龚文 徐剑秋 孟庆鑫
中国建筑第八工程局有限公司南方公司 广东 深圳 518000
摘要：近年来随着建筑工程建设项目规模的不断增大，在建设过程中高支模支撑体系的应用也越来越广泛。但是高支模支撑体系在施工过程中往往存在较大的安全风险，尤其是以支撑架体垮塌为首的风险事故最为常见。在过去所使用的安全监控方式中，对高支模支撑体系的安全监控效果略显不足，因此高支模支撑体系安全现状的改善迫在眉睫。本研究就是在此背景下，结合BIM技术的应用，对高支模支撑体系的安全监控工作展开了研究，以期可实现对高支模施工的全方位实时监控及可视化监测，及时做好预警处理。
关键词：BIM；高支模支撑体系；安全监控；可视化
引言 在现代化建筑建造过程中，随着建筑施工工艺以及施工环境的日益复杂，在施工过程中所面临的不确定因素也在逐渐增多。高支模支撑体系作为当前建筑物施工阶段的主要施工内容以及建筑物的基础保障设置，较之于传统的模板支撑体系其不仅在负荷承受、搭建形式上有所差异，其结构组成也更加复杂。而伴随着高支模支撑体系的广泛应用，其施工过程中的安全事故问题也开始引起社会的广泛关注。这主要是由于高支模支撑体系的安全隐患发展为安全事故的时间通常较短，往往现场施工人员尚未作出对危险信号的纠正及加固时，以及现场应急预案尚未开始实施时，安全事故就已发生。而一旦发生高支模支撑坍塌，其所造成的人员及经济损失也大多不可估量，严重危害社会安全的同时也给施工单位造成了巨大损失。基于此，必须要对高支模支撑体系的安全监控方法进行优化，并依托于BIM技术，建立起新型的安全监控系统。
1.基于BIM技术的高支模支撑体系的优势
近年来我国建筑工程中高支模坍塌事故频发，而伴随着BIM技术在建筑施工中的广泛应用，在高支模分项工程中，也开始尝试应用BIM技术。相关工程实践表明，在高支模支撑体系中应用BIM技术主要有如下优势：首先较之于传统的二维图纸审核，经由BIM三维可使模型对高支模施工方案进行前期审核检查后可有效缩短审核周期，减少审核工作量，还能使审核难度有所降低，便利了施工方与审核单位之间的沟通；其次，通过应用BIM技术，可以直接对施工人员进行可视化交底，便于将施工过程中的难点及重点对施工人员进行告知，加深施工人员对图纸的了解；此外，通过BIM技术的应用还能提前对施工过程中的安全隐患进行模拟，并可在施工前做好对施工人员的VR可视化安全教育；再则，在BIM技术下，还能通过建模对施工现场进行安全等级划分等等。总而言之，BIM技术应用于高支模支撑体系中，为其安全管理工作提供了新的思路。
2.基于BIM技术的高支模安全监控可行性
将BIM技术应用于现代建筑工程建设过程中，可以从项目立项设计之初直至最终交付运行都为止提供数据支持。而在过去，高支模施工时的安全管理工作只能依靠现场工人经由实地测量所获取的数据信息，并进行分析，这一过程不仅费时费力，更不能实现对高支模工程安全情况的实施监控。但是结合BIM技术的可视化特点，在BIM软件基础上开发出高支模安全监控模块，以将高支模工程的监测信息与BIM模型进行结合，从而实现实时监控，具备一定的可行性。
3.基于BIM技术的高支模安全监控整体框架
3.1系统框架构建
在工程项目开展过程中，若要实现对高支模施工的实施监控，首先就应当构建BIM高支模系统框架。在构建过程中，项目施工方首先应当建立工程项目的BIM模型以及其对应的高支模支撑体系模型，并将高支模支撑体系的安全信息导入系统中与模型进行结合；其次则应当选择以供监测数据采集的电子传感器，并将获取到的信息进行对比分析；最后则是在得出分析结果后实时传递至系统模型之中，并发送至用户层，从而实现对高支模施工的实时监控。
3.2系统架构分析
在BIM高支模支撑体系安全监控系统中，主要应包含有监测信息采集模块、监测数据分析模块以及高支模安全信息模型等三个模块。其中，检测信息采集模块主要就是通过传感器对高支模脚手架工程的实时信息进行采集，如其立杆的倾斜度、模板的整体位移量以及立杆的轴力等；而监测数据分析模块则主要负责对传感器所监测到的数据进行处理及分析。当传感器所监测到的对应参数值超出安全标准范围时，系统将会发出预警并推送至相关人员。最后，高支模安全信息模型则主要包括有项目结构模型、模板脚手架模型、传感器模型以及施工场地模型等等。高支模安全监控系统运行流程主要如下图
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图1 系统运行流程图
4.高支模安全监控数据采集系统构建
在高支模监控模型模块中，监控对象主要就为高支模支撑架体的构件，并经由传感器对监测数据进行获取。基于此要构架高支模安全监控数据采集系统，必然也需要对高支模支撑架体构建族库以及传感器族库进行创建。
4.1高支模BIM模型族库创建
此模型库的创建主要包含有如下几项内容，首先是扣件式钢管脚手架族库，随着近年来高层、超高层以及非常态建筑物的不断增加，工程建设过程也日益复杂，而在建造过程中，脚手架的负荷承受、搭设方式以及其结构组成也都发生了较大变化。纵然脚手架只是施工过程中的一种临时设施，但其对于施工质量以及施工安全都有着至关重要的影响。在对扣件式钢管脚手架族库进行创建时主要需创建钢管族、扣件式钢管脚手架以及其他构件族，如旋转扣件、连接杆、对接扣件、十字扣件以及斜撑等。其次是创建盘扣式钢管脚手架族库。盘扣式支撑体系作为一种新型的支撑体系，近年来因其在组合形式、性能以及安全性方面上的优势在一些工程项目中得到了初步应用。但因其成本投入较大，大规模应用仍存在难度。在进行创建时，首先需要创建盘扣式支撑体系立杆族，其次则是其钢管脚手架及其他构件族的创建，其中构件主要包括有可调顶托族、支座族以及钢管蝴蝶扣族等。
4.2传感器模型族库创建
4.2.1 传感器类型
当前在建筑工程中较为常用的传感器主要有倾角传感器、轴力传感器以及位移传感器等。其中，倾角传感器主要用于检测高支模支撑体系的倾斜变形，而对于整体模架的变形则是依据不同连续监测点的设置，将获取到的倾斜量进行连接，即可得出最终的监测变形曲线。轴力传感器多数均安装于立杆顶托与龙骨之剑，且其上下表面都与连接处表明紧密相贴，在安装完成及调试后，三者应当处于同一垂线上，只有这样才能准确监测出轴力值。最后，位移传感器主要有水平及竖向两种，并分别安装与支撑体系的立杆和模板下的横杆之上。在安装过程中需预留出10cm线头，并通过钢丝与相邻架杆进行连接。此时当架体产生位移时，即可通过观察预留线头的变形情况来对位移量进行推算。
4.2.2 传感器监测点布设
在对高支模支撑体系进行传感器布设时，主要需要依照如下原则：
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当布设完成后，结合工程实际对各类传感器进行建模。
5.高支模安全监控数据管理预警系统构建
在高支模施工过程中，安全监控信息主要就是为了反映出实际工况下高支模结构的状态，也是安全监控工作的管理标准。因此必须要在BIM基础上对高支模安全监测信息平台进行二次开发，以实现安全监测信息的可视化。其开发过程主要基于Revit基础，并在Revit功能列表中新开发出安全监测插件模块，实现了对实时信息的数据查看、测点查看以及信息发送及记录等多种功能。且经由二次开发出的可视化监控系统还能与BIM模型实现信息交互，如预警提示，异常测点定位等，极大的提升了安全监控效率。
结束语
纵然当前多数建设工程项目中都已开始广泛应用BIM技术，并也开始尝试将其应用于工程项目安全管理领域，但是在高支模安全施工管理中，安全监控系统的应用仍然处于初步探索阶段，应用BIM技术来进行监控系统的创建也不多见。因此本研究尚存在诸多不足，仍需改进。
参考文献
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