一种基于BIM技术的大型钢结构建筑施工安全管理方法

摘要

本发明公开了一种基于BIM技术的大型钢结构建筑施工安全管理方法，包括钢结构深化设计、钢结构预拼装模拟、安全风险预判与排除、施工方案优化、钢结构构件工业化生产以及信息化施工过程协同安全管理等六个步骤，从设计深化阶段开始应用BIM技术进行安全问题的提前预测和修正，基于BIM技术结合物联网、智能算法、智慧监控、智能监测、互联网等信息化技术，联合模块，联合现场的智能设备、移动设备、施工机器人、智能监控等设备操控系统，通过搭建整体智慧施工管理平台，实现疫情安全信息化管控、施工坠落风险管理、钢结构吊装安全管理等功能模块，以信息化的手段对大型钢结构现场施工的安全进行管理，提高安全管理的效率与质量，满足疫情的安全需求。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑信息技术领域，特别涉及基于BIM与人工智能技术的大型钢结构建筑施工安全管理方法。

背景技术

随着作为传统行业龙头的建筑行业信息化与工业化的转型，大型钢结构建筑与信息技术的融合受到社会各界的广泛关注。除大型钢结构建筑建设质量外，建设安全也是工程中的重点问题。传统钢结构施工中，一方面常因构件间的连接质量而导致体系倒塌，造成施工安全意外，另一方面由于施工人员的安全意识低下，施工前的安全教育难以达到预计效果，因此造成安全事故频发，更加加重了施工安全管理任务的压力，传统缺乏信息化的安全管理模式难以满足当下的安全管理需求。

随着信息技术的发展，BIM技术以其优秀的可视化与协同化、信息化的特点，可以与物联网、互联网、云计算、人工智能等多种新技术进行融合，作为大型钢结构建筑安全管理与信息化手段结合的桥梁，实现钢结构建筑施工安全智慧管理，有效提高安全管理的质量与效率，有效抵抗疫情影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于BIM与人工智能技术的大型钢结构建筑施工安全管理方法，能够实现BIM技术进行得施工方案优化与仿真模拟以及信息化施工过程协同安全管理，使得钢结构建筑施工的安全管理更加高效，减少疫情等突发事件的影响。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种基于BIM技术的大型钢结构建筑施工安全管理方法，具体包括以下步骤：

1)钢结构深化设计：按照施工需求，利用BIM技术对钢结构部分进行深化设计，包括受力核算和预制钢构件深化，并在各专业模型整合后，使用BIM技术进行碰撞检验，排除与结构、机电管线的碰撞问题；

2)钢结构预拼装模拟：对基本修正的钢结构BIM模型进行钢结构预拼装模拟，检查钢结构拼装中的错误，保证钢结构拼装的安全性，首先对钢结构安装的重要复杂节点进行进一步建模与深化，考虑吊装、环境、其他结构等影响因素，建模完成后，导入模拟软件对整个过程进行模拟，检验安装细节以及合理性；

3)安全风险预判与排除：结合BIM模型与智能算法，导入安全因素，对安全风险进行评估，评估完成后对可避免风险进行排除，对不可避免风险提前制定优化措施以及应急方案等，减小事故发生概率与损失；

4)施工方案优化：依靠BIM技术添加现实条件，综合考虑各方面因素，对拟定的多个施工方案分别进行模拟，遴选最优方案，增加方案的合理性，对方案中的不足进行优化与改进；

5)钢结构构件工业化生产：深化完成后，自动生成高精细度的预制钢构件BIM模型以及工程量等数据，发送或导入至工厂，直接进行加工，减少人力参与，减少人为失误，保证构件生产的准确性和标准化程度；

6)信息化施工过程协同安全管理：本步骤为一系列基于BIM技术的智慧现场施工管理，包括疫情安全信息化管控、施工坠落风险管理、钢结构吊装安全管理、基于BIM的消防疏散以及钢结构施工智能安全监测等内容，结合物联网、智能算法、智慧监控、智能监测、互联网等信息化技术，搭建整体智慧施工管理平台，形成各管理模块，对现场施工安全问题进行管理。

作为一种优选方案，所述步骤1)中深化设计需要对结构受力进行校核，添加施工因素，对钢结构进行细化，提高其精细化程度。

作为一种优选方案，所述步骤2)中对拼装过程所发现的问题需进行及时纠正，拼装过程需同时考虑拼装工艺的复杂程度与拼装速度对进度的影响，以及拼装后的强度，提高整体的安全性；拼装过程模拟需对临时支撑设备也进行考虑，避免临时支撑设备倒塌或设计缺导致拼装不到位等问题，造成安全问题。

作为一种优选方案，所述步骤3)中结合工程经验和文献资料等的学习，总结安全风险信息，向BIM 信息模型中链接安全信息，利用智能算法结合模型对风险进行评估，并对预测的风险进行提前解决。

作为一种优选方案，所述步骤4)中对施工方案中的重点安装与安全问题进行可视化模拟，对工人进行可视化教学，有效提高工人安全意识。

作为一种优选方案，所述步骤5)中工厂加工完成后，生成构件信息表以及特定的RFID电子标签，以便于下一阶段对预制钢构件的管理。

作为一种优选方案，所述步骤6)中对于疫情安全进行信息化管控，通过开发微信小程序等方式进行人员信息登记与确认，保证疫情期间的人员安全状态掌控，结合BIM模型，对人员工作位置进行快速确定，对人员密集程度进行监控，合理分配与疏散人群，并通过建筑机器人和智能设备、物联网的连接，减少施工人力依赖，保证一清起减人员安全。

本发明与现有技术相比的优点在于：进行钢结构施工方案优化与仿真模拟，进行钢结构预拼装，对钢结构与其他构件的碰撞问题进行提前解决；利用BIM技术对钢结构施工安全风险进行提前预测，辅助施工方案和应急方案的制定；经BIM深化，携带大量信息的BIM模型，便于工厂对钢结构构件进行加工，提高钢结构施工工业化标准化程度；基于BIM搭建施工过程安全智慧管理平台，包括安全设施管理、吊装管理、消防疏散、钢结构多维可视化智能安全监测等功能，对钢结构现场施工安全问题实施信息化协同管理，提高管理效率。

附图说明

图1是本发明方法步骤图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合附图，一种基于BIM技术的大型钢结构建筑施工安全管理方法，具体包括如下步骤：

1)钢结构深化设计：按照施工要求，将设计阶段的图纸利用Revit进行深化，使用Ansys核算受力，并对吊点等进行设计，对预制钢构件以及结构进行深化，利用BIM技术提高其精细化程度，并对各专业模型进行整合，使用Navisworks进行碰撞检测，排除碰撞点，避免设计失误导致的现场安装安全问题；

2)钢结构预拼装模拟：将Revit模型导入Tekla，进行钢结构的复杂节点深化，然后将Tekla完成的 BIM模型导入3D MAX中进行钢结构预拼装模拟，检查安装细节以及临时支撑体系等是否设计合理，将问题整改后形成可视化交底；

3)安全风险预判与排除：对BIM技术进行二次开发，嵌入智能风险预测算法，将所整理的安全风险信息与工程条件信息输入BIM模型，进行风险评估，依据评估结果，对可避免的风险提前排除，不可避免的风险进行应急方案与教育方案的制定；

4)施工方案优化：根据上面所进行的工作，以及对不同方案的预演与模拟，比较各方案的安全性、质量和进度等，遴选最优方案，并以模拟结果对方案进行优化，保证施工方案的合理性。并对施工方案中的重点安装与安全问题进行可视化模拟，对工人进行可视化教学，有效提高工人安全意识；

5)钢结构构件工业化生产：将由BIM模型导出的下料清单以及模型等数据，无需人工，直接导入工厂端进行加工，保证信息传递的准确性，从而保证预制钢构件的生产质量，并与构件同时生成构件信息清单与RFID电子标签，出厂时将标签粘贴在响应构件上，便于下一步对预制钢构件的管控；

6)信息化施工过程协同安全管理：基于BIM技术与物联网、智能算法、智慧监控、智能监测、互联网等信息化技术，以及深化阶段进行的交底工作，进行大型钢结构现场施工智慧管理平台的搭建，平台包括疫情安全信息化管控、施工坠落风险管理、钢结构吊装安全管理、基于BIM的消防疏散以及钢结构施工智能安全监测等模块，联合现场的智能设备、移动设备、施工机器人、智能监控等设备，实现钢结构现场施工安全的信息化、智能化、少人化管理模式。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。