基于BIM技术的大型机械设备安全管理技术优化

1.基于BIM技术的塔式起重机选型分析

在施工场地平面布置中大型机械设备特别是塔式起重机布置是施工场地布置中重要的内容，塔式起重机布置位置是否合理会直接影响正式工程的施工安全。塔式起重机布置时要考虑设备的覆盖范围、安装拆除条件及安全使用要求，以某工程为例说明基于BIM技术的塔式起重机选型工作内容。

（1）塔式起重机吊次计算

大型铁路综合交通枢纽的地方配套广场及商业工程采用劲性混凝土柱、钢骨及混凝土结构，剪力墙内有预埋型钢。主要由劲性混凝土柱及框架钢柱构成，以标准层结构施工阶段为例计算，对塔式起重机吊次进行验算如下：根据对同类结构设计体系含钢量的分析，结合本工程实际情况，该段平均钢筋用量为192t，钢筋半成品平均按1.5t/吊，则钢筋需要吊次约为128吊次。水电预埋管件需要吊次为8吊次。该段建筑标高6m至52m，平均吊装高度取30m进行计算；钢构件按31处考虑。则钢构件每层吊次31次（表9-2）。

表9-2 塔式起重机吊次分析

根据以上计算，最不利工况下，每层物料纯吊运时间为1.39天，与该段计划工期10天相比，较为协调，满足要求。

（2）塔式起重机布置及选型

本工程拟布置8台塔式起重机，6台TC7052平衡臂型塔式起重机作为主机，起重量400t·m，负责较重钢构件的吊装。2台TC5610型平衡臂塔式起重机，起重量80t·m，作为辅机，负责小型钢构件、结构材料、周转料等物料的垂直运输。主机选用TC7052型塔式起重机，臂长65m处吊重大于5.9t，臂长33m处吊重大于12.5t。辅机主要负责次要钢结构构件的吊装及结构材料等的吊运，臂长在50m处最大吊重大于8.7t，臂长33m处吊重不小于12.5t。满足本工程钢柱、材料的吊重要求。其他部位塔式起重机采用TC7052平衡臂塔式起重机，臂长在70m处吊重大于5.2t，臂长在30m处吊重12.5t。西南侧地下室、裙房区域结构为普通钢筋混凝土结构，典型柱距8.4m，该区域配备2台TC5610塔式起重机，该塔式起重机臂长在56m时吊重大于1t，在24.9m处吊重大于3t，满足该区域吊重要求。综合考虑工作量及实际需求，TC7052及TC5610塔式起重机起吊速度均达到80m/min。T1、T2区拟各布置两台塔式起重机，均为TC7052塔式起重机，工作半径分别为65m、50m；负责钢构件、结构材料、周转料等物料的垂直运输。T3、T4区拟各布置三台塔式起重机，分别为两台TC7052塔式起重机、一台TC5610塔式起重机。均为全臂，即工作半径TC7052塔式起重机均为70m、TC5610塔式起重机均为56m；负责钢构件、结构材料、周转料等物料的垂直运输（图9-12、图9-13）。

图9-12 基于BIM技术的塔式起重机选型（从结构左侧开始依次为T1～T4区）

图9-13 塔式起重机族文件

2.基于BIM技术的塔式起重机安全管理

（1）塔式起重机定位及半径需求分析。将大型机械设备的BIM模型与施工场地模型、工程模型进行整合，在软件中进行塔式起重机位置及使用中的安全分析，并按照下列空间关系进行检验：塔式起重机标准节边缘距离待建和已有建筑的挑檐、外架等的最外沿距离不得小于2.5m，塔式起重机起重臂位于顶升方向时，塔式起重机的起重臂、平衡臂等部件边缘到已有、待建结构距离不得小于1.5m，保证塔式起重机附着方便，塔式起重机中心距离附着位置距离不得大于10m。塔式起重机初始安装高度时，起重臂、平衡臂等可回转部件尽可能整周回转而不碰到周围的已有建筑等实体结构。充分考虑以上要求，并根据现场实际、施工需要、塔式起重机的起重性能等因素，最终确定塔式起重机的现场定位（图9-14～图9-16）。

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图9-14 采用BIM技术按现场情况进行塔式起重机建模

图9-15 采用BIM技术考虑每台塔式起重机与周边建筑物空间关系

图9-16 采用BIM技术考虑垂直运输设备覆盖范围与临建用房空间位置关系

（2）按时间进度计划进行塔式起重机布置分析。按照土方开挖施工阶段、桩基施工阶段、基础结构施工阶段、主体结构施工阶段、二次结构施工阶段、粗装修施工阶段、精装修施工阶段、设备调试及竣工验收施工阶段进行布置分析（图9-17、图9-18）。

图9-17 时间（进度组织方面）考虑各施工阶段运物能力

图9-18 利用BIM技术考虑塔式起重机吊装分析

（3）BIM+RFID（射频识别）进行群塔作业防碰撞。因工程塔式起重机数目较多，利用BIM+Rfid（射频识别技术）进行施工群塔的防碰撞安全管理，实现“本质安全”（图9-19、图9-20）。

图9-19 利用塔式起重机BIM模型进行吊臂碰撞测试

图9-20 BIM+RFID塔式起重机防碰撞监测系统