李为浩

因为工期短、强度高、重量轻等优势，钢结构建筑已逐步代替了从前的钢混结构建筑并得到广泛应用。随着我国的大型钢结构工程施工工艺日趋成熟和复杂，现场施工难度不断增大，带来了新的隐患与风险。之前很多工程师、设计师创新了施工方法和技术，取得不错的成效，最有效的方法就是将BIM（即建筑信息模型）技术运用到施工项目当中，但此项技术还在起步阶段，尚需完善。

伴随国家整体经济的稳步推进和发展，城市化建设也在加速，高层建筑的数量日益增多。一个项目在构建时，要采用钢结构，包括交叉作业、大型设备的使用、重型吊装等手段，这些在施工中都存在安全隐患。另外很多建筑行业的安全管理制度不健全，现场管理人员的安全意识不强，所以为确保大型施工项目的安全性，需将BIM 技术在前期工程中应用起来，主要是在各企业里建立标准的BIM 族库；在工程前期能识别危险源或划分危险区域，有效保证开工后现场和人员的安全；搭建3D 实景漫游用于安防巡视；减少平面管理和空间管理的冲突，确保作业环境的安全性；将可视化技术交底，提高作业人员的安全意识和应急反应的主观能动性，使现场的安全管理有效而清晰。本文详细阐述了BIM技术在钢结构施工管理方面的应用。

1.BIM 技术简述

作为建筑行业的一项新兴技术，BIM技术在这几年逐渐发展起来。简单来说，它是一种动态3D 建模程序，是将各种信息资料进行数字化处理，通过算法模拟再现施工现场的技术手段。这些新型技术的运用可以清楚地发现施工中的不利因素，从而确保工程项目的高效推进。BIM 技术能更加完整地收集资料，大幅提高施工管理的成效，推动各环节工作的进度。模型可视与信息优化是BIM 技术的特点，它可以利用物理原理和构建对象的几何图形将各个项目中的功能直观展示出来，也可以提取模型中关于建筑的关联信息，亦可以通过优化图纸数据，测试出图纸的完整性和可行性，保证工程项目顺利进行。

2.BIM 技术在安全管理上的特性

动态优化、可视化、仿真模拟化是BIM 技术在安全管理上的几大特点。就“可视化”技术来说，极大地缩小和简化了施工现场的抽象范围，改进了各个阶段的可视化能力。这些都得益于技术开发人员将建模呈现出了三维动态的效果，而且含有大量的参数和模块叠加。在运用BIM 技术时，技术开发人员可以通过建模获取数据，有利于工程现场的管理组织和安排以及多种仪器和大中型设备的构建。BIM 技术的场景模拟化特性，能分析模拟周遭环境的地质构成、地层和环境裂缝等数据，为施工形式、高程以及结构位置等提供可行性的治理措施，保证整体建筑的安全性和稳定性。在整个实施过程中，先进的BIM 技术发挥了其对安全管理的预判、分析能力，并且对不同的环境特点与建筑进行适应和转换。同理，BIM 技术可以在工程前期判别危险因素，制定最佳的施工工艺策略，杜绝安全隐患。例如：搭建脚手架、支架、基坑防护、安装吊篮等过程，BIM技术也可以提前优化。开展工程项目时，一般需要对施工动态进行跟踪和优化，只有在不断变化的外部环境中，适时调整建模过程中的数据资料，才可控制好成本，保证工程项目的顺利完工。

3.工程施工中的安全问题

（1）相关设备和技术落后。先进而实用的BIM 技术为工程施工提供了极大的便利条件，但是想要此项技术发挥更大的作用并广泛应用起来，就要有设备和技术的支持。根据目前状况来看，支撑BIM 技术的相关设备还很落后，很多工程管理人员和技术人员对BIM 技术一知半解，在应用上也很滞后，完全没有发挥其效力。还有部分建筑单位为了节省成本，依然采用传统的管理模式和技术设备，导致BIM 技术的浪费和整体施工效率的低下。

（2）安装大中型构件时的隐患。厂房在现场施工时要安装很多高体量的构件装备。比如钢柱，假设在安装时固定不好，会造成倾斜甚至翻倒，威胁施工人员的生命安全。另外钢柱本身没有爬梯，在起吊时还要靠人工辅助，施工人员上下时没有保护措施，也有坠落的风险，极易发生高处坠落事故。因此现场施工时必须依靠人工调控和干预，确保施工人员的安全。但是整体移动时如果安装不到位或哪个环节出错，仍然存在发生意外坠落的可能性，威胁到施工人员的人身安全。

（3）对钢结构建筑后续的管理不足。一般钢结构的建筑都不耐高温，每个项目建成后都要依据不同的防火级别进行针对性的防火处理。而且钢材自身不耐腐蚀，建好的建筑要定期维修和检查，更换老化的构件。以上现象是传统的钢结构建筑最常见的问题，在后续管理中也很繁琐，一直以来都没有一个系统科学的解决方案，但是BIM 技术却填补了这项空白[1]。

4.工程安全管理上的运用

（1）科学运用BIM 技术可降低作业风险。因为钢结构建筑的复杂性、钢管种类的多样性导致施工工程难度加大，所以作业过程中会存有各种风险。以往的CAD 图纸在实地测量和作业中有局限性和不足，而运用了BIM 技术后，这些问题都得以解决。基于此项技术，用实景模拟的方式便可把作业过程中的安全隐患找出，挖掘原设计的漏洞和不足，制定科学合理的应对措施，减少作业现场的各种风险因素，建立安全屏障。BIM建模技术实际上是对施工前的模拟工作，跟实际作业差别不大。它可以预演整个施工过程，提早发现作业过程中的问题并给出解决方法。合理利用BIM 技术可以规避现场施工中的不利因素和问题，把安全管理前置化，提高工程质量[2]。

（2）对设备冲突和机械碰撞的检测。钢结构工程在施工期间会有大量的立体交叉施工，如果设计不合理或现场秩序混乱，会引起设备碰撞或冲突现象，对项目的安全和推进不利。检测机械碰撞和设备冲突包含以下两点：①管线冲突与碰撞的检测。在综合型的施工现场，都有大批布控复杂的设备管线，伴随施工进度的推进，这些管线会有空间碰撞和冲突，造成安全隐患。利用BIM 技术对作业场景进行三维建模，合理布局管线系统，预演过程，集中穿插调配，一旦发现冲突就能让技术人员警觉并重新调试监测，直到隐患解除。②机械冲突与碰撞的检测[3]。在各种工程项目中，必须有大型的机械设备和装备作为辅助，方便工程材料的运输和安装，然而，这些大型设备和装备需占用庞大的空间或场地，如果没有有效地进行管控，那么设备和设备之间或设备和建筑之间都会发生碰撞，导致安全事故。所以，通过BIM 技术，可以根据大型机械设备的几何构造及运行规律构建动态的3D 模型，模拟其运行轨迹，有效预防冲突和碰撞，维持现场秩序[4]。

（3）对作业现场的平面布局。在施工的不同阶段，都会受到天气、环境、地形等因素的影响，扰乱作业现场的平面布局。所以在工程项目推进过程中，务必系统科学地布置施工现场。建筑行业以往都采用CAD 制图等手段进行施工现场的平面布局，但其弊端较多，没有具体的划分细则，没法适应复杂多变的现场环境，在作业中常常出现矛盾，例如各种物料的码放和存储、临时设施的安装和搭建、设备的反复搬动等，都增加了人工损耗和费用。如果利用BIM 技术搭建三维场景，进行动态监测，则解决了以上问题。作业现场不同区域应该如何布局，各个楼层需要做防护的具体位置，搭设外架的标准，宣传广告的挂设位置等等都可以通过BIM 技术实现。此外，搭设外部脚手架之前，可以先进行3D 建模，以防后期结构上的冲突；优化安装、空调和消防等模块的设计图纸，预防各种不必要的设备管线碰撞，检测项目图纸的合理性并及时修正，以免影响工程进度和施工质量[5]。

5.总结

BIM 技术在钢结构工程中得到广泛应用，这项技术具有工期短、抗震效果明显、结构稳定等突出特点，已逐步取代了钢混结构的传统施工工艺。但是因为其本身的施工和现场管理难度大、技术要求高，所以没有得到很好的应用。BIM 技术在项目后期的管理中也有很大作用，能为建筑的维护和保养提供便利。随着信息化和科学技术的不断发展，BIM技术在钢结构建筑中的运用和信息构建将是历史发展的趋势，一定会给建筑行业注入新的契机和活力。