基于BIM技術的建筑工程安全管理體系思考

論文價格:150元/篇 論文用途:碩士畢業論文 Master Thesis 編輯:vicky 點擊次數:
論文字數:43566 論文編號:sb2021083117071937175 日期:2021-09-11 來源:碩博論文網
本文通過對基于 BIM 技術的建筑工程安全管理體系研究,主要研究結論歸納如下: (1)BIM 技術在安全管理中的優勢是傳統模式不可比擬的,BIM 的可視化、動態化、參數化等特性,打破了傳統經驗式安全管理模式,為建筑工程安全信息化管理工作的計劃和安排提供科學依據。基于 BIM 技術的協同化管理,減少了返工情況,保障了施工工期,節約了項目資金,同時也提升了建筑企業安全管理的信息化水平,保障了工作人員的生命安全,在安全管理工作中發揮著極大的優勢。

1 緒論

1.1 研究背景及意義
新中國成立以來,我國的社會經濟、科學技術等領域都得到了迅猛地發展,建筑業的發展也不例外,產值規模與日俱增,一次又一次突破歷史高點。根據國家統計局發布的數據(圖 1.1),2018 年全國建筑業總產值達 235086 億元,同比增長 9.9%;建筑業增加值占 GDP 的比重 6.87%,所占比重較上年提高了 0.14 個百分點;截至 2018 年底,建筑行業企業單位數量共計 95400 個,同比增長了 8.3%,吸納了 5563.3 萬從業人員,同比增長了 0.48%。無論從 GDP 的貢獻還是就業容納能力來看,建筑業都是無可爭議的國民經濟支柱產業[1]。
與此同時,隨著我國經濟快速發展,城市化進程也在加快,基礎設施建設規模和投資越來越大,建筑工程結構和技術要求越來越復雜,安全隱患越來越多,安全事故頻發。據住建部統計(圖 1.2),2018 年全國共發生房屋市政工程生產安全事故 734 起、死亡840 人,與上年相比,事故起數增加 42 起、上升 6.1%,死亡人數增加 33 人、上升 4.1%[2],安全管理總體形勢嚴峻。
圖 1.1  國內建筑業總產值圖                   圖 1.2  房屋市政工程生產安全事故
圖 1.1  國內建筑業總產值圖                   圖 1.2  房屋市政工程生產安全事故
由于建筑業產品的單一性、項目的復雜性、設計的多維度、團隊的臨時性以及工藝的多樣性等特點給建筑業的精細化管理帶來極大的挑戰,而且建筑工程周期長、參與方眾多、不確定性多,很容易造成安全事故的發生。因此,在開展建筑工程安全管理工作時,急需一種現代化的管理模式來代替傳統經驗式的安全管理模式。
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1.2 國內外研究現狀
1.2.1 國外研究現狀
1975 年,“BIM 之父”——喬治理工大學的 Chuck  M.  Eastman(查理.伊斯特曼)教授創建了 BIM 理念[3]。至今,BIM 的發展和研究經歷了三大階段:萌芽階段、產生階段和發展階段[4]。
美國是最早開始研究 BIM 的國家,并探索建筑行業的信息化管理模式。早在 2003年美國總務署(GSA)推出了全國 3D-4D-BIM 計劃,旨在提高建筑領域的生產效率、提升建筑業信息化水平[5]。2006  年美國陸軍工程兵團(USACE)發布了為期 15 年的BIM 發展路線規劃,以提升工程規劃、設計、施工質量和效率。2010 年發布了《BIM項目實施計劃指南》,實現在建筑業內 BIM 技術的推廣和應用。截止 2012 年底應用BIM 的比例從 2007 年的 28%增長至 2009 年的 49%,直至 2012 年已達到 71%[6],建設、設計、施工、監理及咨詢機構等的實施應用,證實了 BIM 技術的價值在不斷被認可。
英國 BIM 標準委員會(ACE)基于 IFC 和 NBIMS 技術標準制定并發布了建筑業BIM 標準  (AEC BIM Standard),英國政府在 2011 年對建筑行業實施戰略部署,相關文件中提到:“至 2016 年,全面實現應用 BIM-3D 技術”[7]。
芬蘭對 BIM 的采用,全世界沒有其他國家可以趕得上芬蘭。作為芬蘭財務部(  The Finn-ish  Ministry  of  Finance )旗下最大的國有企業,國有地產服務公司(  Senate Properties)早在 2007 年就要求在自己的項目中使用 IFC/BIM。
瑞典雖然 BIM 在瑞典國內建筑業已被采用多年,可是瑞典政府直到 2013 年才由瑞典交通部( Swedish Transportation  Administration)發表聲明使用 BIM 之后開始推行。瑞典交通部同時聲明從 2015 年開始,對所有投資項目強制使用 BIM 技術。
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2 相關理論及技術分析

2.1 BIM 技術
2.1.1 BIM 的內涵
BIM 是英文“Building Information Modeling”的縮寫,國內比較統一的翻譯是:建筑信息模型[27]。住建部對其定義如圖 2.1 所示:BIM 技術是一種多維(三維空間、四維時間、五維成本等)建筑工程信息數據的集成技術,通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息[28]。BIM 在建筑的全生命周期內通過參數化建模來進行建筑模型的數字化和信息化管理,從而實現各個專業在設計建造、運營維護階段的協同工作。
圖 2.1 BIM 的定義(住建部)
圖 2.1 BIM 的定義(住建部) 
國際智慧建造組織(building  SMART  International,簡稱 bSI)對 BIM 的定義包括以下三種解釋:
(1)bS I 對 BIM 的第一種解釋為“Building Information Model”,即“建筑信息模型”。“建筑信息模型”是一種工程項目設施實體和功能特性的數字化表達,在項目從概念產生到完全拆除的整個生命周期都能夠在建筑信息模型中操作信息,并共享知識資源[29],為項目全生命周期內的所有決策提供可靠的信息支持。
(2)bSI 對 BIM 的第二種解釋為“Building Information Modeling”,即“建筑信息模型應用”。“建筑信息模型應用”是創建和利用項目數據在其全生命周期內,允許所有項目參與方(包括政府主管部門、業主、設計、施工、造價、監理、運營等)通過不同技術平臺之間的數據互用,在同一時間利用相同的信息。
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2.2 安全管理
2.2.1 安全管理概述
“安全”問題涉及范圍廣泛,安全隱患隨處可見。安全管理無小事,它前事“人命關天”,后事“無可逆轉”。
安全管理(Safety Management)是管理科學的一個重要分支,它是管理者對安全生產活動進行的計劃、組織、指揮、協調和控制的一系列活動[32],以保護職工在生產過程中的安全與健康,保護國家和集體的財產不受損失,促進企業改善管理,提高效益,保障項目的順利發展,以及對事故發生時的過程控制、應急預案和對安全事故的原因進行分析,制定預防措施等。
建設工程安全管理是指在項目完成過程中,根據國家法律法規和技術標準,采用各種方法控制生產要素,減少或消除生產要素的不安全行為和不安全行為。通過以上的分析可以構建出相關的建筑工程安全管理框架,如圖 2.5。
圖 2.5  建筑工程安全管理框架
圖 2.5  建筑工程安全管理框架 
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3  建筑工程安全管理中 BIM 技術的引入 .................................... 25
3.1  我國建筑工程安全管理現狀 ........................................... 25
3.2  建筑工程安全管理中 BIM 技術的引入 ............................. 25
4  基于 BIM 技術的建筑工程安全管理模型構建與實施 ............................. 34
4.1  構建安全管理 BIM 模型的原則要求與協同方式 .............................. 34
4.1.1  構建模型的基本原則 ............................... 34
4.1.2  構建模型的細致程度 ................................. 34
5  基于 BIM 技術的建筑工程安全管理體系實例分析 ............................ 44
5.1 工程背景及實施思路 ....................................... 44
5.1.1  工程背景 .......................................... 44
5.1.2  項目實施思路 ........................... 44

5 基于 BIM 技術的建筑工程安全管理體系實例分析

5.1 工程背景及實施思路
5.1.1 工程背景
本文以某大廈建筑工程為例,基于 BIM 技術在建筑工程全壽命周期的安全管理,展開具體的實證分析。首先,對此項目進行簡單的介紹:
大廈地上(A、B 座)為 21 層研發樓,含 4 層裙房;地下為 2 層滿堂地下車庫。總建筑面積 9 萬平方米,其中地上建筑面積約有 81350m2,地下建筑面積約有 10650m2。建筑主體高 88.4m,地下結構深 10.5m,基礎采用樁基礎。基坑總面積約 12860 m2,周長約 448m。基坑開挖深度為 9.92m。本工程結構設計使用年限為 50 年,建筑安全等級為二級,基坑設計等級為甲級,支護安全等級為二級,抗震設烈度為 8 度。工程計劃總工期 2.5 年,現場施工場地狹小,施工工期緊,施工工序繁復,安全管理任務重。
5.1.2 項目實施思路
圖 5.1  基于 BIM 的全壽命周期建筑工程安全管理
圖 5.1  基于 BIM 的全壽命周期建筑工程安全管理
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6 結論與展望

6.1 研究結論
BIM 技術引進國內建筑領域后,在政府支持和鼓勵下,BIM 技術被廣泛應用于工程實踐中,為我國建筑行業的整體信息化施工水平和管理水平的提高提供了寶貴經驗。本論文在分析國內外 BIM 技術和安全管理研究的基礎上,嘗試將 BIM 技術引入到建筑工程安全管理中。通過大量實際案例分析研究,闡釋了 BIM 技術引入建筑工程安全管理后從信息傳遞方式、組織結構、安全管理方式、施工管理模式以及安全管理收益等方面相比較于傳統安全管理所帶來的改變,以及 BIM 技術在安全管理中的價值體現。本論文以某大廈建筑工程項目為例,對大廈項目建立 BIM 模型,詳細研究了基于 BIM 技術在大廈全壽命周期安全管理運作的詳細流程,并編寫了基于 BIM 技術的建筑工程安全管理軟件,完整的構建了基于 BIM 技術的工程安全管理平臺。利用系統動力學分析的方法,結合 Vensim PLE 軟件,繪制了基于 BIM 技術的建筑工程安全管理系統內部因果關系圖,制定出由組織保障、制度保障、經濟保障和技術保障構成的基于 BIM 的建設工程安全管理保障體系。本文通過對基于 BIM 技術的建筑工程安全管理體系研究,主要研究結論歸納如下:
(1)BIM 技術在安全管理中的優勢是傳統模式不可比擬的,BIM 的可視化、動態化、參數化等特性,打破了傳統經驗式安全管理模式,為建筑工程安全信息化管理工作的計劃和安排提供科學依據。基于 BIM 技術的協同化管理,減少了返工情況,保障了施工工期,節約了項目資金,同時也提升了建筑企業安全管理的信息化水平,保障了工作人員的生命安全,在安全管理工作中發揮著極大的優勢。
(2)基于 BIM 技術的建筑工程安全管理平臺,有效的對決策階段、設計階段、施工階段、運營階段的安全進行信息化管理,通過基于 BIM 技術的 4D(方案、施工、運營)模擬、動態施工檢測、空間安全管理、火災消防模擬等應用,實現了基于 BIM 技術全壽命周期安全管理,為工作人員保駕護航。
(3)基于 BIM 技術的建筑工程安全管理保障體系,需要從政府、行業協會、企業角度出發,通過組織措施、制度措施、經濟措施和技術措施四方面進行保障措施的實行,從行業規范性、從業人員素質、救援機制、BIM 應用程度及 BIM 應用環境五個方面來保障安全管理平臺,形成完整的基于 BIM 技術的建筑工程安全管理體系。
參考文獻(略)

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