BIM技术在码头工程施工安全管理中的推广思考

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论文字数:38555 论文编号:sb2021083117014237174 日期:2021-09-11 来源:硕博论文网
本文的创新在于灵活的使用 BIM 软件,通过实际的工程需求对 Revit 进行二次开发,开发出码头工程需要的施工安全管理界面,同时《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-2011)与 BIM 技术相结合,使 BIM 技术在码头施工安全管理方面的作用更加突出,其应用更加广泛,解决了传统的码头施工安全管理中存在的问题,最后运用Navisworks 软件进行辅助优化,为以后研究更加便捷的施工安全管理方法提供一定的参考价值。

第一章 引言

11.1 研究背景和意义
1.1.1 研究背景
随着我国经济的快速发展,建筑行业充满生机,工程投资也逐年增加。同时,在“一带一路”战略的影响下,水运工程建设稳步发展,港口码头建设也不断推进。从国家统计局近些年的数据来看,建筑业从业人数从 2012 年的 4267 万人增加到 2016年的 5185 万人,是 2012 年的 1.22 倍;建筑生产总值从 2012 年的 13.7 万亿元增加到2016 年的 19.4 万亿元,是 2012 年的 1.41 倍。近三年国内生产总值更是不断升高,建筑业从业人员也在不断增加。由于建设工程投资大和劳动密集等特点,导致在工程施工过程中,因安全事故造成的财产损失和人员伤亡较为严重。每年都有数千人在安全事故中死亡和上百亿的经济财产在安全事故中流失,建筑安全事故严重阻碍了建筑业的可持续发展。
舟山位于中国南北沿海航线和长江水道交汇处,面向太平洋,四面环海,具有较强的地理优势。舟山海岸线总长为 2444 千米,由于舟山除本岛以外的其他岛屿之间的交通运输方式主要以水运为主,所以码头的建设尤为重要。舟山的海岸潮汐是不规则的半日潮,地质条件也比较复杂,施工难度加大,安全隐患增加。由于建设工程施工内容,施工时间,施工项目地点的不同,容易造成施工过程协调困难,从而造成安全事故。由于工程建设投资大,周期长,工作量大和涉及面广等特点,在施工过程中一不注意就会造成安全事故,延误工期。为了减少施工过程中安全事故的发生,传统的安全施工方法已不能准确和完整的呈现施工情况,因此有必要增加一个高科技的,高效的安全管理办法,用来对施工项目进行系统的,全面的,现代化的管理。BIM 技术为解决这一问题提供了方向,它可以在提高施工效率的同时大大降低施工安全隐患,它的发展与应用在建筑行业里将发挥重要的作用。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
BIM(Building Information Modeling)建筑信息模型起源于美国,由伊斯特曼(Chuck Eastman)教授率先提出,他将建筑物看作是一系列构件的空间组合,能够对构件进行不同方位的投影,也可对其进行编辑等。随后将他的观点在《AIA Journal》上发表,为 BIM 的研究和发展提供了理论上的参考。后来,匈牙利的 Graphisoft 公司提出了三维虚拟建筑模型的概念并研发了相关的软件,从 2002 年 Autodesk 公司提出建筑信息模型的概念后,BIM 这个词才开始在国际上推广起来。
美国总务管理局(GSA)是倡议工程项目采用建筑信息模型的先锋,GSA 从 2003年起实施 3D-4D BIM 计划,从 2007 年开始要求所有设计补助的大型项目都要用 BIM技术来进行空间规划,如退伍军人部(Dept of Veterans Affairs)、美国工兵署(USACE)、一些大学和州政府的营建都将用 BIM 来进行规划。英国内阁办公室在 2011 年就有工程建设使用 BIM 的计划,英国政府计划要在 2016 年前全面实现 3D BIM(Collaborative3D BIM)应用,正式拉开了英国建筑迈向 BIM 世纪的序幕。针对 BIM 技术的应用,英国建筑业标准委员会制定了一系列标准,如 Bentley、Revit 等软件都有相应的标准。近年来,BIM 技术在日本的应用也相对先进。从 2010 年开始,日本交通部在一些政府营建中使用了 BIM 技术,然后深入研究了 BIM 技术的可视化,模拟性等一些基本特性,获得了相关部门的认可。2012 之后,日本 90%以上的建筑工程已经使用了 BIM技术。韩国政府也计划于 2016 年前实现 BIM 技术在公共建设工程中的应用,新加坡成立了“BCA”学院来培养相关企业所需的人才,未来朝 RFID、GIS 与 BIM 技术相结合的技术的方向发展,将 BIM 技术应用到施工管理中。北欧、挪威、丹麦、瑞典和芬兰等国家,在 BIM 发展的弄潮中,也孕育了一些主要的建筑信息技术的厂商。国外在广泛应用 BIM 技术的同时,研究人员也对 BIM 进行了深入研究,取得了丰富的研究成果。
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第二章 BIM 技术和工程项目施工安全管理

2.1 BIM 技术的概念及特点
2.1.1 BIM 技术的概念
BIM(建筑信息模型)是“Building Information Modeling”的缩写,这一概念最早是 1957 年由美国乔治亚理工大学的伊斯特曼(Chuck Eastman)教授率先提出,后被誉为“BIM 之父”。
Chuck Eastman 教授通过对数字信息技术具备的优势分析,对 BIM 的概念进行了相关的界定,旨在使 BIM 在建筑行业对整个工程项目全生命周期的模拟与控制得以实现和在一定程度上使工程建设各个项目的效率得以提升。BIM 以信息为突破口,打破了传统的设计、施工、运营、管理等各个阶段的屏障,减少各种项目问题,实现建筑信息准确、透明、及时共享和各阶段的自由流转。它利用 3D 数字技术模拟工程建筑物信息,从而实现建筑物模型的构建,使建筑公司能够准确、高效、安全地进行工程项目的施工安全和管理。
2.1.2 BIM 技术的特点
结合 BIM 的定义,大致可以将其特点归纳为以下五个方面:
(1)可视化
可视化简单的来说是:“所见所得”的形式。对于工程建筑行业来说,BIM 的可视化在建筑行业的应用有巨大作用[61]。过去,当我们拿到图纸时,我们只能看到每个构件的信息都是用线条画在工程图纸上的,但真正的结构形式是需要工程项目参与人员想象的。对于一些简单的项目来说,这种想象还是不错的,但如今有许多建筑形式和复杂造型不断被引入。因此,光靠人脑去想象的东西也就有点不切实际了,所以BIM 的可视化给我们引出了新的思路,让之前的线条式构建以一种三维立体实物图的形式呈现在人们的面前。毋庸置疑,BIM 打破了传统的建筑施工图的局限性,借助了 3D 数字技术,模拟建筑物全部信息,建立建筑模型,使施工人员可借助 BIM 模型便可直观地看到二维图纸的三维立体图像,进一步实现对施工现场精准的有效布控,达到防范风险的效果。在建筑信息模型中,它也可以在同构建之间形成发聩和互动以及在整个项目过程中都是可视化的。因此,可视化结果不仅可以显示效果和生成报表,而且还可以在工程项目设计、施工、运营过程中的讨论、沟通、决策上进行可视化状态。这些充分的彰显了 BIM 的可视化特点。
图 2-2 项目全寿命周期图
图 2-2 项目全寿命周期图
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2.2 工程项目施工安全管理
2.2.1 工程项目施工安全管理的内容
工程项目安全管理是一项综合性的管理,是项目管理的重要部分。它是在施工的过程中,运用先进的理论知识和科学的管理方法,通过一系列技术和法规等手段,进行的规范施工人员的行为,控制施工对象、施工手段和施工环境等,从而消除或者减少不安全因素,使环境、人员、机械和管理所构成的施工生产体系处于最佳的安全状态,从而实现一系列项目安全活动的总称。主要包括以下几个方面:
(1)建立健全安全管理体系
安全生产,是人们在生活和生产经营活动中,为了避免发生财产损失和造成一些从业人员的人身安全事故,而采取的一种事故预防和控制措施,旨在保证从业人员的人身安全和生产经营的一系列相关活动可以顺利进行。安全生产达标就是指在生产经营过程中达到《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-2011)中的 10 个检查评分项目的基本标准要求,从而采用系统安全工程中的一些原理,详细和科学的评价建筑施工中的安全生产现状,进而提高施工建设和安全生产经营的管理水平,最终实现安全生产管理的规范化、标准化的安全生产经营管理,建立企业法人-项目经理-项目班组和责任制-规章制度-现场施工制度等“三位一体”的管理方式,增加建立、健全“制度保障体系、技术保证体系、组织保证体系、信息保证体系和投入保证体系”,确保企业项目的安全生产。
(2)制定安全政策
安全生产是企业生产经营活动中的重要组成部分,从底层就要牢固梳树立“生产必安全、安全促生产、负责生产必负责管理”的思想观念,必须贯彻“安全第一、预防为主”的政策方针,认真做好生产安全的宣传工作,将安全生产的思想融入到每一个企业员工中,从而潜意识的提高生产的重要性,切实做好安全保护工作,消除生产安全隐患,保证安全生产,进一步提高项目生产。根据项目企业的自身特点,制定相应的安全政策。
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第三章 基于 BIM 的码头工程施工安全管理.............................. 22
3.1 BIM 建模原理及指导思路.................................. 22
3.2 BIM 模型的建立.............................. 23
第四章 案例分析.........................................35
4.1 工程概况......................................... 35
4.2 码头的三维建模和码头施工安全管理界面的应用........................ 35
第五章 结论与展望..........................................46
5.1 结论............................... 46
5.2 展望............................ 47

第四章 案例分析

4.1 工程概况
舟山朱家尖石渣运输码头陆域道路工程,是 2016 年由河海大学设计研究院有限公司设计,于 2019 年进行施工。该工程建设规模为建设一个石渣运输码头和两段公路,石渣运输码头总长 49.3m,跨塘段长度 13.3m,1:12 的斜坡长度为 18.9m,扩建码头面长度 17.1m。跨塘段连接新建道路,西北至东南道路长度为 243m,连接皓鑫码头;西南至东北道路长度为 286m,连接渔民码头。
该码头由系船柱、排水孔、闸门墩、预埋件以及码头平面等结构组成,本文为研究 BIM 技术在码头工程施工安全管理中的应用,对该码头进行了研究分析。
图 4-1 标高系统
图 4-1 标高系统
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第五章 结论与展望

5.1 结论
码头工程项目施工安全管理对码头项目工程能否安全进行有着重要的作用,随着科技的不断发展,BIM 技术在工程上的应用也越来越广泛。本文基于大量的文献阅读和分析、BIM 技术分析和现场调研等过程和方法,针对现阶段国内码头工程施工安全管理中存在的问题进行深入研究。研究的主要内容及取得的成果如下:
(1)本文运用 Visio Professional 软件来制作各种关联图来满足论文成果所需的支撑材料,使用这种方法的好处是可直观的体现信息数据的关联性,而且可进行实时修改和查询,编辑与分析,从而提高工作效率。
(2)本文通过大量的文献阅读,熟练掌握 BIM 的工作原理,进而对码头施工安全管理中存在的问题进行了详细分析,并根据相关问题的分析结果,给出了新的思路和方法,为下一步的研究提供方向。
(3)本文运用 C#编程语言,借助 Visual Studio 开发工具,结合《建筑施工安全检查标准》对 Revit 软件进行二次开发,完成工程所需的码头施工安全管理界面。通过熟练掌握 Revit 软件,对需要研究的工程项目进行三维建模,使模型与二次开发的界面结合,更好体现新的码头施工安全管理优势,同时为优化码头项目的施工安全管理,使用辅助软件 Navisworks 对码头项目进行施工模拟及碰撞检测,从而整体提高码头施工安全管理水平。
(4)本文依托舟山某码头工程,通过案例验证了 BIM 技术在码头施工安全管理中的可行性,不仅展示了码头的三维立体影像,还开发了码头施工安全管理界面,体现了 BIM 技术在码头施工安全管理方面的优越性。
本文的创新在于灵活的使用 BIM 软件,通过实际的工程需求对 Revit 进行二次开发,开发出码头工程需要的施工安全管理界面,同时《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-2011)与 BIM 技术相结合,使 BIM 技术在码头施工安全管理方面的作用更加突出,其应用更加广泛,解决了传统的码头施工安全管理中存在的问题,最后运用Navisworks 软件进行辅助优化,为以后研究更加便捷的施工安全管理方法提供一定的参考价值。
参考文献(略)

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