BIM技术在安全生产中的具体应用

采用BIM技术可使整个工程项目在设计、施工和运营维护等阶段都能够有效地控制资金风险，实现安全生产。下面将对BIM技术在工程项目安全管理中的具体应用进行介绍。

（一）施工准备阶段安全控制

在施工准备阶段，利用BIM技术进行与实践相关的安全分析，能够降低施工安全事故发生的可能性，如4D模拟与管理和安全表现参数的计算可以在施工准备阶段排除很多建筑安全风险；BIM虚拟环境划分施工空间，排除安全隐患；基于BIM及相关信息技术的安全规划可以在施工前的虚拟环境中发现潜在的安全隐患并予以排除；采用BIM模型结合有限元分析平台，进行力学计算，保障施工安全；通过模型发现施工过程中的重大危险源并实现水平洞口危险源自动识别等。

（二）施工过程仿真模拟

仿真分析技术能够模拟建筑结构在施工过程中不同时段的力学性能和变形状态，为结构安全施工提供保障。通常采用大型有限元软件来实现结构的仿真分析，但对于复杂建筑物的模型建立需要耗费较多时间。在BIM模型的基础上，开发相应的有限元软件接口，实现三维模型的传递，再附加材料属性、边界条件和荷载条件，结合先进的时变结构分析方法，便可以将BIM、4D技术和时变结构分析方法结合起来，实现基于BIM的施工过程结构安全分析，有效捕捉施工过程中可能存在的危险状态，指导安全维护措施的编制和执行，防止发生安全事故。

（三）模型试验

对于结构体系复杂、施工难度大的结构，结构施工方案的合理性与施工技术的安全可靠性都需要验证。针对这一现实，可利用BIM技术建立试验模型，对施工方案进行动态展示，为试验提供模型基础信息。

（四）施工动态监测

长期以来，建筑工程中的事故时常发生，如何进行施工中的结构监测已成为国内外的前沿课题之一。对施工过程进行实时监测，特别是重要部位和关键工序，施工方能够及时了解施工过程中结构的受力和运行状态。施工监测技术的先进与否，对施工控制起着至关重要的作用，这也是施工过程信息化的一个重要内容。为了及时了解结构的工作状态，发现结构未知的损伤，建立工程结构的三维可视化动态监测系统就显得十分迫切。

三维可视化动态监测技术较传统的监测手段具有可视化的特点，可以通过人为操作在三维虚拟环境下漫游来直观、形象地提前发现现场的各类潜在危险源，提供更便捷的方式查看监测位置的应力应变状态。在某一监测点应力或应变超过拟订的范围时，系统将自动报警给予提醒。

使用自动化监测仪器进行基坑沉降观测。通过将感应元件监测的基坑位移数据自动汇总到基于BIM开发的安全监测软件上，进一步分析数据，并结合现场实际测量的基坑坡顶水平位移和竖向位移变化数据进行对比，形成动态的监测管理，可确保基坑在土方回填之前的安全稳定性。

通过信息采集系统得到结构施工期间不同部位的监测值，根据施工工序判断每时段的安全等级，并在终端上实时地显示现场的安全状态和存在的潜在威胁，能够给管理者以直观的指导。(www.xing528.com)

（五）防坠落管理

坠落危险源包括尚未建造的楼梯井和天窗等。通过在BIM模型中的危险源存在部位建立坠落防护栏杆构件模型，研究人员能够清楚地识别多个坠落风险，并可以向承包商提供完整且详细的信息，包括安装或拆卸栏杆的地点和日期等（见图7-9）

图7-9　安全网模拟

（六）塔吊安全管理

大型工程施工现场需布置多台塔吊同时作业，因塔吊旋转半径不足而造成的施工碰撞屡屡发生。确定塔吊回转半径后，在整体BIM施工模型中布置不同型号的塔吊，能够确保其同电源线和附近建筑物的安全距离，确定哪些员工在哪些时候会使用塔吊。在整体施工模型中，用不同颜色的色块表明塔吊的回转半径和影响区域，并进行碰撞检测来生成塔吊回转半径计划内的任何非钢安装活动的安全分析报告。该报告可以用于项目定期安全会议中，减少由于施工人员和塔吊缺少交互而产生的意外风险（见图7-10）。

图7-10　塔吊安全半径模拟

（七）灾害应急管理

随着建筑设计的日新月异，现行规范已经无法满足超高型、超大型或异形建筑空间的消防设计。利用BIM及相应灾害分析模拟软件，可以在灾害发生前模拟灾害发生的过程，分析灾害发生的原因，制订避免灾害发生的措施以及发生灾害后人员疏散、救援支持的应急预案，以便在发生意外时减少损失并赢得宝贵时间。BIM能够模拟人员疏散时间、疏散距离、有毒气体扩散时间、建筑材料耐燃烧极限及消防作业面等，主要表现为4D模拟、3D漫游和3D渲染能够标识各种危险，且BIM中生成的3D动画、渲染能够用来同工人沟通应急预案计划方案。应急预案包括五个子计划：施工人员的入口/出口、建筑设备和运送路线、临时设施和拖车位置、紧急车辆路线、恶劣天气的预防措施。利用BIM数字模型进行物业沙盘模拟训练，训练安保人员对建筑的熟悉程度，在模拟灾害发生时，通过BIM数字模型指导大楼人员进行快速疏散；通过对事故现场人员感官的模拟，使疏散方案更合理；通过BIM数字模型判断监控摄像头布置是否合理，与BIM虚拟摄像头关联，可随意打开任意视角的摄像头，摆脱传统监控系统的弊端。

另外，当灾害发生后，BIM数字模型可以提供救援人员紧急状况点的完整信息，配合温感探头和监控系统发现温度异常区，获取建筑物及设备的状态信息，通过BIM技术和楼宇自动化系统的结合，使得BIM数字模型能清晰地呈现出建筑物内部紧急状况的位置，甚至到紧急状况点最合适的路线，救援人员可以由此做出正确的现场处置，提高应急行动的成效。

安全管理是企业的命脉，安全管理秉承“安全第一，预防为主”的原则，需要在施工管理中编写相关安全措施，其主要目的是要抓住施工薄弱环节和关键部位。但在传统施工管理中，往往只能根据经验和规范要求编写相关安全措施，针对性不强。在BIM技术的作用下，这种情况将会有所改善。