基于BIM技术的高支模施工安全预警平台设计

2020-10-15许文煜周翠璇

四川建材 2020年9期

许文煜,周翠璇,张弛

(四川师范大学工学院，四川成都 610101)

1 构建高支模施工安全预警平台的重要性

《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》和《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》中规定：高支模是指搭设高度5 m及以上；搭设跨度10 m及以上；施工总荷载10 kN/m2及以上；集中线荷载15 kN/m及以上的混凝土模板支撑工程。高支模施工项目是危险性较大的工程项目之一，由于隐患发展为事故的时间往往很短，导致现场管理人员对高支模施工安全监控的难度很大，往往无法及时发现危险征兆，来不及采取纠正和加固措施，甚至来不及撤离现场施工人员。又因高支模施工项目往往具有大空间、大跨度、大荷载等特点，高支模坍塌事故一旦发生，往往给人民的生命和财产造成重大的损失。所以在高层建筑日益发展的背景下，探索高支模施工安全预警的新思路，建立创新型的高支模施工安全预警平台，对保障高支模施工如期安全的进行具有重要的意义。

2 BIM技术适用性分析

BIM技术的实质是利用计算机技术建立包含建筑信息的三维模型，并且可以对成本管理、质量管理、安全管理及工程管理进行有效的协调，可以大大提高建筑工程的信息集成化水平，为高支模施工所涉及的相关项目部门提供了一个工程信息交换和共享平台。基于BIM技术的可视化、协调性、模拟性、优化性特点，所搭建的高支模三维模型不仅能对施工过程进行动态模拟，而且包含大量的建筑信息，这些信息可以实现实时、一致的关联，同时这些信息只需要输入一次，就可以在工程项目的整个生命周期中与其他软件进行信息交换、分享。通过这样的方式能够让相关项目部门的管理人员对整个过程进行更加全面的了解，同时方便管理人员对施工方案所存在的不足进行不断的优化和完善。

3 高支模施工安全隐患预警平台设计总思路

3.1 监控对象与布点要求

混凝土浇筑过程中对高支模系统关键部位的立杆位移变形、轴力等进行实时检测，掌握高支模变形的动态变化，以便于施工人员及时发现高支模系统所存在的异常问题。①位移变形监测。位移变形监测点采用水平位移传感器。监测点应设置于中部受力较大的部位或薄弱部位、模板单元框架顶部四角、四边中部。②倾斜监测。倾斜监测点采用双轴倾角传感器。监测点应设置于主要支撑体系的支撑点处，如长边中点、支撑体系四角，以及其他根据施工特点需要重点关注的部位。③荷载监测。轴力监测点采用轴压传感器。监测点应设置于受力集中的具有代表性的位置。

3.2 数据库建立

将水平位移传感器、双轴倾角传感器、轴压传感器得到的实时数据进行分析汇总，了解各类传感器的API接口，使传感器所收集的信息经过处理过滤，如转换格式等，将收集到的数据进行IFC标准化以便将收集到的数据与BIM模型载体进行关联。另外，需将收集到的数据结合相关规范、具体施工项目信息构成完整的数据库，为后期预警系统的搭建提供基础支持。最后，根据不同的施工环境、具体工程需要等条件设置不同的监测频率，实现数据库的更新。数据库建立流程如图1所示。

图1 数据库建立流程

3.3 基于Revit的BIM模型搭建

通过Revit软件构建高支模三维实体模型，为后期预警系统的搭建提供可视化、模拟化的基础。本文对高支模模型的搭建仅针对于层高为6.500 m的一层建筑，进行详细阐述具体搭建过程。基于revit搭建高支模模型的具体方法如下。

1)建立标高轴网模型。建立标高0.000 m、6.500 m；建立各个标高的轴网(1-15)、(A-G)、(a 1-a 3)、(aA-aE)。

2)建筑模型的柱、板、剪力墙结构布置。根据建筑所给的建筑信息在Revit软件中布置建筑的柱、梁、板、剪力墙结构。对柱子进行布置，布置10根600×600(mm)的柱子；对梁进行布置，布置24根200×650(mm)的梁，布置13根250×650(mm)的梁，布置17根300×650(mm)的梁；对剪力墙进行布置，按图纸信息在指定地方布置正确长度、厚度、高度的剪力墙。

3)建立脚手架钢管和扣件族。在Revit软件中建立扣件式脚手架所需的扣件、钢管、顶托、垫板、模板模型。收集模型所需数据；打开软件中的创建族选项、公制常规模型选项，在里面使用拉伸、旋转、融合、放样命令创建构件。通过赋予构件可变化的参数和可调整数据的公式，来改变构件形态；将创建好的构件进行嵌套，形成嵌套族，调整嵌套族的数据生成合适的构件模型并载入到建筑模型中，生成高支模建筑模型。高支模模型三维效果图，如图2所示。

图2 高支模模型三维效果图

3.4 Revit二次开发流程

本文所涉及的Revit二次开发以Microsoft Visual Studio2010和Revit插件管理器Add-In Manger共同构建开发环境。

1)在Visual Studio2010中新建“类库”项目，并采用c#语言进行代码的编写。

2)从Revit安装目录中找到RevitAPIUI.dll和RevitAPI.dll两个程序集并进行添加作为Revit API的引用。为了使生成项目的时候这两个程序集不会复制到生成目录中，防止发生占用空间过大的问题，所以将这两个程序集的“复制本地”属性改为“False”。

3)利用RevitAPIUI.dll和RevitAPI.dll两个程序集，进行以c#语言为基础的代码编写。代码编写好之后，进行运行结果的查看，将编译通过的代码生成后缀为addin的文本文件，并进行注册。

4)打开Revit软件，进行程序调试，若运行正常，则无需修改代码；若运行不正常，则需要修改代码，直到插件能进行正常的运行。Revit二次开发的开发流程如图3所示。

图3 Revit二次开发的开发流程

4 安全隐患预警阶段

预警阈值的制定是保证现场相关人员及时做出合理预警的关键。开始监测后，随着监测数据的不断变化，自动将数据库所获得的实时信息与构件的BIM高支模三维实体模型进行对比、分析，将预警等级划分为四个等级：安全、一般警告、较重警告、严重警告。当测点在阈值区间的80%，表示监测点状况良好，构件颜色为紫色；当监测点在阈值区间的80%～90%，发出语音警示，警示级别为一般警告，构件颜色为绿色；当监测点在阈值区间的90%～100%，发出语音警示，警示级别为较重警告，构件颜色为黄色；当监测点超过阈值时，发出语音警示，警示级别为严重警告，构件颜色为红色。预警评估等级见表1。