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BIM技术在建筑工程安全管理中的应用研究
摘要:建筑工程的安全生产对项目的顺利实施和长期运营至关重要。但是传统的二维设计与建造模式暴露出一定的弊端,增加了建筑工程的安全隐患。BIM技术可以有效改善建筑工程在设计、施工和运维全生命周期的安全管理水平。BIM技术以其信息化和可视化的特点,实现了对工程安全风险的识别和防控。本文系统探讨了BIM技术在建筑工程安全管理各阶段的具体应用情况,分析了BIM技术可以提高安全管理水平的价值所在,以期为BIM技术在建筑安全管理中的应用提供参考。
关键词:BIM技术;建筑工程;安全管理;应用
BIM技术即建筑信息模型,通过数字化手段集成建筑项目全生命周期的设计与信息。相比二维图纸,BIM技术以参数化智能模型为基础,实现了对建筑工程数据的充分表达和高效管理。BIM技术具有可视化、协同工作、仿真模拟、信息集成等优势功能,可以提高建筑行业设计集成化水平,有效防控工程安全风险。研究BIM技术在项目安全管理的应用,对推进建筑业安全生产具有重要意义。
一、BIM技术概述
1.BIM技术的概念
建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)是指在建筑工程的全生命周期内,将建筑物的形状、尺寸、材质、构造及运行信息等相关数据数字化,集成到一个可视化的三维数字化模型当中。BIM技术通过建立信息化的建筑物数字化表达,实现了工程信息和工程实体的有机结合。与传统的二维设计图纸相比,BIM技术具有信息丰富、可视化、协同工作等优势。通过BIM技术的应用,可以实现对建筑项目在设计、施工、运维等全生命周期的管理。
BIM技术的出现改变了建筑行业的设计、建造方式。其仅包含了建筑物的三维几何信息,嵌入了建筑物各个构件的相关数据信息。这些数据信息贯穿建筑项目的全生命周期,使项目参与方可以共享信息、协同工作。BIM技术极大地提高了建筑行业工作效率,降低了建筑项目的资源消耗。它被视为建筑行业进步发展的重要手段。
2.BIM技术的优势
(1)提高设计质量
相较于传统二维设计,BIM技术采用三维参数化建模,可以更全面表达建筑物的几何及空间信息。设计人员能多角度审视三维模型,发现并修正问题,提高方案可实施性。BIM精确定位建筑构件和系统,避免碰撞。BIM还支持多专业协作,结构、机电专业在一个模型上配合,及时解决系统间空间交叉问题,提升设计协调性。BIM强大的模拟仿真功能,可在设计阶段模拟采暖、通风等情况,指导设计人员优化方案。因此,BIM的建模和信息集成特点,可提高设计准确性、协调性与可靠性,找到最优解决方案。相较二维设计,BIM技术可提高设计质量和效率,缩短设计周期,降低返工风险,是提升建筑设计质量的重要技术手段。
(2)优化资源利用
BIM技术可以进行精确的材料数量计算和需求计划,有效减少材料浪费和余料产生。BIM的三维可视化使项目管理者直观了解资源使用状态,方便优化配置工程材料和人力,减少不必要投入。BIM还可以深入模拟施工方案和设备使用需求。通过数字集成平台,实时监控系统运行状态,实现资源的精细化管理与节约控制。因此,BIM技术通过精准计算材料用量,合理配置人力物力,深入模拟和监控资源使用状况,实现项目全生命周期资源的高效利用与节约,是建筑工程实现资源优化的重要技术手段。
(3)降低项目成本
BIM技术在控制建筑项目成本方面具有显著优势。该技术通过三维建模精确模拟建筑物结构,早期识别设计缺陷,有效减少建造过程中的错误和返工。BIM支持资源的高效分配和管理,实现材料与人力资源的最优化利用。在施工阶段,详尽信息助力精确控制项目进度与成本,避免无谓的延期和额外开支。BIM技术通过集成信息管理系统提高项目管理透明度与效率,降低管理成本。因此,BIM不仅是设计工具,亦是项目管理与成本控制的有效手段[1]。
二、建筑工程安全管理的重要性
1.减少安全事故
建筑工程安全管理在减少安全事故方面发挥着关键作用。有效的安全管理措施能够显著降低工地上的潜在风险,确保施工过程中人员安全与健康。通过实施严格的安全规范和程序,工程项目能够有效预防事故发生,减少因安全事故导致的人员伤亡和财产损失。良好的安全管理还包括对工作环境的持续监控与风险评估,确保任何潜在的安全隐患得到及时发现和纠正。因此,建筑工程安全管理的有效实施,对于维护工地安全、保护人员生命财产安全具有不可或缺的重要性。
2.保障施工人员安全
建筑工程安全管理对于保障施工人员安全至关重要,主要体现在严格的安全规范制定与执行以及对施工环境的持续监控和风险评估上。首先,通过制定细致的安全规范和操作程序,包括强制性的个人防护装备穿戴和安全操作规程的遵守,建筑工程安全管理直接降低了施工现场的事故风险。这些规范不仅涵盖日常作业流程,还包括应急响应和事故处理程序,以确保在紧急情况下能够迅速有效地采取措施,保护人员安全。其次,安全管理还包括对施工环境进行持续的监控与风险评估。这涉及到对施工现场的每日检查、机械设备的定期维护检查以及潜在危险源的识别和控制。通过这些措施,能够确保工作环境的安全性,及时发现并纠正可能导致伤害的因素。
3.确保工程质量
建筑工程安全管理在确保工程质量方面发挥着决定性作用。安全管理确保了施工过程中各项操作按照既定标准和规范执行,这直接影响到工程的整体质量。例如,安全规程要求的精确施工方法和细致的材料处理,有助于提高建筑结构的稳定性和耐久性。安全管理还涉及定期的质量检查和评估,确保施工过程中使用的材料和技术符合工程质量标准。这种持续的质量监控有助于及时发现并纠正可能影响工程质量的问题,从而提高整体建筑工程的质量和可靠性。因此,建筑工程安全管理既是保护人员安全的关键,也是确保工程质量的基础性工作[2]。
三、BIM技术在建筑工程安全管理中的应用
1.设计阶段的安全分析
(1)识别安全隐患
BIM技术可以快速构建项目的三维数字模型,包含构件详细信息。设计人员可以在模型上模拟观察各种视角,全面检查设计方案,发现存在的安全隐患。例如可查看设备布置是否存在触电、挤压的隐患,重量大的设备是否会对承重结构产生过载。BIM技术还可进行建模检测,识别模型中的硬件碰撞、空间冲突等问题。一些专业软件工具也可基于BIM模型深入分析结构、机电系统的设计合理性,规避设计缺陷导致的安全隐患。BIM技术应用于设计阶段,可以最大限度识别各类安全隐患,改进设计方案,消除事故隐患,确保工程质量。
(2)优化设计方案
BIM技术在建筑工程设计阶段应用于安全分析,显著优化设计方案。该技术通过高精度的三维建模,使设计团队能够在早期阶段识别潜在的安全风险,从而在施工前进行必要的调整。例如,通过模拟不同施工阶段的建筑环境,BIM能够预测施工过程中可能出现的安全难题,如支撑结构的稳定性和临时设施的安全布置。此外,BIM技术支持多方协同工作,使得设计师、工程师和施工团队能够共享和讨论设计方案,从而集体识别和解决潜在的安全问题。这种协作方式确保设计方案的全面性和可行性,降低了施工阶段出现安全事故的风险,提高了整个项目的安全性能。
2.施工过程的安全管理
(1)事前沉降分析
BIM技术在建筑工程施工过程中的安全管理应用中,事前沉降分析是一个关键环节。该技术通过精确的三维数据和模型分析,预测建筑物及其周围环境可能出现的沉降情况。这种分析考虑了多种因素,如土壤条件、施工方法和周边建筑物的影响,从而提供了对潜在沉降风险的全面评估。通过这种方法,工程师能够在施工前制定有效的防治措施,比如加固基础或调整施工方案,以防止或减轻沉降对建筑结构的影响。BIM技术在这一过程中的应用确保了施工计划的科学性和安全性,降低了因意外沉降导致的安全事故风险。
(2)动态监测预警
BIM技术在建筑工程施工过程中实现动态监测预警,对提高工程安全管理的效率和效果起到了关键作用。利用BIM技术,工程师能够建立起一个实时数据监测体系,该体系能够追踪施工现场的关键参数,如结构应力、温度变化和振动水平。当参数超出预设的安全范围时,系统会立即发出预警,使管理团队能够及时采取措施,防止事故的发生。例如,在大型结构施工过程中,即使是微小的位移或应力变化也可能预示着潜在的结构问题,BIM系统通过持续监控这些变化,为施工团队提供了及时的反馈和预警。这种动态监测和预警机制提高了对潜在问题的响应速度,增强了整个施工过程的可控性和安全性。因此,BIM技术在施工过程中的应用,通过实时监测和预警,显著提升了建筑工程的安全管理水平。
(3)数据化安全管理
BIM技术在建筑工程安全管理中实现数据化,为安全策略提供了精确依据。利用BIM技术,工程项目能够整合各类数据,如施工进度、材料使用情况和工作人员布局,构建全面的安全管理平台。这种数据整合使得潜在安全隐患的识别更加迅速、准确,有助于防止事故的发生。例如,结合BIM技术和实时数据,项目管理者能够在三维模型中模拟潜在的危险场景,提前采取预防措施[3]。
3.竣工阶段的安全评估
(1)规范竣工验收
在建筑工程的竣工阶段,BIM技术在规范竣工验收中起到了核心作用。通过BIM技术,项目团队能够利用详尽的三维模型和累积的数据,确保建筑物的每一部分均符合设计规范和建筑标准。BIM提供的详细信息有助于评估建筑结构的完整性,包括对关键系统如电气和管道的检查,从而保障建筑物的安全性和功能性。BIM模型中记录的数据还能够协助识别任何与原设计图纸的偏差,确保所有的修改和调整均达到预定的安全和质量标准。因此,在竣工验收中应用BIM技术,显著提高了验收流程的准确性和效率,为建筑物的长期安全和可靠性提供了坚实基础。
(2)事故隐患排查
建筑工程竣工验收后,可能还存在设计缺陷或施工质量问题导致的安全隐患。利用BIM技术进行全面的事故隐患排查,对保障工程安全运营具有重要意义。BIM技术以完整的三维数字化模型为基础,结合虚拟仿真和信息分析功能,可以深入检测工程质量问题。在结构安全性方面,BIM技术可以评估设计和施工是否存在结构缺陷隐患;在电气系统方面,可检查弱电系统接线是否规范等。通过BIM技术的应用,可以找到各类深层次的事故隐患点,进行整改除隐患,保证工程的安全性。
(3)完善档案资料
充分准确的工程档案,对于后期的运维管理及维修更新具有重要支撑作用。BIM技术应用可以大幅提升档案信息的完整性与准确性。BIM技术集成了全生命周期的工程信息数据,包含材料使用、设备参数等详细信息。这为生成完整准确的工程档案提供了数据基础。同时,BIM技术具备快速提取和组织信息的能力,可以自动生成预定格式的竣工图纸、质量报告等,编制完整的工程档案。因此,BIM技术应用使工程档案保存变得高效且准确[4]。
结语
综上所述,BIM技术在建筑工程安全管理中的应用显示了显著的优势。从设计阶段的安全分析到施工过程中的动态监测预警,再到竣工阶段的规范验收和事故隐患排查,BIM技术通过其高度的信息集成和可视化能力,有效提高了建筑工程的安全性、效率和质量。BIM技术不仅在现阶段的建筑项目中发挥着重要作用,而且随着技术的不断发展和完善,其在未来建筑工程安全管理中的潜力将进一步得到发掘。预见未来,BIM技术将在智能化建筑设计、施工及运维管理中扮演更加核心的角色,为建筑行业的持续发展和创新提供强大动力。
参考文献
[1]郑若婷,杜丽岩. 浅析BIM技术在建筑工程质量管理中的应用 [J]. 大陆桥视野, 2023, (12): 131-132.
[2]钟巍健. BIM技术在大型公共建筑工程施工管理中的综合应用 [J]. 工程建设与设计, 2023, (23): 135-138.
[3]张大德,谭政,刘峻余. BIM技术在大型建筑工程管理中的应用 [J]. 工程建设与设计, 2023, (23): 252-254.
[4]何波. BIM技术在高层建筑工程安全管理中的应用 [J]. 工程技术研究, 2023, 8 (23): 157-159.