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文献翻译
在施工安全方面使用BIM工具组织施工现场
Wojciech Drozd，Marcin Kowalik
建筑管理学院，克拉科夫理工大学，华沙街24号，克拉科夫31-155号，波兰
wdrozd@ztob.pk.edu.pl
摘要：施工现场及其组成部分会创造在施工过程中对施工安全造成风险的环境。分析表明这些因素在描述建筑行业事故原因的特征集时至关重要。本文介绍并广泛讨论了在施工现场上有关健康和安全的选题。作者建议的新设计概念包括在建筑项目的规划阶段通过使用3D建模来识别对施工中健康和安全的所有潜在危险源。这种现代的分析方法既可以用来识别现场可能发生的基本危害，也可以用来创建适当的安全系统来防御这些威胁。它介绍了可用于此目的的数字化工具，并指出和详细描述了展示解决方案的可用方法。
1.简介
建筑仍然是波兰造成事故最多的产业之一。安全标准和对OSH规则的遵守仍然有很多不足之处。为了改变这种形象并最大程度地减少事故的发生，首先需要长期的活动来改变施工过程中参与者的心态，意识，态度和习惯。其中一个概念可以是鼓励在设计阶段“考虑”对健康和安全的威胁：设计安全。
不幸的是，传统设计中，每个人都独立完成工作并将结果传递给过程的下一个参与者，这有一些缺点。这样的过程是基于流水工作的，这可能会导致到各个接收者的信息流的干扰。比如，缺乏提供给建筑师和安装人员的建筑基础的最新更新。仅由一位用户提供有关墙，柱，建筑构件和运输设备的正确布置的过时信息，通常会在施工阶段导致安装位置的错误。
BIM（建筑信息模型）最近变得非常流行。该过程基于场地信息的虚拟显示，负责建筑物的投资，设计，建造和使用的所有参与者都可以实时获取[1、2、3]。本文指出了在设计阶段就已经使用这种现代设计技术分析在施工现场发生的所有威胁并计划适当防护措施的可能性。它介绍了可用于此目的的基本工具，并介绍了展示解决方案的可用方法（3D和2D建模）。
2.在3D中对施工安全进行建模的元素
2.1.规划施工安全的准则
目前，施工过程中的所有参与者都应了解施工现场职业安全的实质和要求。应根据安全级别，质量和负责施工人员的分层方案来分别识别和确定各项目标。所有员工都应意识到自己的任务和促进安全生产的职责。在投资阶段的设计阶段，应该已经将设计和建造方案，设计特定建筑工程和技术系统时应保持的安全条件告知投资者。
鉴于上述情况，可以设置BIM软件应实现以下目标：
bull;基于BIM的安全计划-各个安全措施的布局和位置，障碍物的高度和距离，围栏以及对涉及特定危害和安全风险的计划工作的支持，例如土方工程或高层施工。
bull;安全范围内的3D可视化-使用单独的一个或多个模型层进行安全可视化，在建设项目实施的每个阶段选择安全的通信路径，以及有关各个技术过程的性能中当前威胁的信息和警告。
bull;设计方案和技术的风险分析和评估-BIM软件应能够进行风险评估，并应用于分析技术方案，并应用于更高级的自动评估，风险评估和识别系统。
2.2.回顾包括健康和安全计划的BIM软件
随着BIM软件的发展，它的可用性和质量不断提高，并且有很大机会被应用于一些市场上设计者广泛使用并享有声誉的程序。这些工具是反映在项目结构中实施安全性议题的可能性的起点。
根据对文献和个人经验的研究，选择并分析了市场上提供的6种软件包。各软件的评价标准为：
bull;用户友好的界面和3D建模的简便性，
bull;单个元素可视化的颜色和材质的可用性，
bull;建筑结构安全性的初步设计，
bull;2D和3D对象（各种安全性的系统和元素）的可用集合以及在3D激光扫描或传统数字化方法中获得它们的可能性[4]，
bull;交换数据，使用IFC格式导入和导出，与MS Project，Primavera软件以及与成本估算软件进行数据交换的可能性。
bull;软件在设计现场安全措施和最大程度降低职业风险方面的可能性和特性。
选定的程序包括：
bull;ArchiCAD软件包，生产商：Graphisoft
专为建筑师设计的程序，提供了高级工具来执行可视化，并且能够通过设置多个虚拟镜头来预览对象，能够直接从模型中创建非常高质量的动画和演示。该软件包还包括用于对给定项目的周围环境进行建模的工具，包括景观。该系统在安全计划（安全设备）领域具有插件功能（插件）。
bull;Google SketchUP软件包，生产者：Google
这是一个非常简单的3D建模软件。它主要允许绘制建筑草图，但也允许在三维打印机上建模和随后打印模型。
该程序易于使用，具有丰富的影画和描述其功能的教程数据库。
该软件的独特功能是可以访问非常庞大的现成3D元素库（Google 3D Objects Gallery）并与Google Earth集成。不幸的是，目前该系统在建筑安全建模领域的功能有限。
bull;Tekla Structures软件，由Tekla生产
广泛的软件包包含用于对混凝土结构，钢结构进行建模的工具，以及一个预制构件库。它使与各个施工阶段相对应的建模成为可能，在该阶段可以应用于施工现场施工安全计划的自定义元素和组件。该软件使导入IFC和DWG格式的现有模型变得容易，并且开发了以IFC格式导出和修改最终项目的功能。
bull;Tekla工程管理系统，生产商：Tekla
与先前讨论的软件相反，该系统没有建模工具。软件包制造商将重点放在计划，组织和进度管理领域的工具上。该程序执行可视化项目，计划和进度表的任务，还可以进行安全施工领域的计划。该软件可以合并和复制，复印和转移这两个临时保护元素，也可以考虑并操作设计者在建筑构件上提供的数据。在模块范围内（与可用的MS Project或Oracle Primavera软件包一起安排）比较软件的功能，在初始分析时已经看到了严重的限制-项目执行的最短时间是一天。该限制导致该软件在施工现场的专业技术流程中不合格。
bull;Navisworks，制造商：Autodesk
该软件的主要优点是可以从各种来源收集和收集信息。另外，该软件包能够检测设计构件之间的碰撞。不幸的是，它不包含任何建模工具，尤其是没有用于实施职业安全和职业风险问题的工具。
bull;Solibri Checker，制造商：Solibri Inc，
最后分析的程序是Solibri程序包，用于分析已经存在的模型。它基本上基于自动检查规则。用户可以创建自己的规则集，例如检查和控制各个项目构件的几何和形状。它具有加载和导出IFC文件的标准功能。对于频繁重复分析模型中包含的相似元素，该软件包将是一个很好的选择[5]。
在施工过程的各个阶段中选择软件来实施工作保障系统并评估职业风险并不容易。使用以上软件参与项目能成功完成任务。从项目创建的最早时刻起，基本原则就是所有参与者的整合与合作。建立BIM经理职位似乎也至关重要，该职位将负责数字信息流流程并监督项目内的适当合作。
3.准备3D模型的规则。
在准备具有安全建模和职业风险层的3D模型（图1、2）时，必须与平面系统中的图形（布局，颜色和符号）保持尽可能多的收敛性。
除此以外：
bull;对于给定的安全性，每个阶段的操作系统应该被引入一个单独的，完整的图层中（这将有助于随后识别给定的子模型），
bull;2D描述-应设置为“平面”体（这对于被动安全，信息板，标志，警告很重要），
bull;中间结构的单独模型，例如基础采用顶板工艺，则以所需的安全性对该阶段进行建模，
bull;使用建模系统数据库中的构件，如果缺少，则使用描述（代码）对简单形状进行建模，以便能够轻松识别它，
bull;颜色：
bull;避免在Navisworks中使用标准的背光颜色（该程序可让您收集包含在各种文件格式中的设计数据；成果是该项目的全面预览，可以对行业类别（=蓝色阴影）进行验证，协调和可视化，
bull;不同颜色的元素形成对比，
bull;尽可能使用纹理。
图1.比较模型和实际情况：板角处的安全栏杆细节[6]
图2.比较模型和实际情况：施工阶段的总体视图[6]
4.施工现场开发指南。
在BIM模型的设计阶段可以提高建筑工人的施工安全性的特别重要的因素包括：
bull;施工现场上施工的工艺流程清单，
bull;考虑到给定的施工现场的特殊性选择合适的设备，例如：
o施工现场的尺寸和形状，
o建筑物的相互位置，
o通讯连接的地方，
o入口和临时道路的位置，
bull;用健康和安全符号正确标记工作场所和危险区域，尤其要使用集体保护措施。
OSHAS 18001 [8]标准中描述的当前建筑工地危险预防模型的各个部分均符合实施规则[9]，与个人防护设备相比，优先采用集体防护措施。这种方法使人们有可能采用主动方法来设计和布置BIM环境数据，用来设计施工中的施工安全性[10]。
在BIM项目的阶段，应创建包含施工现场开发的各要素的独立图层，例如：
bull;施工现场的围栏；
bull;危险区域的指定；
bull;修建道路，出口和人行横道；
bull;供应电力，水和其他公共设施；
bull;污水处理或利用；
bull;公共厕所和活动室的设备；
bull;提供自然和人工照明；
bull;提供电话通讯；
bull;用于存储材料和产品的设备。
设计时应考虑the BuildingSMART组织的指导原则。特别是，基础应该是行业基础分类-IFC标准，该标准描述了数据的层次结构，其中包括：
bull;几何模型（主体和外观部分），
bull;几何-尺寸，表面积，体积，构件坐标，
bull;构件的类型-（用于职业健康和安全，例如围栏，路障，遮盖物等），
bull;属性-提供有关构件的其他信息表，
bull;数量-使用的构件总数（给定类型），
bull;构件的图形表示，
bull;拓扑-各部分的包含关系，安全性层次关系（例如，对象-挖掘-设备类型-斜坡/墙面保护），
bull;设计工具，
bull;投资过程的参与者-任务和相互关系，
bull;日期和时间-技术依存关系和相互关系。
5. BIM模型中施工现场开发的要素。
以Tekla BIMsight为例，它是允许设计开发施工现场和完成各施工机械定位的软件。该软件的免费版本提供了许多设计示例，其中包含结构构件，安装构件，建筑基础和材料方案的示例。此外，你还可以使用围栏，障碍物，平台和防护网形式的集体安全构件。该软件包还允许在施工机械，设计的墙壁，含有警告信息以及健康和安全标志的建筑构件上做出设置。
图3.施工现场上的塔式起重机
图3显示了塔式起重机的位置。该软件可在设备运行期间检测其与施工现场其他构件以及建筑物的碰撞。但是，获得此功能所必需的关键参数是工程机械的运行参数规范。
在设计阶段，还可以在建筑设备和辅助构件（如围栏，障碍物和建筑设计本身）上设置警告，健康和安全标志。相比之下，图4显示了一种施工挖掘机，该挖掘机在操作现场（标有“ 1”的标牌）上标记了可能发生的碰撞。
图4.施工现场上的挖掘机
Autodesk InfraWorks与Autodesk NavisWorks程序一起是另一个软件包，它在施工现场的开发设计中很有用。
图5.在InfraWorks程序中划定施工现场的示例
该软件可以平整所选区域的土地，以适应设计建筑物的条件。
图6. InfraWorks程序中的施工现场开发示例
分析图5和图6（InfraWorks软件的屏幕截图），可以注意到该程序包的主要功能是使设计人员可以创建一个灵活而简单的施工现场设计项目，并引入一个涵盖健康和安全防护的附加层。
图7.在InfraWorks程序中放置土地开发项的可用的3D模型的示例
预定义构件库特别有用，例如卫生设施，陆地围栏和障碍物，如图7所示。此外，大多数标准施工机械都可以在施工现场和装配站（工具修复系统，木匠工具箱），混凝土工厂和材料仓库中展示。
6.总结与结论
建筑信息模型（BIM）可以作为实现施工安全管理的主动途径的一个程序，即：“设计安全”。
访问一个相关模型中包含的当前信息，我们可以使用其他项来积极扩展此模型，这将有助于我们提高施工现场的职业安全水平。我们从BIM模型生成的每份文档，无论是几何文档还是非几何文档，都始终是最新的。设计师，承包商或投资者对项目所做的所有更改和评价都将自动包含在我们准备的所有打印输出模板中。因此，BIM正成为管理施工安全的良好工具。在3D模型中准备的一套个人和集体保护措施，可以使设计者与承包商之间更好地进行交流，提供各种保护方案，从而改善施工安全的条件。有了模型，我们可以预测一些威胁并制定程序以预先保护我们免受威胁的侵害。
在施工过程中如有任何疑问，甚至平板电脑都可
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