基于BIM技術(shù)房屋建筑工程腳手架施工的安全管理

緒論1.1研究背景及意義隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑業(yè)也得到了全面發(fā)展，并保持了較高的增長水平。建筑業(yè)已經(jīng)從以前的中高層逐步發(fā)展起來。建筑形式具有復(fù)雜性和個性化的特點，這對施工過程提出了更高的要求。腳手架作為一種支撐結(jié)構(gòu)，在施工過程中承受水平和垂直荷載，一旦出現(xiàn)問題，將直接影響施工安全和工程質(zhì)量。一旦發(fā)生腳手架安全事故，其后果不僅會影響現(xiàn)場，還會影響周圍建筑物和生命支持設(shè)施的正常使用。同時，與其他國家一樣，這不僅給國家?guī)砹私?jīng)濟損失，也給整個城市帶來了公共危機，影響了社會安全和穩(wěn)定。因此，對腳手架施工安全應(yīng)用的研究尤為重要[1]。(1)有利于加快腳手架信息施工進程目前在施工現(xiàn)場仍選擇傳統(tǒng)的操作模式，較少使用信息。利用信息化手段可以縮短信息傳遞路徑，加強當(dāng)事人之間的溝通。通過控制系統(tǒng)、門鎖和物聯(lián)網(wǎng)等系統(tǒng)，可以方便施工現(xiàn)場人員和材料的管理，提高鋼管施工效率，減少管理人員檢查不及時等因素，提高效率，外地安全和管理[2]。(2)有助于降低腳手架事故傳統(tǒng)的安全鋼管在很大程度上依賴于現(xiàn)場管理人員和技術(shù)人員的檢查，并從評價和細化指標(biāo)入手，主要涉及腳手架的安裝、使用和拆除等方面。然而，很難保證驗證和驗證過程的連續(xù)性，尤其是在以下情況下：當(dāng)在一些復(fù)雜的荷載區(qū)域很難手動檢測到輕微變形和邊坡，導(dǎo)致安全隱患時，使用信息化施工工具會增加風(fēng)險。在設(shè)計階段，使用BIM軟件模擬現(xiàn)場的危險情況。在施工階段，利用RFID技術(shù)對腳手架的整個施工過程進行實時動態(tài)監(jiān)控。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀關(guān)于腳手架施工技術(shù)研究，而國外研究人員主要關(guān)注事故原因分析、安全研究和設(shè)計等領(lǐng)域的理論研究，國內(nèi)側(cè)重于理論研究一些。ChanS.L研究了腳手架節(jié)點剛度與桿長的相關(guān)性，并介紹了基于長度要求的剛度計算方法[3]。戈德利研究了模型對腳手架剛度的影響，提出節(jié)點半剛度對分析腳手架荷載特性尤為重要[4]。李應(yīng)天等對腳手架及錨桿支架研究機械性能，并驗證了腳手架的整體穩(wěn)定性，為腳手架的設(shè)計安裝提供可靠的理論支持。張云龍等研發(fā)重力監(jiān)測，確定腳手架安全狀態(tài)，用Anasys分析了腳手架，研究了不同類型腳手架的鋼管、鋼管型材和拉伸強度，以確定鋼索和鋼種的相應(yīng)載荷尺寸[5]。伋雨林涉及力輸運和腳手架荷載特性的研究，給出了腳手架支持和簡化的努力算法[6]。H.Zhang等人研究了節(jié)點剛度、載荷偏心度、初始幾何缺陷、應(yīng)力對流動性的影響等多種不確定因素，對腳手架系統(tǒng)的可靠性，分析了腳手架系統(tǒng)故障模型中各種隨機變量對結(jié)構(gòu)強度變異的影響[7]。目前，只有少數(shù)應(yīng)用信息化保障腳手架安全的案例仍然是傳統(tǒng)的管理方法。在腳手架的信息化施工方面：Huang和其他人研究了用一個控制機制來監(jiān)測腳手架桿內(nèi)力的可能性，比較每一種內(nèi)應(yīng)力和最大應(yīng)力，確定腳手架的安全性[8]。1.3論文的研究內(nèi)容(1)在分析信息化技術(shù)現(xiàn)狀和腳手架安全研究的基礎(chǔ)上，建立文章的研究框架，確定文章的目的、意義和內(nèi)容；(2)腳手架安全與信息化措施應(yīng)用分析，主要研究腳手架施工的施工要素及存在的問題，腳手架信息化施工可行性研究；(3)針對腳手架施工中存在的問題，解決腳手架施工中存在的問題，采用信息通信技術(shù)作為建立信息施工體系的手段，為促進應(yīng)用奠定堅實基礎(chǔ)施工中的信息化；(4)詳細介紹了腳手架運行階段用于信息施工的方法和主要控制點，確保實現(xiàn)監(jiān)測預(yù)警和預(yù)防事故的目標(biāo)；(5)結(jié)合腳手架具體案例，驗證了信息化腳手架施工的可行性，鋼管林信息施工的應(yīng)用價值和經(jīng)濟社會效益。分析了其還存在的不足和不足，分析了今后工作的前景。2腳手架施工技術(shù)分析腳手架主要由三個主要組成部分組成：緊固腳手架、型鋼支架和墻體連接件。在腳手架上鋪設(shè)腳手架時，一般條件與普通腳手架相同。在鋪設(shè)腳手架時，必須嚴(yán)格遵守建筑企業(yè)制定的規(guī)則和鋪設(shè)腳手架的規(guī)則[11]。在鋼架頂部鋪設(shè)腳手架時，腳手架高度應(yīng)小于24m，而在較高的外殼下，可分為多個部分，然后按分區(qū)順序執(zhí)行操作。預(yù)埋在腳手架底部的距離應(yīng)根據(jù)腳手架的高度和實際情況進行調(diào)整，但小于15米，在腳手架鋪設(shè)過程中，應(yīng)保證施工安全穩(wěn)定。2.1腳手架的施工要點施工前，施工人員和管理人員必須認真研究施工現(xiàn)場和施工現(xiàn)場周圍的環(huán)境，充分了解施工現(xiàn)場可能對腳手架施工產(chǎn)生嚴(yán)重影響的當(dāng)?shù)貧夂蚝偷刭|(zhì)條件，使這些因素在分析和預(yù)測時足夠合理，并對可能出現(xiàn)的問題做出明智的決策和采取預(yù)防措施，在開工前必須最大程度地消除各種因素對懸掛腳手架施工的不利影響。在腳手架施工過程中，在保證腳手架質(zhì)量可靠的前提下，必須選擇最佳的工藝和工藝，以降低腳手架施工成本，提高施工效率。2.2腳手架的施工順序當(dāng)腳手架通常用于高層建筑項目時，腳手架通常分為三個階段：第一階段是為懸掛和懸掛支柱部件提供可靠的固定和固定。腳手架按一定順序豎直并與基礎(chǔ)固定后，拆除接地棒，然后放置在兩個支架之間，用按鈕固定。緊固工作完成后，需要測量相對桿件的垂直度和橫向桿件的水平度，但垂直線和水平線不足以及時使用調(diào)整工具，使腳手架懸掛和目視安裝符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，然后將鉸鏈安裝在螺栓上，螺栓扭矩必須達到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，達到45-55n，這將導(dǎo)致腳手架的主要施工環(huán)節(jié)。然后根據(jù)該樣本，根據(jù)地板和腳手架下的垂直安裝完成第一階段過渡。第二階段檢查腳手架安裝的各個環(huán)節(jié)，及時解決腳手架安裝過程中出現(xiàn)的問題，確保立柱的垂直度和橫梁的水平度，以平衡整個腳手架的荷載，防止緊急操作。3腳手架施工技術(shù)存在的問題及原因3.1腳手架施工技術(shù)存在的問題本文將系統(tǒng)地論述腳手架施工過程中存在的問題，傳統(tǒng)的腳手架施工方法更為廣泛，但在施工過程中容易出現(xiàn)問題，如當(dāng)工人沒有接受職業(yè)訓(xùn)練或沒有工作許可證，容易出現(xiàn)工程問題或安全問題，與腳手架施工相關(guān)的問題有以下這些情況：(1)設(shè)計階段的問題：由于每個項目都是一次性的，需要在腳手架設(shè)計階段重新設(shè)計。傳統(tǒng)的二維圖紙設(shè)計容易出錯，如主體結(jié)構(gòu)及其自身的腳手架在安裝過程中容易遇到，成品設(shè)計未進行優(yōu)化分析[13]。這些都是傳統(tǒng)腳手架不可避免的情況。更重要的是，在設(shè)計階段未能按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計可能會大大增加風(fēng)險的可能性。(2)安裝階段存在的問題：在安裝階段，沒有檢查原材料的質(zhì)量、尺寸和原產(chǎn)地證書，沒有充分準(zhǔn)備和統(tǒng)計材料的使用情況。安裝前缺乏視覺重疊，導(dǎo)致技術(shù)交底不清，缺乏動態(tài)模擬森林分析，操作人員容易出現(xiàn)不規(guī)范操作。(3)使用階段的問題：在使用過程中，管理人員、操作人員和框架的狀態(tài)受到監(jiān)控，而沒有事先通知安全因素，一旦發(fā)生事故，后果無法預(yù)測。傳統(tǒng)的施工現(xiàn)場門禁管理相對薄弱，沒有具體的功能來禁止外籍員工的身份識別。在施工現(xiàn)場很容易混合，導(dǎo)致施工現(xiàn)場混亂。(4)拆卸階段的問題：在拆卸腳手架時未按法定要求進行的建筑工程，例如全部或多次拆卸結(jié)構(gòu)，正因為如此，腳手架整體穩(wěn)定性不足，可能導(dǎo)致整體坍塌，拆遷地點較為混亂，未對建筑工人和腳手架進行動態(tài)控制和識別；被拆除的腳手架沒有歸類放置。3.2腳手架施工技術(shù)存在問題的原因分析3.2.1腳手架設(shè)計階段的施工分析腳手架支柱是垂直荷載的基本構(gòu)件。必須根據(jù)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)評估縱柱的間距、高度、橫向臺階和臺階。同一水平面上的對接扣數(shù)量應(yīng)符合要求，最好相互布置。這是腳手架設(shè)計的最基本要求，必須符合標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計涉及到施工過程中鏈接數(shù)量不足或過早刪除鏈接可能導(dǎo)致墻體整體失穩(wěn)。由于墻體總荷載發(fā)生偏差等危險情況，造成框架結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的變形[14]。腳手架設(shè)計階段控制是保證施工順利進行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和做法進行設(shè)計。但現(xiàn)實情況下，一些建設(shè)單位對這個環(huán)節(jié)沒有引起足夠重視，在施工過程中采用了傳統(tǒng)的粗放式管理方法，對工程本身的分析研究不足，導(dǎo)致工程施工存在一定隱患。因此，設(shè)計人員在設(shè)計時應(yīng)確定相關(guān)數(shù)據(jù)，合理設(shè)置墻體的數(shù)量和位置，使腳手架整體更加穩(wěn)定和安全。3.2.2腳手架安裝階段施工分析在施工過程中，一些在施工期間的承包者沒有按設(shè)計要求鋪設(shè)[15]。這些問題主要是由于各級領(lǐng)導(dǎo)不力，缺乏適當(dāng)?shù)谋O(jiān)督。用于鋪設(shè)腳手架的材料在建筑工程中也有發(fā)生，它們不符合要求主要有兩個原因：一是材料質(zhì)量，供應(yīng)商提供的材料本身是有問題的，其次，在進入現(xiàn)場時缺乏控制會導(dǎo)致材料類型或質(zhì)量問題，造成腳手架事故。3.2.3腳手架運行階段施工分析隨著建筑工程的快速發(fā)展，大部分的腳手架鋪設(shè)和開發(fā)階段交替進行，在這兩個階段發(fā)生的事件最多，安全問題。此外，在涉及安全的意外中，亦會出現(xiàn)大規(guī)模的安全事件，不但會損害雇員的安全，但也造成了巨大的經(jīng)濟損失。出現(xiàn)問題的主要原因如下：在施工過程中，由于施工方不僅在一個單位內(nèi)，而且在一起流水作業(yè)，有時可以相互影響，也可以同時為腳手架工作。首先是農(nóng)業(yè)工人，當(dāng)他們結(jié)合多種工作時，他們幾乎不考慮腳手架的最大負荷，只完成他們的任務(wù)。在工作過程中，腳手架不僅對人的負擔(dān)更大，而且對材料的負擔(dān)也更大。當(dāng)濃度、線荷載和表面荷載達到腳手架容許極限時，就會發(fā)生崩塌事故。這是因為操作員缺乏這方面的相關(guān)知識和知識，不了解什么是負載集中的理論知識，線性負載和表面負載。此外，管理人員沒有對當(dāng)?shù)氐那闆r和工人的工作進行有效的管理，指出管理人員在技術(shù)設(shè)計時沒有意識到業(yè)務(wù)任務(wù)，說在施工開始前，還沒有對他們要報告的相關(guān)問題進行理論培訓(xùn)。3.2.4腳手架拆除階段施工分析腳手架建成后，應(yīng)當(dāng)拆除清理，并嚴(yán)格按照施工單位制定的工程進行拆除。在清拆過程中，一些工友為了追求快速、整體、整層拆卸墻壁、剪刀、板材等堅固構(gòu)件，不需要有秩序地拆卸，按照施工設(shè)計組織的要求，很容易發(fā)生局部或完全坍塌，可能危及操作人員的生命安全，以及財產(chǎn)損失。在施工現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)類似情況，缺乏專業(yè)化教學(xué)、相關(guān)理論知識和重視；二是傳統(tǒng)鋼管林建設(shè)實行粗放經(jīng)營，施工人員自身不安全意識不強，群體不認真，這可能導(dǎo)致工程事故發(fā)生。為了避免這類事故的發(fā)生，必須精簡腳手架的施工，使管理人員和經(jīng)營者能夠在工作場所進行有序施工。4腳手架施工技術(shù)案例分析根據(jù)信息技術(shù)在腳手架施工中的應(yīng)用程序及相關(guān)細則，對其進行了詳細的闡述和分析。本章重點介紹了BIM技術(shù)、intranet、大數(shù)據(jù)、云計算、云存儲等信息技術(shù)在鋼腳手架安全實例應(yīng)用研究中的應(yīng)用，總結(jié)了當(dāng)前信息應(yīng)用的優(yōu)勢，找出了不足之處，為信息在實際工程中的應(yīng)用提供了有效的建議。4.1BIM技術(shù)簡介BIM自進入我國至今在建筑項目的規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營以及管理方面都受到了極大的關(guān)注和發(fā)展。經(jīng)過14年的發(fā)展，BIM技術(shù)已經(jīng)深耕與我國的建筑行業(yè)。隨著技術(shù)的進步我國也是很多大型的建設(shè)項目進入了BIM技術(shù)應(yīng)用的第一梯隊，例如08奧運會時奧運村建設(shè)中BIM的規(guī)劃和材料的信息管理應(yīng)用。在那時此技術(shù)只能對大型的建設(shè)項目進行開展，應(yīng)用范圍非常有限。如今，BIM技術(shù)的蓬勃發(fā)展其應(yīng)用范圍也不僅拘泥于大型建設(shè)項目，但是要實現(xiàn)BIM技術(shù)在全國的應(yīng)用還需要很多時間去積累沉淀[16]。BIM技術(shù)的快速發(fā)展與政府部門對該技術(shù)的支持密切相關(guān)。2011年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，明確指出：“加快Bim等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用，促進Bim技術(shù)與設(shè)計的結(jié)合[17]。4.2腳手架工程概況4.2.1腳手架工程簡介本工程位于甘肅省蘭州市東崗東段，主體地上34層，層高2.9米，高108.7米。該工程包括47個相鄰的立交橋 (LZC10型)(其中24個固定位置、19個移動位置)、21套2.4m黏性提升腳手架(1套提升橋)、5張網(wǎng)，1套品種)，8套2.2m黏性提升腳手架，7套2.0m黏性提升腳手架(其中兩套沒有網(wǎng)格)，26套1.8m黏合劑提升腳手架(2套5個無網(wǎng)格網(wǎng)格網(wǎng)格，3套無網(wǎng)格樣式)，3套1.6m黏合劑提升腳手架。主體從四樓預(yù)置，五樓，鋪板后，從懸掛開始，采用13.5米高度5層，主體高度覆蓋4.5層。圖4.1附著式腳手架正立面和側(cè)立面布置示意圖4.2.2腳手架組成結(jié)構(gòu)連接腳手架(lzc10型)主要由塔導(dǎo)塔、主框架、腳手架構(gòu)件、吊裝、防坡、控制等組成。D.腳手架單元由骨架焊件、管板、支架、剪刀支架、室外鋼絲網(wǎng)、預(yù)埋板等組成。這些積木為工廠模型，可折疊，便于運輸，打開的艙口可以組裝和懸掛。圖4.2和圖4.3分別是橋臺和節(jié)點的示意圖。圖4.2附著式腳手架示意圖圖4.3連接機位后附著式腳手架示意圖4.3信息化技術(shù)在腳手架中的實際應(yīng)用BIM技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、云存儲等信息技術(shù)集成的平臺，在工程項目中很少使用。以蘭州A工程為例，將鋼管分為四個子系統(tǒng)，即設(shè)計階段、裝配階段、使用階段和拆除階段。本次的BIM技術(shù)主要運用在蘭州A工程手腳架中的設(shè)計階段。4.3.1設(shè)計階段根據(jù)以上試驗結(jié)果，腳手架設(shè)計不合理，需要進一步改進設(shè)計。深化設(shè)計后，在懸掛模型的三維建模中驗證主體結(jié)構(gòu)的腳手架模型，以驗證是否存在碰撞問題。如圖4.4所示，審計未發(fā)現(xiàn)與其他問題相矛盾的問題。圖4.4部分腳手架優(yōu)化分析后模型圖4.3.2搭設(shè)階段腳手架安裝前必須做好準(zhǔn)備工作。首先，必須建立腳手架材料在設(shè)計階段的使用評價模型。并對工程中使用的每批木材進行檢查，符合標(biāo)準(zhǔn)。組裝過程中，應(yīng)按照所附工具要求的順序進行組裝。已采取以下措施：首先，懸掛式腳手架踏板與導(dǎo)軌連接，踏板與外導(dǎo)軌連接。采用M16×65mm螺栓與固定腳手架支架及腳手架欄桿連接。裝配完成后，附著式腳手架在懸架前的附著力中，檢查嵌入式傳感器芯片和此類信息組件的正確性，作為相機和相機，防止任何問題，如果有損壞的信息組件，必須及時使用計算機化平臺報告更換情況.同時，在吊裝的同時，使用控制信息系統(tǒng)檢查架體穩(wěn)定性，作業(yè)人員和管理人員是否安全，以及如果收到安全警告信息，應(yīng)停止安裝，找出問題的原因，修復(fù)后，繼續(xù)吊裝。在這個項目的過程中，懸掛裝配時會出現(xiàn)安全警告，檢查后發(fā)現(xiàn)架體接頭處有一個松動的螺栓，處理完成后，檢查所有其他各處。4.3.3使用階段在腳手架吊裝設(shè)施的作業(yè)過程中，由于現(xiàn)場人員眾多，現(xiàn)場復(fù)雜混亂，作業(yè)階段不僅有木腳手架。為了避免這種情況，本課題重點關(guān)注本階段前幾章提出的主要控制問題，特別是本項目現(xiàn)階段的智能門禁、位置控制和信息控制：智能輸入：在施工現(xiàn)場出入口安裝智能系統(tǒng)，可將現(xiàn)場員工數(shù)據(jù)提前輸入中央數(shù)據(jù)庫。因此，本實用新型避免了施工現(xiàn)場混入外來工人，也避免了工人不允許按規(guī)定攜帶防護裝置。安裝“智能”禁止系統(tǒng)后，操作人員不得按要求攜帶防護用品，外國人不得進入工作崗位。外國人入境時，會自動識別與中央數(shù)據(jù)庫不一致的信息，防止他們進入施工現(xiàn)場，降低施工現(xiàn)場的安全風(fēng)險。是的，合理的門系統(tǒng)還可以設(shè)置施工人員是否不能進入施工現(xiàn)場。如果沒有，門將自動打開，以便他們進入；如果沒有，建議準(zhǔn)備適當(dāng)?shù)姆雷o材料?，F(xiàn)場控制：施工現(xiàn)場所有人員應(yīng)在展臺上安裝安全裝置、起重裝置和安全裝置，以及現(xiàn)場觸摸水晶和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)施。員工應(yīng)隨時隨地安裝和控制懸掛式腳手架。利用海量數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)，將收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒霐?shù)據(jù)庫，對一些不安全行為進行分類和分析，預(yù)警系統(tǒng)用于警告任何相關(guān)人員和非專業(yè)人員，他們可以盡快離境。安全預(yù)警：現(xiàn)在高樓大廈越來越多，但安全要求越來越嚴(yán)格。一旦發(fā)生事故，后果不堪設(shè)想，在附著式提升架的安裝、吊裝和施工過程中，高度下降和落物區(qū)域均在附著式提升架下方18m以內(nèi)，為防止無關(guān)人員進入危險區(qū)域，在現(xiàn)場施工前，實施專項安全防護，并納入監(jiān)測和識別范圍，本工程采用BIM軟件模擬不安全區(qū)域的程度，提前做好警示和防護措施。4.3.4拆除階段在腳手架搭設(shè)階段，操作人員和管理人員將在腳手架搭設(shè)過程中得到放松，要求操作人員按照施工組織設(shè)計中的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)拆除腳手架，并做好拆除準(zhǔn)備。應(yīng)在信息平臺上舉行視頻會議和視頻披露，以便移除所附腳手架的內(nèi)容，明確拆除人員的職責(zé)，隨時監(jiān)控所附起重設(shè)備的穩(wěn)定性和人員的安全。拆除時必須先拆除上部，連續(xù)跨距寬度不得超過三跨，以免框架過重，在吊裝過程中不能移動。用塔吊吊起待拆部位的框架，然后將待拆部位與主樓之間的所有螺栓分離，最后拆除被拆部位，上部拆除后，下部必須拆除；連續(xù)跨度不得超過三跨；拆卸方法與上部相同。最后。拆卸件與下機架分離時，拆除時必須將獨立件預(yù)先放置好，并垂直擰緊塔吊，確保塔吊使用的鋼絲件均勻涂抹，然后進行分離工序。在分離過程中，操作員應(yīng)在非分離框架處。操作過程中拆除框架的操作人員不得在拆除現(xiàn)場，應(yīng)確保提升鋼絲繩完全連接，并從建筑物內(nèi)部穿過墻壁拆除螺栓螺母。拆除起吊部分前，必須保證塔吊使用的四根等長鋼絲繩上的力平衡，防止框架從主體部分向后傾斜。同時，立繩系在三腳架的中下部。起吊后，操作人員將車架拉出建筑物，防止車架劇烈擺動。如果車架距離建筑物約5至7米，可將牽引繩脫開，將脫開的車身安全吊起至預(yù)定位置。結(jié)論隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)的應(yīng)用給建筑業(yè)的管理帶來了很多新鮮血液。隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對信息的需求越來越大。介紹大數(shù)據(jù)、云計算、云存儲等信息技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)腳手架