1、 分 类 号 学号 M200972997 学校代码 1 0 4 8 7 密级 硕士学位论文 基于 BIM 的 地铁施工空间安全管理研究 学位申请人 ： 陈丽娟 学科专业 ： 工程管理 指导教师 ： 骆汉宾 教授 答辩日期 ： 2012 年 01 月 12 日 A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Engineering Research on space safety management based on BIM in Metro Constructi
2、on Candidate: Chen Lijuan Major : Construction Management Supervisor: Prof. Luo Hanbin Huazhong University of Science & Technology Wuhan 430074, P. R. China January, 2012 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到
3、本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保 密 ，在 _年解密后适用本授权书。 不保密 。 （请在以上方框内打 “”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘 要
4、我国地铁工程建设正处于高速发展时期，地铁的建设将极大的缓解城市交通压力 。 然而 ，随着全国地铁建设规模逐步增大， 地铁工程施工安全事故 频发 ，引起社会负面影响较大。 由于地铁项目 施工地点、施工内容、施工作业时间的 相互交错 ，容易导致不稳定且 难以协调的 状态 。因此需要采用信息 技术 构建 地铁 施工时间及空间模型， 施工现场进行空间安全管理 。 本文首先分析了地铁事故 种类及其 成因， 指出 地铁这种大型复杂工程 应该在施工前以及施工过程中在空间和时间上对现场情况及时全面的管理，并 提出引入 BIM技术 集成地铁工程地理位 置、工程地质条件、周边建筑物及地下管线的分布特点、工程设计方
5、案、施工工法、现场施工人员和机械行为等多因素综合影响。 然后经过文献阅读分析以及 BIM 技术应用案例学习，提出应用 BIM 技术 应用于施工空间安全管理的方法及其 主要技术路线。最后通过 BIM 技术具体在 某 地铁项目应用，分析实际应用效果评价。 本文 为管理者 构建了直观的空间安全管理方法，为指导地铁工程施工安全展开提供了直观了解的平台，对确保地铁工程施工安全具有重要意义。 关键词 ： 地铁工程 施工安全 空间管理 BIM 可视化 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract Metro construction in our country is in rap
6、id development, which will greatly ease the pressures of urban traffic. However, with gradually increasing construction scale of Metro subway in China, frequent accidents aroused negative impact in society. the time-space intersecting of construction sites, construction activities, construction dura
7、tion makes it particularly difficult to coordinate unstable systems.Therefore information technology is requires to construct the time and space metro construction mode for space safety management of construction site. This thesis first analyzes metro construction accidents and their causes, then co
8、nclude the difficulty in the pre-construction and construction on-site without delay due to a lack of time-space model. And then use BIM technology to integrate geology condition, geographical location, surrounding buildings and underground pipeline distribution, engineering design, construction pla
9、n, personnel and machinery path on-site and other factors.Second, addresses main method of space safety management based on BIM technology in construction.Finally, introduce BIM application in Wuhan Metro project and its evaluation. This thesis construct an intuitive approach to space security manag
10、ement for managers, and he provides a platform for metro engineering construction safety through an intuitive understanding to ensure the Metro construction safety of great significance. Keywords: Metro Construction Safety Space Management BIM Visualization 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 III 目 录 摘 要 (I) AB
11、STRACT (II) 1 绪论 (1) 1.1 研究背景及意义 (1) 1.2 国内外研究现状 (5) 1.3 技术路线及主要 研究 内容 (9) 2 施工空间安全管理 (12) 2.1 施工空间管理理论 (12) 2.2 施工空间冲突管理 (14) 2.3 施工空间安全管理方法 (17) 3 BIM 的研究与应用 (19) 3.1 BIM 的产生与发展 . (19) 3.2 BIM 的概念及信息交互标准 . (21) 3.3 BIM 技术在施工空间管理中的应用优势 . (22) 4 基于 BIM 的 地铁施工空间安全管理 方法 (24) 4.1 BIM 建模技术 . (24) 4.2 4D
12、 虚拟施工技术 . (26) 4.3 空间冲突检查 (28) 4.4 安全区域识别 (30) 5 工程 案例 (32) 5.1 项目背景 与研究方法应用 (32) 5.2 应用效果评价 (39) 6 结论及展望 (40) 6.1 主要研究 结论 (40) 6.2 需 进一步研究的问题 (42) 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 IV 致 谢 (43) 参考文献 (44) 附录：作者攻读学位期间发表论文及参与科研 项目 (48) 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪论 1.1 研究背景及意义 随着 城市经济发展以及 交通运输量持续 增大， 带来 环境污染、 交
13、通拥挤与能源危机等 众多 问题， 因而如何让 缓解交通压力 ，大力 发展城市公共交通 成为 当前 全球各 大城市迫切需要解决的问题。 地铁在不侵占地面交通的前提下还具有以下优势：运输量大 ， 相对于地面公共汽车而言 地铁的运输能力要大 7-10 倍 ，且地铁无污染、运行 速度快 、 准点运行几乎 不受气候和道路影响 、 乘坐 舒适 、 便利、 安全 、 人防结合 。地铁在许多城市交通中己担负起主要旅客运输任务 。 地铁的 大规模建设给经 济发展带来强烈推动的同时我们也应该看到其带来的工程安全问题。随着全国地铁 工程 建设规模逐步增大，地铁施工安全事故在 上海、 广州、 深圳、 北京等城市时有发
14、生 1。 据初步统计 ： 从 2001 年至 2006 年 间， 我国及周边国家和地区共发生 24 起地铁施工安全事故 l492，造成 社会负面影响较大。 鉴于地铁项目投资大、建设周期长、涉及面广，数据和信息处理的工作量大等特点，使得建设过程中稍有不慎，就有可能造成工程拖延、质量隐患、甚至导致安全事故。 为减少安全事故的发生，从空间的角度来对项目安全进行管理。传统的网络计划无法完整表达 实时建设状态 。 由此，迫切需要有一个科学高效的安全 集成管理方法 对工程项目实行系统的、全面的、现代化的管理，以 BIM为核心的安全管理应运而生。运用基于 BIM建筑信息模型的虚拟建造可视化技术，支持地铁建设
15、信息化需要，为管理层提供全面、及时、准确的进度、安全、风险等重要信息，使管理层决策科学化、信息化、标准化、自动化的信息集成系统提高了生产效率，为工程降低风险，对地铁工程现场安全具有重要意义。 1.1.1 地铁事故特点 要研究地铁现场施工安全首先要了解地下工程的特点、地铁事故的归类、成因及其改进方法。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 地下工程安全 管理具有以下特点： 1、 施工 空间 环境 复杂 地铁施工现场 堆放大量堆积的建筑材料，多种施工机械工具 ， 大量 的施工人员以及 地上、地下多层次 垂直方向 及 水平方向 的作业 空间 。 密集临近的高楼大厦，还有地下大量的市政管
16、网，与 地铁施工现场外大量的行人和车流 只是一墙之隔 ，组成了全方位立体交叉体系。 2、 工程组织体系上 组织因素 由于地铁车站施工进行多个专业、多各施工标段承包的管理体制。 施工地点、施工 方案以及施工作业时间的交错 进行 ， 不同承包商或多个标段施工人员同时进入现场分别组织作业， 导致了 不稳定的且 难以协调的 施工状态 。 3、 复杂 的施工队伍 施工企业为了能够集约化管理， 采用层层分包， 许多 劳务 承包 公司或专业 施工团队整体 规模小， 人员流动性很大，施工 质量不稳定， 特别是安全意识薄弱 ， 导致了 项目 施工安全管理上的缺陷 。 同时 ，由于在采用 大量不同地区、 没有安全
17、 施工 观念的 并且 未受到 施工安全 培训的临时 施工人员 以及 较低文化 素质 ， 进一步 给地铁车站 这类 高危险性的施工 活动 带来 许多 不稳定因素。 4、 施工工艺复杂、土质情况复杂，且不确定性较大 由于地铁施工作业空间毗邻街道及周边建筑物，为防止坍塌事故 保证地下基坑开挖以及地下水位控制在设计水位以下 ，需加强现场安全控制 ，如加强监测以及数据实时分析。 通过先进的技术手段提前预警可能发生的危险。 1.1.2 地铁工程安全事故分类 根据 企业职工伤亡事故分类标准（ UDC658.382GB）， 统计 了 地铁事故中发生频率较高的事故类型， 其余 事故统一归类为 其他伤害。 将最近
18、 10 年的 地铁安全 事故进行统计分析， 如图 1-1 所示事故 分布情况，地铁建设中发生频率最高的一类事故 是地铁坍塌事故达 到总事故率的 66%，且一旦发生带来的后果严重，是需要重点防范华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 3 的地铁事故 。除坍塌事故之外，火灾、机械伤害和物体打击是另外 3 类发生频率较高的事故 3。 坍塌66%机械伤害10%物体打击6%触电、爆炸、中毒、火灾7%其他 10%图 1-1 地铁事故类别 事故成因分析 如下： 1、 现场 施工人员素质 较低 2、 建设行业 秩序混乱 3、 建设 安全法制不健全 4、施工机具质量不合格 5、 施工操作 违反安全规程
19、6、 防护设施不齐全 7、现场安全管理混乱，安全措施执行不利等 除了 2、 3等管理组织上因素，其余 事故的产生 都与施工现场设备、人员、机械、材料的等现场安全管理有关 。 由于 每个施工项目都 构成 一个 动态的 复杂系统 ,各项空间上和时间上交叉作业多 , 由施工现场空间 时间安排与现场 布局 的 冲突 , 引起 工序之间的空间碰撞等危险 状态时有发生 , 甚至 引发 安全事故。因此有必要在时间和空间上对现场施工安全状态进行全面控制，以提升地铁项目施工安全管理水平 。 如 表1-1所示 ， 根据事故类型、事故成因提出针对性的改进办法。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 4 表
20、 1-1 地铁安全事故成因分析及改进办法 类型 描述 原因 改进办法 坍塌 坍塌事故就是 建筑物 、堆置物、土石方等因设计、 摆放 、 堆置或不合理 施工 而 引发 倒塌造成伤害的事故， 包括 未能控制 地下水位。 违反安全操作规程。防护设施不齐全。对周围环境分析不全面，施工期结构计算不准确，场地材料布置不合理。 及时获取实时监测数据分析结果并反馈于模型哪些区域不可进行相应施工活动。 机械伤害 主要指 水平、 垂直运输机械或钢筋加工机具 、混凝土搅拌 机 、木材加工等 操作者或相关人员由于 机械设备 操作造成的伤害 。这类事故占事故总数的10左右。 建筑施工从业人员素质不高。违反安全操作规程。
21、机械设备使用不当，空间管理不够 加强安全培训以及机械设备使用培训以及安全空间管 理。 物体打击 施工中部分的或全面的交叉作业， 造成上下施工空间在平面上的重叠，下部施工人员因此 上部施工状态影响 ，物体打击是建筑施工中的常见事故， 防护设施不齐全。 现场安全管理混乱，安全措施执行不利。安全范围不明，施工现场布置不到位。 模拟施工检测可能发生的空间冲突，分类这种冲突，判别其可能产生的后果，并消除这种冲突。 用火用电 触电、爆炸、中毒、火灾主要是在进行特种工序施工或 机械设备对操作者或相关人 员的伤害。 建筑施工从业人员素质不高。违反安全操作规程。机械设备使用不当，缺乏相应安全培训。 加强安全培训
22、以及机械设备使用培训。 现有的安全管理多采用现场巡视的方法，信息的上传下达多要通过很多步骤，而且由于缺少形象进度导致问题部位不明却，难以在施工前以及施工过程中对施工现场情况及时全面的了解。 且施工项目工程是一个 动态 的 复杂 系统 ,各种工序交叉作业较 多 , 由施工现场空间 与时间安排的 冲突 , 导致 不安全状态 的发生 甚至 是 安全事故 的发生 ， 为 全过程的 安全管理埋下了隐患。 针对地铁这种大型复杂工程可能引起的安全问题 ，提出引入 BIM（ Building Information Modeling 建筑信息模型） 技术，它能够把科学数据，包括测量获得的数值、图像或是计算中涉
23、及、产生的数字信息变为直观的、以图形图像信息表示的、随时间和空间变化的物理现象或物理量呈现在研究者面前，以便观察、模拟和计算。是在开放的工业标准下对设施的物理和功能特性及其相关的项目生命周期信息的可华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 5 计算、可运算的形式表现，从而为 信息的输入、分析、提取、输出 提供支持，以更灵活的处理数据 。 BIM建筑信息 是一个附加很多工程信息的模型数据库，而 并非是 AutoCAD中用于渲染或动画制作的计算机实体造型， 它 存储了 工程 设计方案的全部几何信息和相应的全部工程技术信息。由于基于 BIM的模型包含三维几何信息，附加时间因素后可实现施工过程可
24、视化，将模型的形成过程以动态的 3D方式表现出来， 从而使管理者在建设活动开始之前 看到建筑随时间变化的图形模拟，而且能对整个形象变化过程进行控制与优化。 表 1-2 BIM 主要技术应用及研究目的 BIM技术应用 主要内容 研究目的 1、 虚拟施工 使项目的管理者了解项目各阶段的实时 进度 状态。 提供直观的展现方式，为后续研究提供基础 2、空间冲突管理 静态检查设计冲突，动态模拟各工序随进度变化的空间需求。 减少物体打击、机械伤害 3、危险区域分级 对区域的危险程度进行划分管理，并以红、橙、黄、绿四种颜色来将相应评价结果描述区域危险程度以指导施工。 减少坍塌事故 4、安全培训 在先期虚拟环
25、境中认识、学习，特种工序施工方法、现场用电安全培训以及地铁项目中大型机械使用等方面培训 减少触电、爆炸、中毒、火灾 如表 1-2所示应，用 BIM技术的核心在于对施工现场布置、安全培训、时变结构安全分析、时空冲突管理、进度优化、人员培训等方面进行改进，以减少因为施工管 理引起的地铁安全事故，协助项目施工安全集成管理，进一步提高地铁施工现场安全水平。本文针对地铁工程的特点引用 BIM技术，重点研究 BIM在施工安全管理方面以研究对应安全事故问题。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 国内外 施工 可视化 安全管理研究 空间安全管理的实现需要可视化技术的支持，以描述物体的三维物理空间参数华 中 科
26、 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 6 及路径，国内外学者对于可视化技术在事故安全方面的应用已有以下研究： 1、安全事故模拟 由于 在实际施工中现场 施工情况 的复杂性，导致难以预料 安全事故 的 发生。利用虚拟现实 技术 ， 通过 在虚拟现实的环境中 对各种 可能组合工序 发生过程及可能造成的后果 进行模拟。 对于 高空 坠物 问题，可以 提前 在虚拟现实中 对下落的情况进行模拟， 输入下落过程中的方向、 回弹 轨道 等 因素 ， 还可以测试 被碰撞物的运动轨迹，得出各种 碰撞造成的危害 ， 采取相应措施 4。 在建筑施工中， 建筑施工安全问题常常具有不可预见性，导致 事故发生的原因多种多
27、样 而且 发生的地点千差万别 ， 为了找出 事故发生过程及可能导致的后果 ，可以 利用工程仿真 系统在虚拟现实的环境中 预先进行 模拟 5。 2、 建筑 施工方案预演 通过虚拟现实技术 对 施工进程进行模拟， 设置应急处置优先级、危险程度、人员安全疏散等做出 判断 。当 安全事故发生时 启动 设置 相应的预案 ，包括安全 防护措施，人员 疏散 路线 引导 ， 提高 求生方式的成功率 6。 在建筑安装中，对于可能存在的高空坠物，在相应的部位设置警示标志或架设安全网在存在消防隐患的地方，应留有足够的安全通道并配备必要的消防 设施。脚手架的架设不妥可能导致的后果等能够通过虚拟现实模拟出来 ， 同时
28、模拟 人员逃生对于不同逃离现场路径的 选择 并且 计算不同风险概率 7。 3、 施工设备的操作 培训 对于一些要采用先进的特种设备 重要工程 项目 ， 设备的运行要求万无一失，因此 需要 进行 反复的 机械 操作训练 。 包括 一般的 挖掘机、 起重机、塔吊 等 也需要熟练的操作，还有混凝土搅拌站等。 用户通过各种传感与输入装置与虚拟场景的交互，采用虚拟现实技术开发相应的设备 操控 模型使 操作人员从 虚拟的设备 演练中 得到“真实”地训练。 除此之外，通过观察一些已存在的 不规范操作， 还可以观察一些设备的操作隐患，提醒其工作中避免产生相同的错误， 好采取相应的措施预防 8。 4、 建筑工程
29、安全事故的分析 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 7 通过分析已经发生的事故成因及改进办法 ， 可以从中 吸取教训， 以案例学习 的方式 ，借此采取进一步防范措施，形成学习体系。如今，可以通过施工过程中建立的模型来 重演这起事故，而不是像往常 根据 施工现场工人的叙述，或是 结合 一些专家 对 事故成因 进行分析 。 虚拟现实技术更加符合实际的处理复杂的安全事故，其 结果 直观、数据准确、原因清晰 。 5、 建筑工程安全方案的评估 在投标中、施工前都对施工过程安全方案进行建模， 测试 相关 监测 数据， 对坠落、坍塌、火灾、触电等危险事故进行 模拟 ， 综合评价出安全指标，结合工
30、程计价软件估算该安全方案资金， 结合安全方案模拟工程施工进度。 评价出一个 最 有效的、最经济的、最有利于工程进度的方案 。 6、 建筑工程安全人员培训 由于 现场施工工人多是普遍 文化素质 不高 且流 动性大的 农民工 ， 安全培训采用书本 学习 的方式 比较困难也不现实，但是 采用各种真实的 影像 使其身临其境感受到危险更能激发起安全意识 ，更能够达到预计效果 ， 让人们在愉快的气氛中学习受教。例如虚拟设备操作以及 安全事故过程的仿真等。 7、 可以模拟紧急逃生演练。 利用动画等简单易行的方式，模拟事故发生时状态。 通过 对事故应对的演练，提高对现场施工人员逃生技能，减少事故发生时的响应时
31、间， 训练现场人员在事故应急 上的自救 反映 、 选择逃生路线 和 实施 行动的 能力 ， 力求 再次发生时 最大化的 降低事故损失 8。 1.2.2 国内外 BIM 技术施工 管理 研究 伴随着 BIM理念在建筑行业内不断地被认知和认可 以及 BIM技术越来愈广泛的被应用 ，其 在建筑领域内 的 作用 日益彰显 ， BIM 技术也能实现上节所述虚拟施工可视化、逃生演练、方案评估、安全培训等功能 ， 服务于 建设项目生命周期中 安全关注度高 的施工阶段 。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 8 使用 BIM 这一先进的信息 技术可以为施工的管理者 提供良好的 信息 创建 、存储、
32、分析、 管理 、利用及输出工具 。 BIM 模型 的数据载体是 BIM 模型， 通过解决基于BIM 的三维几何建模、建筑施工信息创建与扩展、 BIM 模型的导入导出等关键技术问题 ,开发了面向建筑施工的 BIM 建模系统 ,实现了 3D 几何模型参数化创建 、 施工信息创建、关联、查看、编辑和扩展 ,BIM 模型的导入与导出等功能 9。 应用虚拟施工技术最终将得到一个最优的施工方案为实际施工过程提供可靠依据优化施工方案这一过程通过计算机完成 而并非像传统的方法只是依靠施工技术人员多年积累的实践经验或习惯作法 从而大大提高了决策效率节省了人力物力资源。通过虚拟三维施工模型对各种施工方案进行优化与
33、调整，得到最佳施工方案。 10 在施工过程中，应用 4D 模型进行可视化模拟，主要是实现工程变更和风险事件生后的可视化预测，为决策提供支持让项目参 与人员“看到”工程变更或风险事件发生后对施工进展的影响 11。 基于 BIM 可视化技术 在多个项目中 成功应用。杭州东站工程作为长三角最重要的现代化综合交通枢纽 ,属于巨型枢纽火车站项目 ,其主体钢结构设计复杂、形式多样 ,施工方案设计选取的难度很大。实施中利用 PKPM 三维建模和施工模拟等技术 ,很好地解决了枢纽工程结构的复杂空间关系以及施工方案的制定。通过建筑信息模型(BIM)的建立 ,更好地完善了设计和施工方案 12。 在 2010 年上
34、海世博会德国馆项目中基于 BIM 的设计可视化技术 也得到了 成功应用。借助于 Revit、 Navisworks 等一系列的三维软件 ,极大地解决了项目本身空间关系复杂、三维协同设计以及管线综合等难点问题。同时 ,通过建筑信息模型的建立 ,更好地完善了设计、施工等多家项目参与方之间的数据共享与传输 ,提升了 BIM 理念在我国典型工程中的应用水平 13。 陈建国 ， 周兴对工程多维管理的研究现状和发展动态进行了 分析 ， 指出了基于BIM 的多维集成管理实现的基础性关键技术主要有 基于 BIM 模型和工程计量标准的工程量生成机理 、 基于 BIM 模型的工程组件属性数据的数据结构与赋值机理以
35、及关联 3D 工程组件与工程量的关系系统模型 等。对这些基础性问题进行了初步探讨 ,提华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 9 出了进行深入研究的思路 14。 清华大学的张建平胡振中教授将 BIM 技术引入 4D 施工管理， 由于 现有采用基于概率的分段静态安全分析方法 ， 在对施工期的 计算精度和 连续时变描述方面存在不足。基于时变结构分析理论的安全分析能更准确地评价施工期结构的安全性能 。为研究结构安全，利用 4D(4 Dimensional 四维 )技术 针对 建筑施工期 结构 安全 管理 ，建立 时变结构安全分析 模型， 解决时变结构连续动态的全过程分析问题 , 三维 可视化
36、表现 结构 计算 模型 结果 15。 BIM 的安全应用对于项目 规模有一定要求，首选对安全关注度较高的大型复杂项目，地铁项目非常实用。 BIM 的现今应用还依赖于 BIM 咨询的外包，帮助业主监理适合施工企业操作的系统，将手写表格变成计算机录入，其他信息通过自动检测，进行后台分析。因此对于施工企业的要求只是普通信息输入等计算机操作。 关于 BIM 在安全管理方面的研究还相当少并且集中于设计阶段以及碰撞检查，目前尚未有学者基于 BIM 技术对施工期的安全进行全过程的全方位的管理，特别是基于 BIM 的施工空间安全管理方法 ， 本文将重点研究基于 BIM 的 地铁 项目 施工 空间安全管理方法。
37、 1.3 论 文的技术路线 及主要内容 本文重点研究基于 BIM的空间安全管理在地铁安全管理中的应用，通过 BIM技术的引入解决空间管理的关键技术。对于项目现场安全进行时间和空间上集成管理。并利用 BIM模型存储的丰富物理信息， 对 信息实现动态的输入和输出， 项目安全状态建立 直观反馈界面，协助管理者 。并 利用可视化功能建立安全状态实时反馈，及时反馈现场安全等级 。 技术路线如图 1-2所示。 首先，根据实际工程图纸以及施工组织设计建立 BIM模型，包括主体模型，以及资源模型，机械模型。 然后，根据实际进度计划，链接 3D模型与进度计划结合行为模 型模拟实际工程，制定施工空间检查规则，预计
38、项目进展中可能出现的问题。再后，运行碰撞检查，检测出现的问题。最后，综合考虑进度以及实际工序，确定华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 10 基坑各区域安全级别，根据工程经验明确应该禁止的工序，提出应特别注意的要点。 3 D 综 合 信 息 建 模P r o j e c t 进 度 计 划4 D 施 工 过 程 模 拟空 间 冲 突 检 查危 险 区 域 分 级建 筑 信 息 模 型结 构 信 息 模 型管 道 信 息 模 型机 电 信 息 模 型动 态 空 间需 求 分 析动 态 空 间安 全 冲 突图 1-2 总体技术路线图 本文主要内容共五章，各章主要内容如下： 第一章：绪论。
39、主要介绍本文的选题背景及研究意义，通过大量文献阅读概述当前地铁项目安全管理现状、事故、事故成因以及针对性的解决方法，指出地铁施工中缺乏施工空间安全管理及其难点， 提出必须通过现代化信息手段对工程项目进行管理。引入 BIM 技术支撑施工空间安全的关键技术，并论述 国内外对于 BIM 在施工管理以及地铁施工空间安全方面的研究现状，并简述本文的主要研究内容与研究方法。 第二章： 施工空间安全管理。主要介绍施工空间管理的主要理论 ，包括空间管理的目的、 要素及方法。指出地铁项目空间安全管理难点 ， 以及空间安全管理需要的关键技术，描述 应用 BIM 技术与地铁施工空间安全管理 的必要性 。 第三章：
40、BIM 的研究与应用。大量阅读 BIM 技术相关文献总结了 BIM 的概念，产生及发展，以及 BIM 技术的主要应用领域 ，重点强调 BIM 技术在空间安全管理方面的应用优势。 第四章： BIM 在施工安全管理中的研究及应用。 介绍了本文中 BIM 技术在地铁施工空间安全管理中的研究方法，重点介绍 空间 冲突检查以及 基于实时监测数据的危险区域识别 。 第五章： 工程案例 -BIM 技术在地铁工程施工安全管理中的应用。主要概述了本华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 11 文研究成果在 某 地铁工程的实际进行中的 具体 应用 方法、应用结论 以及应用效果评价。 第六章： 结论与展望。
41、总结了本文的主要研究成果以及创新点，并提出进行下一步研究要解决的问题。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 12 2 施工 空间安全管理 2.1 施工 空间管理 理论 施 工 活动 需要 一定 空间移动、 存储和 制作 材料， 实施施工过程 。随着 工程 进展 ，施工 作业空间 需求 不断 发生变化 ， 往往多个 施工 活动同时发生在 邻近 范围内，使得可用 空间越来越少 。 复杂材料处理路径和存储空间， 给创造 足够的 施工作业 空间 带来困难 。 因此必须提前 预测 并合理安排 这些 施工活动 所占的空间 以 尽量减少工作空间拥挤和 对 施工管理人员 的 干扰 ， 否则 可能导
42、致生产率降低、 施工质量下降，甚至安全的危害。 而认清 空间 管理的必要性有助于更好地预测空间需求 ，提高空间利用效率，减少可能造成的损失 。 对于地铁这样在 拥挤城市 中心修建的大型复杂项目，空间管理尤 为重要 16。 要进行管理空间首先要了解空间特点。 空间具有三个特性：需求、时间、位置 17。需求是指满足特定 的形状 、 体积 ，并与 材料的尺寸、 数量、 堆叠能力、 重叠和形状 有关的 三维物理空间。 时间 是 空间 占用 持续 的时间 ， 影响因素包括粒度的持续时间 （应用规划时间间隔）、 开始日期和完成时间，材料处理 过程 、 设备运行、 设备运行 （占地面积大小和机动空间） 和可
43、利用的资源 等。 场地 空间位置也必须加以考虑，并可以 通过坐标、偏离程度 、空间复用 率 和环境的影响 来 刻画 。 当 施工 活动 要求需要特定 空间 资源 是 ，一个活动一般不 能继续有效地 完成 直到前一个活动 完成并移动到另一个位置。如果 施工人员 被迫共享空间，可能会 对双方的工作产生 干扰 18。若无视这种 空间需要 ，空间干扰的可能性就会持续增加， 因此，应具有足够的可用空间 。 国内施工空间管理理论尚未成型，国外学者 于 1995 提出了系统的施工空间管理理论， 确定 12 种不同类型的活动空间需要 ， 构建的人工建筑空间模型特征空间需求 并 预测空间需求 ， 因此支持逻辑规
44、划生产工作序列。 建筑空间是分层分类说明及其物理与典型的建设工作的关系。需要空间进行建筑工程。建设工作分解为活动，被定义相应的层次结构中 的必要的空间。 施工空间华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 13 可分为一下三类，如图 2-1 所示。 1、 可使用空间：未被 建造过程 以及建筑产品占用的，可以利用的施工 空间 2、 施工过程空间：是指动态的， 产品 生产 过程 占用的空间 ， 包括以下 12 类 可 使 用 空 间A v a i l a b l e S p a c e 施 工 过 程 空 间C o n s t r u c t i o n P r o c e s s S p a
45、 c e施 工 产 品 空 间C o n s t r u c t i o n P r o d u c t S p a c e施 工空 间1 . 活 动 区 域 2 . 卸 货 区3 . 材 料 路 径4 . 临 时 区 域5 . 人 员 路 径6 . 存 储 区7 . 预 制 区8 . 工 作 区1 0 . 报 废 路 径1 1 . 危 险 区 域1 2 . 材 料 保 护 区9 . 工 具 及 设 备 区图 2-1 施工空间分类 建筑空间模型定义两种类型的空间 ： “区域”和“路径”。 “ 区域 ”是施工活动占用的 工作空间，“路径” 是材料、 人员和其他资源的 需要的 流动的空间。 并由此
46、基础上定义了施工实施需要的 12 类施工空间 类型 19。 如下表所示 （ 1） 布置 区域 ： 确定各 类施工活动进行时所需 材料 堆放 的 空间 。 （ 2） 卸货区： 材料 装载输送设备以及材料堆放 所需占用的 空间 。 （ 3） 材料 路径：从装卸区 运输 特定材料 至存储区域或施工现场 所需的空间。 （ 4） 材料 临时 堆放 区域：临时施工地点附近的材料所需的空间。 （ 5） 人员路径： 工人 进出口 、 物料 存放 区和工作 区 之间 行走 所需的路径。 （ 6） 存储区： 从材料进场到材料使用期间材料和 工具 保管 所需的空间。 （ 7） 预制区： 准备、 成型 、 预制 或装
47、配材料用的空间。 （ 8） 工作区：安装材料所需的空间。 （ 9） 工具及设备 区 ： 资源或临时的设施，用来支持其 他活动工作元素所占用的空间。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 14 （ 10） 报废 路径：报废材料和 打包 处理 的 空间 。 （ 11） 危险区域：建设活动所产生健康危害或其他危险的不可用空间。 （ 12） 材料 保护区： 用于保护材料的 空间 。 3、施工产品空间：静态的建筑产品占用的区域 其中，第 2点施工过程空间是重点关注对象， 要管理这种空间冲突，首先就要在项目开始前根据具体施工方法考虑每一项施工活动的空间需求，时空冲突分析不仅要探测空间冲突还要分类空间冲突，并判别其产生的问题后果 。 这 12 种空间
