美国奥本大学基于BIM的施工安全管理.docx

美国奥本大学基于BIM的施工安全管理.docx

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美国奥本大学基于BIM的施工安全管理

案例学习:

美国奥本大学基于BIM的施工安全管理

来源：

JBIM_fall;   作者：

门户翻译组;   发布时间：

2013-05-14;   

 BIMforConstructionSafety:

ACaseStudy 

 案例学习:

美国奥本大学基于BIM的施工安全管理

作者：

AlexBehringer,SalmanAzhar     来源：

JBIM_fall

【门户导读】 施工安全计划的一个关键因素是在危害发生之前能够正确识别其所有发生的可能。

BIM允许项目参与者直观地评估现场条件和识别风险，并提供给他们足够的时间来制定适当的风险缓解计划。

--本文由ChinaBIM翻译组翻译，转载请注明出处。

  施工安全计划的一个关键因素是在危害发生之前能够正确识别其所有发生的可能。

BIM允许项目参与者直观地评估现场条件和识别风险，并提供给他们足够的时间来制定适当的风险缓解计划。

  BIM技术的使用可以将工程安全问题更紧密的和建造计划进行连接，从而提高员工安全系数。

这里提供了一个更加清晰的现场布局说明，同时提供了用于管理和对最新计划和现场状态信息可视化的方法。

BIM的使用还鼓励其他项目的合作伙伴，如设计师、分包商和安全专家，积极参与到风险评估和规划之中。

本文报道了美国奥本大学中，一个正在利用BIM技术进行安全规划和管理的建设项目。

该项目是一个娱乐与健康中心，BIM模型和4D模拟被用来做以下安全计划：

1）塔吊管理;2）防坠落保护;3）应急预案。

其中，4D模拟、3D漫游和3D渲染被用来标识各种危险以及同工人沟通安全管理计划。

图1：

项目3D渲染图

项目信息

业主：

奥本大学设施运维部门

项目经理（工程组）：

Robins&Morton

建筑：

360建筑

造价：

5000万美元

规模：

24万平方英尺（约22300平方米）

交付系统：

CM代理处

开始日期：

2011年10月

预计完成日期：

2013年5月

  360建筑设计公司，总部设在美国密苏里州堪萨斯城，在这个项目中建立了用于沟通和可视化目的的基础BIM模型。

研究小组拿到模型后，添加了一些丢失的设计细节和安全属性来对该模型进行功能增强。

  以下内容描述了基于该BIM模型的安全计划应用：

塔吊管理计划  

  塔吊管理计划的目的是：

1）确定塔吊的回转半径，以确保其同电源线和附近建筑物的安全距离;2）确定哪些员工在哪些时候会使用塔吊。

在这个项目中使用的是双桁架臂的爬行塔吊。

图2说明了塔吊管理计划中钢桁架的布置。

   图中涂色的块状（黄色，橙色和蓝色）用来表明塔吊的回转半径和影响区域。

黄色块状表示塔吊的摆动臂在某个特定的时间可能达到的范围。

碰撞检测可以用来生成塔吊回转半径计划内的任何非钢安装活动的每周报告。

该报告可以在项目定期安全会议中，用于减少由于施工人员和塔吊缺少交互而产生的意外风险。

另外，4D模拟可以用于安全规划建设活动。

图2：

塔吊工作区域和塔吊管理计划中钢衍架的布置

防坠落保护计划

  前缘坠落防护计划的编制是根据OSHA的子标准：

防坠物保护标准来完成的。

两种类型的坠落防护栏杆被建立模型：

固定在第二层（混凝土结构）楼板的2X4木制防护栏和三层及其以上（钢结构）的钢索防护栏。

并遵循高架楼板孔由胶合板覆盖等OSHA中的规定的要求。

  建立坠落防护栏杆构件模型后，这些栏杆就被置于了结构BIM模型中。

在执行此过程中，研究人员通过3D视图能够清楚地识别多个坠落风险，而这些是通过传统2D视频不容易发现的。

这些条件包括尚未建造的楼梯井和天窗等。

因此坠落防护栏杆被放置在这些地方。

这些建立模型的栏杆被分割为不同的区域和层，而分割出的这些部分被导入到Synchro®用来做4D模拟。

4D模拟可以向承包商提供完整且详细的信息，包括安装或拆卸栏杆的地点和日期等。

图3显示了一个典型的栏杆族和其安置在BIM模型中的位置。

图3：

防坠落保护规划中的栏杆系统模型

应急预案计划

  基于BIM的应急预案包括五个子计划，即施工人员的入口/出口；建筑设备和运送路线；临时设施和拖车位置；紧急车辆路线；恶劣天气的预防措施。

从BIM模型中生成的3D动画和渲染用来同工人沟通应急预案计划方案。

图4说明了部分应急预案内容。

图4：

应急行动计划截图：

A）交通流方向；B）救护车到达路径

结论

  很多内部和外部的规划和实施用来验证这项研究的作用。

该项目团队最近完成的第一个周期验证过程中，包含安全构件的集成BIM模型和4D模拟展示给了一个BIM专家组。

专家组给出的三个主要价值点是：

1）改进了施工人员关于安全计划的相互沟通;2）提高了OSHA和业主之间的关于项目安全计划的沟通;以及3）在施工前阶段的与施工安全任务相关的后勤事务处理。

  在接下来的几个月中，项目团队将定期在安全会议中展示BIM模型和相关模拟，并将彻底评估其有效性。

（下页为英文原文）

BIMforConstructionSafety:

ACaseStudy

ByAlexBehringerandSalmanAzhar

Acrucialfactorinconstructionsafetyplanning istoproperlyidentifyallpossiblehazardsbeforetheyoccur.Abuildinginformationmodel（BIM）allowsconstructionstakeholderstovisuallyassessjobsiteconditionsandrecognizehazards,anditprovidesthemsufficienttimetodevelopadequatehazardmitigationplans.

TheutilizationofBIMtechnologycanresultinimprovedoccupationalsafetybyconnectingthesafetyissuesmorecloselytoconstructionplanning.Thisprovidesamoreillustrativesitelayout,whileprovidingmethodsformanagingandvisualizingup-to-dateplansandsitestatusinformation.TheuseofBIMalsoencouragesotherprojectpartners,suchasdesigners,sub-contractorsandsafetyspecialists,tobecomeactivelyinvolvedinbothriskassessmentandplanning.Thisarticlereportsanin-progressresearchprojectwhereBIMtechnologyisutilizedtoperformsafetyplanningandmanagementforanongoingconstructionprojectlocatedatthecampusoftheAuburnUniversity,inAuburn,Alabama.TheprojectisaRecreation&WellnessCenter.BIMmodelsand4Dsimulationsareusedtocommunicatethefollowingsafetyplans:

1）cranemanagement;2）fallprotection;and3）emergencyresponseplans.4Dphasingsimulations,3Dwalk-throughsand3Drenderingsareutilizedtoidentifyvarioushazardsandtocommunicatesafetymanagementplanstotheworkers.

Figure1.A3Drenderingoftheproject

Projectdetails

Owner:

 AuburnUniversityFacilitiesDivision

ProjectManager（ConstructionTeam）:

 Robins&Morton

Architect:

 360Architecture

Cost:

 $50,000,000

Size:

 240,000sq.ft.

DeliverySystem:

 CMAgency

StartDate:

 October2011

ProjectedSubstantialCompletionDate:

 May2013

Thearchitecturefirm,360Architecture,basedinKansasCity,Missouri,developedthebaseBIMmodelofthisprojectforcommunicationandvisualizationpurposes.Theresearchteamacquiredthismodelandenhanceditbyaddingmissingdesigndetailsandtemporarysafetyfeatures.

ThefollowingsectionsdescribetheBIM-basedsafetyplansgeneratedfromthebaseBIMmodel.

Thepurposeofacranemanagementplanisto:

1）identifytheswingradiusofthecranetoensureitssafedistancefrompowerlinesandnearbystructures;and2）identifywhattrade/crewwillbeutilizingthecraneataparticulartime.Onthisproject,twolattice-boomcrawlingcranesarebeingutilizedtopickandplacethestructuralmembers.ThecraneontheNorthsideoftheprojectisa110-tonLink-Belt218HYLABunitandthecraneontheSouthsideisa250-tonManitowocModel999unit. FIGURE2 illustratesthesteeltrussplacementinthecranemanagementplan.

Asdepictedinthisimage,thecoloredmasses（yellow,orangeandblue）areusedtodemonstratethecrane’sswingradiusandzoneofinfluence.Theyellowmasscommunicatesthepossibleextentofthecrane’sswingingboomatanymomentduringaparticularday.Collisiondetectionscanbeutilizedtogenerateweeklyreportsofanynon-steelinstallationactivitiesscheduledtotakeplacewithinthecrane’splannedswingradius,accordingtotheplacementdictatedbytheoverallprojectschedule.Theresultingreportcanbeusedduringasegmentoftheproject’speriodicsafetymeetingstomitigateunplannedrisksduetothecrane’sinteractionwithconstructionpersonnel.Alternately,4Dsimulationscanbeutilizedforsafelyplanningconstructionactivities.

Figure2.Thecraneworkzoneandsteeltrussplacementinthecranemanagementplan.

Fallprotectionplan

ThefallprotectionplanforleadingedgesispreparedaccordingtoOSHA SubpartM:

Fallprotectionstandards.Twotypesoffallprotectionrailingsaremodeled:

2x4woodenrailingsonthesecondlevel（concretestructure）thatareboltedtotheconcreteslaband3/8”steelaircraftcablerailingsonthethirdandhigherlevelsoftheproject（steelstructure）.Holesintheelevatedslabsarecoveredbyplywoodcoveringsandropedincautiontape,asrequiredbyOSHA.

Aftermodelingthefallprotectionrailingcomponents,therailingsareplacedonthestructuralBIMmodel.Whileperformingthisprocess,theresearcherswereabletoidentifymultiplefallingrisksthroughthe3Dviewthatwerenoteasilyfoundwithinthe2Dplanview.Theseconditionsincludedstairwellsandskylightsthatwerenotyetconstructed,sofallprotectionrailingwasplacedattheselocations.ThemodeledrailingsarethensegregatedbyzonesandlevelsandtheresultingrailingsectionswereexportedtoSynchro® fordeveloping4Dsimulations.The4Dsimulationprovidescompletedetailstothecontractorastothelocationanddatethattherailingsaretobeinstalledorremoved. FIGURE3 depictsatypicalrailingfamilyanditsplacementintheBIMmodel.

Figure3.Amodeloftherailingsystemforfallprotection.

Emergencyresponseplan

TheBIM-basedemergencyresponseplanconsistedoffivesub-plans,namelyconstructioncrewentrance/exit;constructionequipmentanddeliveriesroute;temporaryfacilitiesandjobtrailerlocations;emergencyvehicle（s）route;andsevereweatherprecautionstoorientworkerswiththeconstructionsite.The3DwalkthroughanimationsandrenderingsweregeneratedfromtheBIMmodelstocommunicateemergencyresponseplantotheworkers.FIGURE4 illustratespartsoftheemergencyresponseplan.

Figure4.Screenshotsoftheemergencyactionplan.A）Trafficflow directions.B）Ambulancearrivalpath

Conclusion

Bothinternalandexternalvalidationswereplannedandimplementedtoverifytheusefulnessofthisstudy.Theprojectteamrecentlycompletedthefirstcycleofthevalidationprocess,duringwhichtheBIMmodelwithintegratedsafetyelementsand4DsimulationswereshowntoafocusgroupofBIMprofessionals.Thecons ltedmembersdescribedthethreemainperceivedbenefits:

1）improvedcommunicationofthesafetyplanamongtheconstructionpersonnel;2）improvedcommunicationoftheproject’ssafetyplanbetweenOSHAandtheowner;and3）logisticaldetailsofconstructionsafetytasksbeingfullyaddressedinthepreconstructionphase.

Inthefollowingmonths,theprojectteamwilldemonstratetheBIMmodelsandsimulationsinregularsafetymeetingsandwillthoroughlyevaluatetheireffectiveness.