文｜北京京石建業(yè)建設工程有限公司 宋淳

BIM 技術即建筑信息模型技術，是指基于與建筑工程有關的真實數(shù)據(jù)，在BIM軟件中構建建筑模型，通過數(shù)字信息完成建筑物各項信息的模擬與仿真。這種技術并非簡單地將數(shù)字信息進行集成，而是在利用數(shù)字信息的基礎上，將建筑設計、施工建造、管理等環(huán)節(jié)進行數(shù)字化升級，從而創(chuàng)設出新的建筑工程管理模式，最終令建筑工程的施工效率顯著提高、安全事件的發(fā)生率大幅度降低?？傮w而言，BIM 技術應用于高層建筑施工安全管理時能夠發(fā)揮較強的作用，值得深入分析。

1.BIM 技術應用于高層建筑施工安全管理方面的適用性分析

1.1 BIM 技術的應用價值

BIM 技術應用于高層建筑施工安全管理工作時呈現(xiàn)出的特點為：不僅在施工階段應用，而是從建筑工程項目規(guī)劃設計乃至全生命周期中均有所應用[1]。比如在設計階段：技術人員在獲得原始數(shù)據(jù)之后，將擬建建筑體的外部形態(tài)、內(nèi)部構造以虛擬建筑模型的形式予以呈現(xiàn)，可以使施工單位、業(yè)主單位的施工參與人員直觀、清晰地觀察，以便在項目初期便提高了解程度。進入施工階段之后，BIM 虛擬建筑模型會配合分階段、分項工程，為每一家施工參與單位提供具有針對性的虛擬模型。如負責建筑結構施工單位會獲得鋼筋、模板、混凝土的三維虛擬模型圖；機電安裝單位會獲得建筑內(nèi)部空間、管道布設三維模型；幕墻施工單位會獲得建筑內(nèi)隱蔽區(qū)、支護結構存放區(qū)的三維模型。這些模型可根據(jù)施工單位的需求而拉近、拉遠、隨意調整視角，進而為具體施工提供諸多便利。除此之外，現(xiàn)場管理人員可根據(jù)多種具體的三維模型，對施工進度、各項施工細節(jié)進行深度管理，能夠及時發(fā)現(xiàn)并排除施工現(xiàn)場存在的安全隱患，具有較強的應用價值。

1.2 BIM 技術應用于高層建筑施工安全管理工作的適用性

BIM 技術應用于高層建筑施工安全管理工作的主要流程如圖1所示。從中可以看到，完成模型的建設之后，技術人員可采用多種方法完成信息的處理與傳遞，可以將工程進展情況、管理情況實時傳遞給有關人員，進而整體性提高工程現(xiàn)場管理水平。其中，與施工安全管理有關的內(nèi)容如圖2所示?？傮w來看，應用BIM 技術之后，高層建筑施工現(xiàn)場的所有事項都會得到系統(tǒng)性地總結，工程進展至任何階段、使用任何材料時都會在虛擬建筑模型中有所體現(xiàn)，實際上便是對施工進程進行全方位監(jiān)測，安全性可大幅度提高。

圖1 BIM 技術應用于建筑工程的結構總圖

圖2 基于BIM 模型的施工現(xiàn)場安全管理要素

2.BIM 技術在高層建筑施工安全管理工作中的具體應用

2.1 高層建筑施工安全管理資料的收集與整理

BIM 技術應用于高層建筑施工安全管理工作時，首先需要對各項資料進行收集與整理[2]。具體而言：其一，高層建筑施工場地內(nèi)的道路標高、給排水系統(tǒng)、塔吊及升降機等設備的位置必須在規(guī)定時間內(nèi)確定完畢，相關信息應如實顯示在BIM 虛擬模型中。其二，鋼筋加工棚、鋼筋成品存儲區(qū)、施工電力相關設備（包括電箱、防護棚、變壓器等）、消防器材、圍擋等應該呈現(xiàn)出什么樣的外在形態(tài)同樣需要呈現(xiàn)在BIM 虛擬模型中?，F(xiàn)場管理人員基于BIM模型，可進行有效指導，從而確保各項工作有條不紊地開展。其三，技術人員可將施工總平臺圖布置成三維模式，進而以立體化的形式將施工現(xiàn)場的真實情況進行遠程顯示。在此基礎上，當一道工序或一個施工團隊的工作完成后，即將轉化到下一個施工階段之前，管理人員可利用BIM 模型，對場內(nèi)的各項元素進行“預演布置”，發(fā)現(xiàn)并解決各項矛盾，最終找出最優(yōu)解決方案，提高施工場地的運用效率。

2.2 基于BIM 技術的虛擬化施工組織開展

高層建筑施工現(xiàn)場參與人多、設備材料多，空間有限。在這種條件相對特殊的空間結構中進行復雜程度較高、難度較大的施工作業(yè)時，為數(shù)眾多的立體化交叉作業(yè)便是必不可少的內(nèi)容。如果現(xiàn)場的規(guī)劃布局、協(xié)調工作開展質量不佳，大概率會生成多項安全隱患。為有效規(guī)避上述問題，管理人員應當應用BIM 技術，提前完成虛擬化的施工組織工作。

2.3 基于BIM 技術的高層建筑施工安全管理體系的構建

構建高層建筑施工安全管理體系的思路如圖3所示。相關考慮如下：其一，如上文所述，施工現(xiàn)場的作業(yè)空間相對有限，為保證施工安全，最好能夠在正式施工前進行模擬，從而印證施工方案的可行性。其二，利用BIM 模型，對建筑工程的施工、運營等多個階段的具體方案進行評估，根據(jù)反饋結果不斷調整方案，直至找到最優(yōu)解。

圖3 基于BIM 技術的施工現(xiàn)場安全管理方案構建思路

3.基于BIM 技術的高層建筑施工過程安全管理

3.1 施工相關資料的查詢與追溯管理

BIM 技術的優(yōu)勢并不僅僅在于“構建虛擬模型”，相關軟件一般會配備充足的存儲空間，足以將海量信息資源按照一定的順序存儲于其中[3]。比如管理人員可以基于各部門崗位職責的差異，將各部門的資料關聯(lián)到BIM 模型的各個位置，最終呈現(xiàn)出的便是“竣工模型”?；谶@個模型，施工相關人員可以隨時對目標資料進行快速查找，甚至是基于編號審查各種材料的應用情況，進而與實際施工結果相比對。如圖4為BIM 軟件的操作界面，圖中藍灰色選中區(qū)域為高層建筑某一層的樓梯。選中該區(qū)域之后，“屬性”中會清晰呈現(xiàn)出構件名稱，所屬大小分類、所在樓層及具體位置。除此之外，選種區(qū)域應該呈現(xiàn)出什么樣的截面形狀和平面形狀，底標高、混凝土等級（如需要進行混凝土澆筑施工）、擬采用的施工方式、模板類型等信息都會實時呈現(xiàn)。管理人員如果發(fā)現(xiàn)某區(qū)域的實際施工效果、所用材料與BIM 軟件中給出的信息存在差異，意味著施工現(xiàn)場可能已經(jīng)埋下了安全隱患，需要立刻進行質量檢驗，盡量降低安全事故的發(fā)生率及嚴重程度。

3.2 基于BIM 軟件設備提醒功能施工安全管理要素

在高層建筑施工期間，現(xiàn)場使用的塔吊等設備總重量較大、輻射范圍廣，在整體上支撐工程進度。如果這些設備本身存在質量問題，同樣會埋下安全隱患。因此，借助BIM 軟件的設備提醒功能，管理人員可對設備的質量進行監(jiān)督。如圖5所示與圖4顯示結果類似，是針對建筑內(nèi)的管道排布情況構建的BIM 虛擬模型。從中可以清晰地看到管道的整體排布走向、閥門所在位置等。圖5實時反饋的效果是：操作人員選中了其中一個管道泵（紅色），點擊后“屬性”菜單一欄便自動彈開，給出的信息包括：①構件的名稱：自動攪勻潛水泵；②構件所屬專業(yè)：給排水方面；③構件所屬大類/小類，分別對應設備、給排水設備；④系統(tǒng)編號：污水系統(tǒng)//污水管；⑤插入點標高：-800mm；⑥所屬樓層：-1 層；⑦構建型號：JYWQ50-25-10 ～15-1200-2.2；⑧構件單體質量：60kg；⑨所選中區(qū)域構件消耗量（自動攪勻潛水泵構件的數(shù)量）：1 只。對施工現(xiàn)場安全管理人員來說，相對最重要的信息是第九項。原因在于：選中區(qū)域的內(nèi)容是一個單獨潛水泵構件，按照BIM 軟件給出的描述，管理人員可以對設備數(shù)量等信息進行核查。如果最終結果與實際情況相符，則基本可以認定無問題，若結果不相符，管理人員需要對構件的使用過程進行排查，確定相關責任人。

圖4 BIM 軟件的“信息追溯對照”功能實際操作效果圖

圖5 BIM 軟件中設備提醒操作界面圖

3.3 基于BIM 技術深化施工圖及施工碰撞規(guī)避管理

在BIM 技術出現(xiàn)之前，施工現(xiàn)場的技術人員及管理人員一般使用AutoCAD 軟件對建筑鋼結構、機電工程、幕墻工程的施工方案、施工準備工作進行深化設計。得出的結果往往與預期之間存在一定的差距。特別是構件尺寸加工方面經(jīng)常出現(xiàn)較大的偏差，導致施工人員按照相關的方案進行施工時，經(jīng)常出現(xiàn)不同構件發(fā)生碰撞的情況，嚴重影響工期。在BIM 技術出現(xiàn)之后，應用BIM 軟件進行高層建筑鋼結構等樣圖設計時，設計精度以及操作安全性均得到了大幅度提升。如圖6所示為某高層建筑中針對某些部件進行BIM 碰撞檢測時的效果圖。圖中上方所示：檢測的兩個構件分別是：①土建分類下的KZ2（H=0 ～4900）混凝土柱；②水管/二次熱水高區(qū)供水管分類下的DN300（H=3800）熱供水管（無縫鋼管），對應軸網(wǎng)屬于“其他位置”，碰撞配型檢測結果為“已經(jīng)核準”，意為被檢測的兩個構件之間的排布現(xiàn)狀符合碰撞規(guī)避允許標準，二者之間沒有碰撞危險。偏下方所示：檢測的兩個構件分別是：①所屬土建類別的L3（1）PD1#（H=2910 ～3957（斜））次梁；②所屬給水系統(tǒng)Td 的DN200（H=3800）-304 薄壁不銹鋼管，屬于一類給水管。對應軸網(wǎng)同樣屬于“其他位置”，檢測結果同上。

事實上，圖6顯示的碰撞檢測結果只是施工現(xiàn)場管理人員在施工前利用BIM 軟件進行虛擬檢測時呈現(xiàn)出的結果。如果在該環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)問題，意味著建筑體內(nèi)的管道布置方案存在問題，需要進行調整。除此之外，技術人員在設計管道排布方案時，還可以利用BIM 軟件自帶的“模擬”功能，對更加符合實際施工需要的管道施工順序進行關注，進而在設計階段便確定施工順序。按照這種流程，給排水管道、暖通工程等施工先后順序的安排會更加合理，可有效降低施工現(xiàn)場發(fā)生混亂的概率，從而達到提高現(xiàn)場安全管理水平的目的。

圖6 某高層建筑工程中進行構件碰撞檢測的BIM 效果圖

4.結語

綜上所述，高層建筑的復雜程度較高，不同工程之間對“配合”默契度提出了較高的要求。為避免施工期間出現(xiàn)次序混亂、無法有效追蹤工程進度等問題，可應用BIM 技術，完成虛擬建筑信息模型的構建。在此基礎上，施工進展程度、具體到每一個環(huán)節(jié)、每一個工作日的施工完成情況都處于“可視化”的狀態(tài)，能夠從根本上提高建筑施工的管理水平，不僅能夠如期完工，還可保證工程質量。