場管理資源，可提升工程整體質量。但這種全新的工程模式也會面臨新的風險，例如裝配式建筑單個結構構件的尺寸較大，如何保證各個構件的可靠連接至關重要；對于環境因素的保障以及大型機械設備的依賴也比普通混凝土建筑要求更多。從安全管理的角度分析，裝配式建筑安全管理比一般建筑安全管理更多樣化。

1.2 裝配式建筑安全管理特點

①單個構件尺寸大

大尺寸構件便于施工，更能凸顯裝配式建筑的優勢，但構件尺寸的增大意味著施工安全風險的上升，一旦出現構件高空墜落或固定不牢靠的問題，后果較嚴重。

②大型機械設備多

為滿足施工需要，裝配式建筑會使用更多大型機械設備。在構件運輸過程中，大尺寸運輸車輛使用需求更多；在構件拼裝過程中，為滿足大尺寸構件的吊裝需要，會使用更多的大型起重設備。機械設備在工程項目安全管理過程中是需要專項管控的危險源，大型工程設備的綜合管理難度更大。

③技術管理要求高

技術管理與安全管理密切相關，完善安全管理工作離不開技術體系的保障。裝配式建筑的技術體系與一般混凝土建筑具有顯著差異，且技術容錯率更低，安全管理難度較大。

④安全問題群體性

從安全性看，裝配式建筑雖屬安全系數較高的建造形式，但其安全后果較嚴重，安全問題具有群體性。由于自身構件尺寸較大，各個構件之間相互關聯，一旦出現安全問題，可能會導致大規模的人員傷亡和經濟損失，造成的負面影響范圍廣。

2 建筑施工安全管理

2.1 施工安全管理概述

2.1.1 安全管理工作內容

建筑工程項目的安全管理工作是指在滿足其他管理需求的基礎上保障安全生產的一種工作形式，通過統籌各個影響因素及現場資源，降低生產過程中存在的風險。安全管理工作的內容主要有現場危險源的識別、機械設備和人員狀態的監督管理、安全問題的處理等方面。安全管理工作綜合性較強，在實際安全管理過程中需要與其他管理指標同步實施。

2.1.2 安全管理工作目標

安全管理的工作目標是盡可能降低現場安全隱患，保持安全生產狀態，控制各危險源處于正常狀態；通過加強施工人員安全管理的意識和技術知識，保障安全生產目標的達成。若對安全管理指標進行細化分解，也可從人、機、料、法、環等方面進行劃分，使之均處于合理水平。此外，當現場已出現安全風險或安全問題時，安全管理的目標應為盡可能減少損失或削減隱患，避免問題進一步擴大。

2.2 安全管理原理

安全管理原理為識別-防范-處理的過程。

識別：在施工工作開始之前，應當明確可能誘發安全問題的施工內容以及管理內容，同時根據項目的各可變因素同步進行風險源識別工作，明確現場可能產生安全隱患的點位，并作為管理內容。

防范：是指安全管理工作應以防范為主。安全問題具有突發性和不可逆轉性的特點，當已出現安全隱患或誘發安全事故時再進行管控為時已晚。因此應當建立提前管理的制度，通過事前防范機制實現安全管理。

處理：是指在日常檢查管理過程中，對于已經出現的安全隱患的處理。主要通過消除安全風險、分析問題成因并解決誘導因素的形式來實現。

3 BIM技術在裝配式建筑中的安全管理應用

3.1 基于BIM的裝配式建筑安全管理模型

3.1.1 工程概況

本文所引用的案例為某住宅小區項目，共計9 棟住宅，2 層及以上采用裝配式混凝土結構，大部分外墻以及外置陽臺板等構件均為預制構件。在工程管理的過程中，對于安全管理提出了較高的要求，綜合考慮工程項目安全管理面臨的一系列難點，確定采取BIM 技術進行安全管理工作。

3.1.2 模型建立

BIM 技術的核心特點是將建筑二維設計方案轉化為三維模型，并在此基礎上開展一系列工程管理工作，故將工程項目全過程管理轉移到BIM 平臺，各施工參與方結合BIM 三維建筑信息模型進行后續工程深化設計。深化設計的目的在于明確裝配式建筑的特點，在模型中明確現澆混凝土部分以及裝配式結構部分，分析裝配式建筑需求，同時將構件分割方案、實際施工次序等信息一一落實到信息模型當中。圖1 為該工程裝配式構件基于BIM 技術的分解示意圖，各個構件均可拆解并獨立管理。

圖1 裝配式建筑的BIM模型示意圖

3.1.3 信息整合與收集

模型建立完成后，進行必要的信息收集與整合。裝配式建筑的安全管理需要三個信息，一是施工位置的精準執行以及各個構件的實際尺寸；二是施工廠區的大小以及關聯工程的實際施工情況；三是施工單位的施工節奏和進度計劃。在BIM 技術信息收集與協同能力的輔助下，上述信息快速完成整合，并實現數據的互通、共享、自動整合以及快速傳輸，同時避免了人工收集整理造成的錯誤和誤差問題。

3.2 裝配式建筑安全模型應用

3.2.1 平面場地的布置

考慮在施工過程中會應用較多的大型機械設備，同時也需要更大的構件存放場地。機械設備傷害以及構件存放不當造成的倒塌等問題，都將成為安全影響因素，而現場除了進行裝配式結構的施工之外，也需要其他工序同步作業。因此，科學協調各單位之間的關系進行平面場地布置是安全管理的內容之一。在安全管理過程中，結合BIM 技術繪制現場1:1 模型，同時由各施工單位同步進行平面場地的布置工作，劃分機械或材料存放區域之后，即可由信息模型自動圈定安全范圍，避免人工再次校驗產生的問題。同時各方均在同一套模型中進行平面場地布置，也可以有效避免多套方案之間的矛盾。

3.2.2 安全方案的編制

安全管理方案是進行現場安全管控的指引性文件，對于裝配式建筑而言，由于現場施工節奏更快，對安全方案要求也更高。在實際施工過程中，除了自身工程項目需求之外，也需考慮到與現澆混凝土之間的關聯影響，確保所編制的安全管理方案與現場實際情況相符合。利用BIM 技術進行安全方案的編制，結合建筑信息模型所具備的模擬能力，能夠及時發現傳統管理方式下不被察覺的問題，并對方案和現場的匹配程度進行復核。

3.2.3 機械布置方案與管理

大型機械設備是裝配式建筑施工過程中的危險源，同樣需要對其進行精準管控。對于機械設備的布置，不僅僅需要考慮到前期階段，隨著工程項目施工進度的推移，各個設備的位置也需要變化。傳統的方式進行機械布置方案會存在考慮不全面的問題，基于BIM 技術能夠模擬各個施工過程的機械設備實際情況，并在此基礎上完成管理需求。

3.2.4 工程施工演示

BIM 技術從工程模型的角度來看，具有所見即所得的優勢，因此可通過BIM 技術進行工程施工的演示。一方面可作為工人交底的參考資料，在進行技術交流的過程中，通過建筑信息模型具備的三維演示能力，更加直觀地將施工順序和技術要求講解給工人，彌補其施工經驗不足的缺點，降低由此帶來的安全風險；另一方面也可進行平行方案的評估、選取，無需消耗任何工程資源，整體安全性具有保障，工作效率更高。

3.2.5 施工次序設計

裝配式建筑整體結構系統的安全性是經過全面評估的，但需要考慮到裝配式建筑在施工過程中會存在結構不完整的情況，而對于未完全完成施工的系統而言，其安全性的評估工作也是在施工安全管理中應該明確的問題。合理的施工次序可避免個別結構施工存在固定不牢靠或承載力不足造成坍塌等問題，能夠保障工程成果安全和作業人員安全。BIM 技術結合有限元分析的形式，可把握結構拼裝施工過程的關鍵節點，進而確定施工的主次順序，提高安全系數。

4 結語

由于裝配式建筑整體施工節奏快、大型機械設備多、技術體系要點復雜等特點，使得當下安全管理面臨諸多挑戰。本文主要圍繞安全管理這一核心管理目標，針對BIM 技術在裝配式建筑安全管理應用中的一系列問題展開分析，創新性地提出了BIM 技術在裝配式建筑安全管理中的應用，從多個角度為裝配式建筑安全管理提供了更全面的解決方案。