本建筑工程是位于四川省成都市一期的一栋别墅，总建筑面积450㎡，首先使用Revit软件完成建筑的三维构造建模，具体见图1，同时图2、3展示了建筑的南平面图和楼层面图。该建模构造包括了项目中所有的工程情况。具体来说，其建模的内容主要是有：建筑布局，网格，立面，地板布局，门，窗和墙壁，主体结构，阳台情况，屋顶情况，工地情况等，它们能够充分展示出建筑物的位置，大小以及周围的情况。环境甚至是材料的特点等；结构：平板，圆柱，横梁，围护结构等，可以展示出结构的种类，大小甚至是方位；机械：在建筑过程中运用到过的机械，比如塔式的起重机，以显示机械的类型和尺寸。

图1 三维建筑信息模型图

图2 建筑南平面图

图3 建筑一层平面图

同时归纳总结做好的3D模型的相关信息与数据，建造BIM综合的信息数据集，做好各方面工程项目的各层面信息的收集与完善。在项目中的各个参与人员：各个负责单位都可以通过这一综合信息数据库获得己方的工程信数据信息的沟通和共享便于各参加者协助作业以及工作，以确保项目能够完成最佳的目标。通过运用这个三维综合信息数据集，施工单位就可以得到项目施工过程中需要的所有数据。

图4 建筑构件设计参数

最后通过分析建筑施工在重大危险源的各种应用情况，在信息资源整合的过程上得到应用分块信息的种类，从而有力支持了后期的经营和指导。通过分析施工阶段的安全管理总共获得的信息情况，发现这些模型主要有施工一线规划的模型，建筑物主要结构的模型，建筑起重机安全管理模型，高空作业防坠落模型。虚拟施工和碰撞检测等方法在模型和数据上大大支持了应用程序级的施工安全管理。您在施工阶段进行安全管理时可以采用3D和4D模型的视觉呈现功能，进行施工安全管理的过程中运用施工模拟以及碰撞检测等技术。

施工安全管理具体应用

管道与构件之间的冲突和碰撞以及施工空间不满足施工要求等情况常常会发生在将不同领域的三维模型整理成一个完美的碰撞检测模型的时候。从检测成果上来看，设计以及施工的现场采取了变动，避免碰撞或因碰撞造成的安全事故和返工。根据4D手段演练了建筑施工的过程，规避在施工空间中存在的三维碰撞和安全隐患，使得从平面到空间的工程安全管理得到落实。

（1）施工场地规划

在建设项目中，施工过程更加复杂，并且存在更多的三维交叉作业。为了确保在建筑工地和空间内进行施工过程的安全，一定要合理规划计算。施工的现场环境虚拟必须与施工的打算和施工计划相结合。建筑施工中无法替代的工程机械之一就是塔式起重机，但是这种机械特别要注意碰撞和起吊安全事故的发生。因此，在现场时，必须适当对塔式起重机的位置进行合理安放，以达到安全施工，也满足性能方面的需要。

简易的施工现场环境模拟示意图具体见图5。它在虚拟的施工现场情况下反映出建筑材料的堆叠面积，还有建筑物的主要部分以及两台为建筑所需要的塔式起重机。塔式起重机的方位要通过分析起重机的轨迹虚拟从而落实，不能使得塔式起重机之间发生冲突以及碰撞。在完成的三维模型里，施工现场的环境能够看的很清楚，现场的环境信息也能被项目管理的人员全面而又方便地掌握。另外合理布局施工现场能够减少机器之间的矛盾，另外机器损坏工人甚至是机器材料方向的不合理指导安全事故，例如由于基坑边坡上的超负荷而导致的倒塌。假如重大危险源安全隐患存在于施工过程中，也能够通过分级安全区域，从而反馈到现场之中。需要找出危险部位的主要的危险源头，同时控制这一区域中的危险源。而且安全管理的工作能够通过视觉呈现模型来和现场的操作员完成进一步的沟通，施工安全得到协调和保护。

图5 施工场地模拟示意图

（2）施工过程模拟

同时因为施工的空间有限，在建设项目的实际作业进度里，三维交叉作业很多，计划繁琐。使用BIM虚拟施工技术模拟施工过程，以验证施工计划，设计缺漏和进程的规划。使用Revit软件创建的3D模型rvt文件，把文件传出将其另存为nw文件，并使用Navisworks的TimeLiner相结合对施工过程完成模拟，从而检测各种施工过程中产生的冲突，例如机械和结构之间的碰撞，机械工作空间与工人施工作业空间之间的碰撞。

在图6的模型中，我们能够清楚地看到在施工过程中塔吊的进行路线，同时根据测量的工具来得到施工进行过程中机械，机械和结构相互之间的距离，甚至是工作人员的工作空间是否符合安全的需要。通过进行施工模拟，规避了可能发生冲突的施工计划，并且完成了施工模拟，进而不断优化施工的计划，一直到满足安全施工的需求为止。3D模型和4D施工虚拟获得了视觉呈现的现场虚拟效果，管理人员能够在计算机前得到项目的各种情况，方便项目管理人员在施工过程通过视觉信息的交流和沟通，进一步完善施工的计划同时完美分析了施工过程中各种出现的危险情况。

图6 虚拟施工示意图

（3）塔吊施工安全管理

大型而且复杂的项目施工场所一般是多台塔吊一起运行。塔式起重机的安装地点以及行动的领域场所计划十分复杂，更正计划的实施在错误发生的时候同样十分麻烦，这又将形成起重机在施工场所的安全问题。塔式起重机不但得满足建筑的要求，同时也得考虑安全的问题。塔式起重机的安全管理主要是弄清塔式起重机在施工过程的各个阶段的运行轨迹以及回转的半径，从而保证塔式起重机，塔式起重机与建筑结构相互的间距。塔式起重机必须符合相关安全的要求同时也不能产生碰撞。起重机的移动领域经过模拟之后，可以确定在特定建筑区域内摆臂的可能延伸距离甚至是起重机的回转半径包括相关的领域。实时碰撞检测与塔式起重机的施工进度和爬升高度有关。塔式起重机的工作范围根据结果来看在施工前已明确。塔式起重机是及时的风险。

图7是在建造两台塔式起重机期间动臂的施工工作的模拟图。通过塔机运行的4D模拟，合理规划了塔机的工作区域：不仅需要符合施工的相关要求;也要符合施工要求。同时也得避免两个塔式起重机以及安全领域产生冲突。通过4D虚拟创造以及碰撞检查方法找到两个塔式起重机存在的合理的冲突和碰撞间隔，同时模拟起重机的运行的方向与距离，根据合理计划起重机的高度与起重机的运行道路和方向来增加塔式起重机的速度。同时安全事件也会得到避免。

图7 吊臂运行轨迹模拟示意图

（4）临边、洞口防坠落保护

现在很多工人必须在高空完成施工的作业，这主要是因为大型的建筑工程项目建设海拔往往达到几十米，或者几百米。建筑物很有可能在建筑施工作业的时候存在大量的洞口甚至是临时构造出来的临边，在有关工人高空作业进行的时候，极可能会发生坠落伤亡和掉落物体伤人等重大危险源的安全事故。因此如果能够对BIM在高空作业进行细致的应用，采取保护措施，那么将极大的规避了伤亡事故的出现。

施工工作中可能产生坠落事故的地方如图8所示是洞口与临边。细致来说建筑工人和物体比较可能掉落的地方就是门窗的开口，电梯的井道，无栏杆的楼梯以及旁边靠近真空无遮拦的结构等。假如在施工过程中尽早把一切可能发生安全事故的孔洞和边界设置如图所示的安全屏障，则能够有效减少人员伤亡以及物体撞击的发生。

通过运用BIM建模和4D技术包括可视化的作用，从而在3D模型和4D施工进行的不同过程和不同情况里找到可能的安全问题。从而构造一个防碰撞掉落保护的机制，并把它通过结构模型制造出来进行进一步的测试，目的是为了规避高空坠落的可能性，如图9所示，整个过程一切存在安全问题的临边和洞口在模型应用过程中都能够很清晰地找到，再把做好的防护模型归纳到结构模型里从而构造了防碰撞掉落的保护体系。

观察施工环境并且模拟的工作要在实际作业的前面，甄别出重大的危险源。对其方案加其改进或者提前制定好应急措施进行有效控制，规避事故的出现。针对于构造模型，我们能够发现在不一样的位置都有可能的危险因子。

文：孙帮巨（吉林建筑大学）

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