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基于BIM技术的高层建筑施工安全管理研究
时间:2021-01-15 19:51 | 栏目:建筑论文 | 浏览:次
硕士论文网第2021-01-15期，本期硕士论文写作指导老师为大家分享一篇建筑论文文章《基于BIM技术的高层建筑施工安全管理研究》，供大家在写论文时进行参考。
本篇论文是一篇建筑硕士论文范文， 基于 BIM 的高层建筑施工安全管理,实时性、动态性、现场感较强。通过BIM 平台可以获得可视化的项目信息，并可以对项目的动态发展情况进行实时跟踪，通过动态施工模拟和模型构件属性的检查能将进一步识别出危险源并对危险源的位置和状态等做出进一步的确定。
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第 1 章 绪论
1.1 研究背景
未来 50 年中国的城市化率将提升到 70%以上，建筑业的市场是非常广阔的。据相关统计资料显示，2014 全年全社会建筑业增加值 44725 亿元，比上年增长8.9%。全国具有资质等级的总承包和专业承包建筑业企业实现利润 6913 亿元，增长 13.7%，其中国有及国有控股企业 1639 亿元，增长 11.7%。由此可见，我国的建筑业发展较为迅速且在国民经济中占有重要地位，然而，作为高层建筑，其施工具有高空作业量大、交叉作业多、施工时间长、技术复杂等特点，因此高层建筑施工的安全隐患较多，事故也较为多发。近些年来，高层建筑施工安全事故屡见不鲜，例如发生在 2009 年的上海莲花河畔事故，其直接原因是在建工程两侧其中一侧堆土过高，而另一侧地下基坑正在开挖，两侧压力差超过桩基础承载能力，造成倾塌据有关资料统计，2014 年，全国有 18 个地区发生房屋市政工程生产安全较大及以上事故。其中江苏、黑龙江各发生 3 起，北京、辽宁、湖北、宁夏、广西、新疆、河南各发生 2 起，四川、山东、安徽、贵州、湖南、广东、青海、江西。山西各发生 1 起。特别是北京市海淀区清华附中体育馆工程发生“12.29”重大事故，造成大量人员伤亡，给人民群众生命财产带来了巨大损失。因此，安全文明施工、安全生产依然是我国建筑行业发展的重要课题。
近些年来，随着我国的国民经济的快速发展和城市化步伐的加快，城市用地的紧张程度也不断增加，这在很大程度上为高层建筑或超高层建筑的大量兴建提供了良好的契机。但这类建筑往往具有工程量大、信息量大、信息的有效传递难度大、技术复杂等特点，因此，在施工中容易存在大量安全隐患并诱发安全问题乃至安全事故。传统的网络计划无法完整表达实时建设状态。由此，迫切需要有一个科学高效的安全集成管理方法对工程项目实行系统的、全面的、现代化的管理，以 BIM 为核心的安全管理应运而生。从当前技术和行业发展分析，BIM(建筑信息模型）作为建筑业现代化、工业化和信息化的重要载体，在施工安全管理方面也大有用武之地，由于基于 BIM 的模型包含参数化的三维几何信息，附加时间维度后可实现施工进度的动态模拟，附加成本维度又可以实现对建筑物的造价管理，加入安全维，又可以实现对建筑工程安全管理等。随着 BIM技术的不断发展，BIM 的维度会不断扩展，BIM 的内涵也会更丰富，建筑业的信息化水平和管理水平也会不断提高。
1.2 研究目的和意义
近些年来，我国高层建筑蓬勃发展并遍布在全国大中小城市。本文主要通过对高层建筑安全管理和 BIM 技术的研究，找出两者研究的契合点，将 BIM 技术在信息共享、虚拟施工、可视化、安全培训等优势应用在高层建筑施工过程之前，通过协助高层建设项目在施工阶段的安全管理，以进一步降低安全事故的发生率，最大限度的保障建筑施工安全。安全生产事关我国经济、社会的健康发展，也与人民的生产、生活息息相关，紧跟时代潮流和先进国家的步伐，本研究具有重大意义：（1）通过该研究，有利于为政府有关部门对建筑业安全生产的监管提供一种全新的视角或方法，进一步加强对建筑业安全生产的监管，同时也利于进一步推动和完善立法工作。（2）有利于帮助施工企业完善施工安全管理的程序，不断优化施工方案和施工安全计划，通过事前控制降低安全事故的发生率。（3）有利于促进建筑信息的共享，改善项目不同参与方信息交流的方法和途径，促进图纸的深化设计、完善施工组织设计、节约资源和资金，并为运营和维护阶段提供必要的信息，从而提高项目管理的信息化水平，并不断提高我国建筑业信息化水平。
近些年来，我国高层建筑蓬勃发展并遍布在全国大中小城市。本文主要通过对高层建筑安全管理和 BIM 技术的研究，找出两者研究的契合点，将 BIM 技术在信息共享、虚拟施工、可视化、安全培训等优势应用在高层建筑施工过程之前，通过协助高层建设项目在施工阶段的安全管理，以进一步降低安全事故的发生率，最大限度的保障建筑施工安全。安全生产事关我国经济、社会的健康发展，也与人民的生产、生活息息相关，紧跟时代潮流和先进国家的步伐，本研究具有重大意义：（1）通过该研究，有利于为政府有关部门对建筑业安全生产的监管提供一种全新的视角或方法，进一步加强对建筑业安全生产的监管，同时也利于进一步推动和完善立法工作。（2）有利于帮助施工企业完善施工安全管理的程序，不断优化施工方案和施工安全计划，通过事前控制降低安全事故的发生率。（3）有利于促进建筑信息的共享，改善项目不同参与方信息交流的方法和途径，促进图纸的深化设计、完善施工组织设计、节约资源和资金，并为运营和维护阶段提供必要的信息，从而提高项目管理的信息化水平，并不断提高我国建筑业信息化水平。
第 2 章 高层建筑施工安全管理的相关理论
2.1 建筑工程施工安全管理概述
建设项目安全管理是由政府有关部门或机构以及施工单位等为促进建设项目的安全生产，应用一定的技术手段和管理方法对建设项目施工过程的安全管理工作。建设项目安全管理一般可以划分为宏观管理和微观管理，其中，宏观的管理是由行政主管部门及相关机构按照法律法规、政策文件等对建设项目施工过程的安全管理，而微观的管理主要是由建设单位、施工单位、监理单位以及其他相关建筑单位等对建设项目的直接管理。建设项目安全管理的宏观管理和微观管理是相辅相成的，宏观管理为微观管理提供方向指导，而微观管理则是宏观管理的具体化。建筑施工安全管理主要是指建设单位、施工单位、监理单位等直接对建设项目在施工阶段的安全管理。它是安全管理思想、法律法规、政策文件等的具体体现，是微观的管理。 建设项目本身具备的特点决定了建设项目安全管理具有以下几方面特点： （1）复杂性。首先，项目参与方数量较多，主要有政府、设计方、施工方、总包方、分包方等相关单位。其次，交叉作业多，工作强度较高、作业环境较差，高处作业较多，这些都容易使现场存在较多的安全隐患，从而诱发安全问题乃至安全事故。 （2）动态性。首先，项目的更换，提高了施工作业人员的流动性，安全管理的环境也不断发生变化。其次，建设项目的施工过程是随着进度计划不断变化发展的过程，具有动态性、流动性的特点。最后，由于人员的流动性和管理环境的不断变化，安全管理的部门也需要不断制定并及时调整计划以最大限度的保证施工过程的安全。 （3）非标准化。首先，我国社会经济的发展具有不平衡性，不同区域的建筑业发展程度也不同。其次，不同施工企业的技术水平、管理水平、项目情况等也不尽相同。因此，目前建设项目安全管理很难有一个统一的管理标准。 （4）综合性。首先，建设项目安全管理主要有法律、经济、科技、文化等管理方式。其次，建设项目的安全管理，要实现与生产、质量、进度、成本、效益等方面的协同。第三，施工现场环境复杂多变，而且还需要在相对狭小的作业空间中对人员、建筑材料、工器具等进行动态性、集成性的综合管理。
2.2 高层建筑概述
中国《民用建筑设计通则》（GB 50352—2005）将十层及十层以上的住宅建筑和住宅建筑之外高度大于 24m 的民用建筑（单层公共建筑除外）划分为高层建筑。此外，建筑高度大于 100m 的民用建筑为超高层建筑。 与其他工程类型相比，高层建筑施工主要具有以下施工特点: （1）高层建筑的垂直运输量大：高层建筑的高度一般为 45~100m,超高层建筑的高度则超过了 100m，要想顺利完成施工，就必须解决好高空中人、材、机等的运输问题，因此在高层建筑施工过程中高空作业量较大，垂直运输量也较大。（2）高层建筑对安全防护的要求高：由于高层建筑高空作业多、施工场地较为狭窄、交叉作业多等特点，存在的安全隐患较多，因此对各种高空安全防护措施的要求较高。（3）高层建筑施工技术复杂、工程量较大：高层建筑工序较多、多层次的交叉作业量大、组织配合较为复杂，土方、钢筋、混凝土、设备管线等工程量也较大。（4）高层建筑施工期长、工期紧：高层建筑单栋的工期平均约 2 年左右，平均每层需要 5~10 天，工期较为紧张，为赶工期，施工作业人员常常是两班或三班同时作业，而总工期的时间跨度较大则需要组织冬、雨季施工，这些都增加了高层建筑的施工难度。（5）高层建筑的基础埋置较深，地基处理和基坑支护较为复杂：高层建筑的基础较深，土方开挖、基坑的支护、地基的处理以及深层的降水，无论从安全角度还是技术角度都十分困难和复杂。（6）施工准备工作量大、施工组织要求高：高层建筑的层数高、工程量大、结构复杂，对不同类型的建筑材料、构配件、施工机具等的需求量大，同时对不同工种、劳动力的需求量也较大。为保障工程施工的顺利进行，需要针对面积狭小的和交叉作业频繁的施工场地进行有效的分配和调整。
第 3 章 BIM 技术的研究及适用性分析
3.1 BIM 概论
3.2 BIM 技术应用于高层建筑施工安全管理研究的适用性分析
第 4 章 基于 BIM 的高层建筑施工安全管理
4.1 高层建筑施工危险源的识别
4.2 基于 BIM 的参数化建模
4.3 基于 BIM 的动态施工模拟
4.4 基于 BIM 的安全检查
4.5 基于 BIM 的安全教育培训
4.6 基于 BIM 的高层建筑施工安全管理模型
第 5 章 工程案例分析
5.1 项目背景
5.2 基于 BIM 的施工安全管理的实施
5.3 效果评价
第 6 章 结论与展望
由于高层建设项目具有高度大、施工工艺复杂、工程量大、施工时间长、交叉作业频繁等特点，安全管理工作面临较大的挑战。在施工过程中存在很多安全隐患，易诱发高层建筑施工安全事故。因此，分析安全事故发生的原因，利用先进的手段来系统地识别高层建筑施工的危险源并不断优化施工方案是十分必要的。本文针对基于 BIM 的高层建筑施工安全做了有益研究，得出了以下几个结论 ：（1）分析了国内外建筑工程安全管理的现状、BIM 的国内外研究现状基于 BIM 的安全管理研究现状，认识到通过 BIM 技术的应用能在很大程度上提高我国高层建筑安全管理水平。（2）在全面分析了 BIM 技术应用在高层建筑施工安全管理研究中的必要性和适用性之后，提出了将 BIM 技术应用于高层建筑施工安全管理过程中的观点。（3）结合相关统计资料，总结出了我国高层建筑施工过程中常见的事故类型，主要有高处坠落、坍塌、物体打击事故、起重伤害事故、机具伤害事故等。并采用经验分析法、文献调查法、因果分析图法等对导致这些安全事故的危险源进行了识别，从人、物、管理、环境四个角度较为清晰、全面地分析和整理出了这些安全事故发生的原因。（4）本文研究了基于 BIM 的高层建筑施工安全管理方法对高层建筑施工安全管理的影响，经过理论研究和工程实例研究，可以发现基于危险源识别、动态施工模拟、安全检查、安全教育培训、施工安全计划的优化为主要流程的基于BIM 的高层建筑施工安全管理模型能大大提高高层建筑施工安全管理的效率和质量，实现由被动管理向主动管理的转变，最终实现在高层建筑施工之前对安全事故的预警，最终降低安全事故发生的风险，提高高层建设项目的安全管理水平。（5）结合珠三角地区某高层建设项目实例对模型实现了应用，验证了模型的可行性和实用性，对我国高层建筑施工安全管理具有较大的理论意义和实践意义，该方法值得在当前高层建筑工程实践中进一步改进和推广。将 BIM 技术更加深入的应用在建筑工程施工特别是高层建筑施工安全管理研究中，是大势所趋，且 BIM 技术的应用确实能提高我国高层建筑施工的安全管理水平，较低事故发生率和工人死亡率，降低人民生命和财产损失。但是 BIM技术自 2002 年引入中国以来，在发展上一直面临着较多的障碍，应用的范围也主要集中在设计阶段，而真正实现 BIM 技术在施工安全管理中的成熟应用，还需要很长的路要走。本文研究的基于 BIM 的高层建筑施工安全管理研究具有一定局限性，仍需要进一步的丰富和完善。还需要进一步研究的内容主要有：（1）本文主要通过洞口和临边位置高处坠落事故来对基于 BIM 的高层建筑施工安全管理模型展开应用，应用的范围较小，具有一定的局限性。除了对其他事故类型继续进行研究之外，还应从不同事故类型联系的角度展开研究。（2）基于 BIM 的安全检查虽然具有一定的智能性，但在一定程度上受主观因素的影响，所以还需基于 IFC 标准开发一个自动安全检查模型，将安全维度集成到 BIM 中，通过写入相应的程序，实现危险源的自动识别并自动提出应对措施。（3）基于 BIM 的高层建筑施工安全管理对物的不安全状态能够进行较好的识别，但对人的不安全行为难以实现识辨，要实现全面的高层建筑施工安全管理，应加强对人的管理，因此可以研究基于 RFID 技术的工人入场检查，电子标签信息应包含工人的工种、作业的时间、健康状况的证明等，安全管理人员通过手持的设备就可以将信息发送到系统中，在正式进场之前，由系统对信息进行识别和判断并及时发出指令，从而在更大程度上消除危险源中人的不安全因素。
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