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基于BIM的建筑施工安全培训与教育模式创新研究
来源:水资源与生态环境公司 作者:张爽、任海飞 时间:2025年1月16日 文字大小:【      

摘要:随着建筑行业的快速发展,建筑施工安全问题日益受到关注。传统的建筑施工安全培训与教育模式存在诸多局限性,难以满足现代建筑施工安全管理的需求。本文探讨了基于BIM(建筑信息模型)的建筑施工安全培训与教育模式创新的必要性,详细阐述了基于BIM的安全培训与教育模式的构建要素与实施流程,包括BIM安全模型的创建、虚拟施工场景模拟、多维度培训资源开发等方面,并通过实际案例分析验证了该模式的有效性。研究结果表明,基于BIM的建筑施工安全培训与教育模式能够显著提高施工人员的安全意识和技能水平,减少施工安全事故的发生,为建筑施工安全管理提供了新的思路和方法。

关键词:BIM;建筑施工;安全培训;教育模式;创新

一、引言

建筑施工行业是一个高风险行业,施工安全事故不仅会造成人员伤亡和财产损失,还会对社会稳定和企业声誉产生负面影响。因此,加强建筑施工安全培训与教育,增强、提高施工人员的安全素质、技能水平,是预防施工安全事故的重要措施。然而,传统的建筑施工安全培训与教育模式主要以课堂讲授、书面资料学习和现场观摩等方式为主,存在培训内容抽象、缺乏直观性和互动性、培训效果不佳等问题。随着信息技术的飞速发展,BIM技术的出现为建筑施工安全培训与教育模式的创新提供了新的机遇。BIM技术能够将建筑工程的三维模型与各种信息(如施工进度、安全风险等)相结合,通过可视化、模拟化等手段,为施工人员提供更加直观、生动、互动性强的培训与教育环境,从而提高培训与教育的效果和质量。

二、基于BIM的建筑施工安全培训与教育模式创新的必要性

(一)传统安全培训与教育模式的局限性

1、培训内容抽象

传统的安全培训往往依靠文字、图片和简单的视频资料来讲解安全知识和操作规程,对于一些复杂的施工工艺和安全风险,施工人员难以通过抽象的描述形成准确的理解。例如,在讲解深基坑支护结构的安全要点时,仅通过二维图纸和文字说明,施工人员很难在脑海中构建出清晰的空间结构和受力情况,从而难以掌握关键的安全防范措施。

2、缺乏直观体验

施工现场的实际情况复杂多变,传统培训模式无法让施工人员在培训阶段充分体验到真实的施工环境和潜在的安全隐患。例如,在进行高处作业安全培训时,虽然可以强调安全带的正确使用方法,但施工人员在没有实际感受过高处作业的紧张感和危险性的情况下,很难真正重视并熟练掌握相关技能。

3、互动性不足

传统培训多为单向的知识传授,施工人员处于被动接受的状态,缺乏主动参与和反馈的机会。这导致他们在实际遇到安全问题时,可能无法迅速做出正确的反应,因为他们在培训中没有充分锻炼解决问题的能力。

(二)BIM技术在安全培训与教育中的优势

1、可视化呈现

BIM技术可以创建高度逼真的三维建筑模型,将建筑结构、施工设备、人员活动等信息直观地展示出来。在安全培训中,无论是复杂的建筑构造还是危险区域的分布,都能一目了然。例如,通过BIM模型可以清晰地展示出建筑物内部的疏散通道、消防设施位置以及火灾发生时的烟雾蔓延路径,使施工人员对消防安全有更深刻的认识。

2、虚拟施工模拟

利用BIM软件可以进行虚拟施工过程模拟,提前预测施工中可能出现的安全问题。例如,可以模拟起重机吊运重物时的运行轨迹,检查是否会与周围建筑物或施工人员发生碰撞;模拟不同施工顺序下的结构稳定性,评估是否存在坍塌风险等。施工人员通过观看模拟过程,可以提前了解施工中的安全要点,增强应对危险情况的能力。

3、增强互动性

基于BIM的培训平台可以设置多种互动功能,如虚拟场景中的操作练习、安全知识问答、事故案例分析讨论等。施工人员可以在虚拟环境中亲自操作施工设备,尝试不同的施工方法,并即时得到反馈和指导。这种互动式的培训方式能够激发施工人员的学习兴趣,提高他们的参与度和学习效果。

三、基于BIM的建筑施工安全培训与教育模式的构建要素

(一)BIM安全模型的创建

1、建筑结构模型构建

首先,需要根据建筑设计图纸,利用BIM建模软件创建详细的建筑结构模型。在建模过程中,要确保模型的准确性和完整性,包括建筑物的基础、主体结构、墙体、楼板、楼梯等各个部分的尺寸、形状和位置信息。同时,要对建筑结构中的关键部位和易发生安全事故的区域进行重点标注和信息录入,如结构的薄弱环节、高处作业面、深基坑等。

2、施工设备与设施模型集成

将建筑施工过程中所使用的各种设备和设施模型集成到建筑结构模型中,如起重机、塔吊、施工电梯、脚手架、模板等。这些设备和设施模型应包含其详细的技术参数、安装位置、运行范围等信息,以便在安全培训中能够准确地模拟其工作状态和与建筑结构的相互关系。

3、安全信息附加

在BIM安全模型中,要附加大量的安全信息,如安全操作规程、危险警示标识、安全防护设施要求等。这些信息可以与模型中的相应元素进行关联,当施工人员在虚拟环境中查看某个构件或设备时,能够同时获取与之相关的安全信息。例如,点击脚手架模型,可以弹出其搭建规范、检查要点以及安全使用注意事项等信息。

(二)虚拟施工场景模拟

1、施工过程模拟

根据施工进度计划,利用BIM软件对建筑施工的全过程进行模拟。在模拟过程中,要考虑到各种施工工序的先后顺序、施工方法、人员和设备的调配等因素,尽可能真实地还原施工场景。通过模拟施工过程,可以发现其中存在的安全隐患,如不同工种之间的交叉作业冲突、物料堆放不合理等,并提前制定相应的安全防范措施。

2、安全事故模拟

针对建筑施工中常见的安全事故类型,如高处坠落、物体打击、坍塌、触电等,在BIM虚拟场景中进行事故模拟。模拟事故发生的原因、过程和后果,让施工人员直观地感受安全事故的严重性。例如,模拟高处作业人员未系安全带从高处坠落的过程,展示其坠落轨迹、撞击点以及可能造成的身体伤害,使施工人员深刻认识到遵守安全规定的重要性。

(三)多维度培训资源开发

1、培训课件制作

结合BIM安全模型和虚拟施工场景模拟结果,制作图文并茂、生动形象的培训课件。培训课件应包括建筑施工安全基础知识、安全操作规程、安全事故案例分析等内容,其中安全事故案例可以通过BIM模型进行还原展示,使施工人员更清晰地了解事故发生的原因和经过。同时,在课件中可以设置互动环节,如提问、讨论等,增强施工人员的参与度。

2、视频教程录制

录制基于BIM虚拟场景的安全培训视频教程,视频教程可以包括建筑施工设备的操作演示、安全防护用品的正确佩戴方法、安全检查流程等内容。在视频录制过程中,可以利用BIM模型的动画功能,将一些抽象的操作过程和安全要点以动态的形式展示出来,便于施工人员理解和掌握。

3、在线学习平台搭建

搭建基于BIM的建筑施工安全培训在线学习平台,将培训课件、视频教程、虚拟施工场景模拟等培训资源上传到平台上,供施工人员随时随地进行学习。在线学习平台应具备学习进度跟踪、在线测试、交流互动等功能,方便施工人员自主学习和教师对学习情况进行监督管理。

四、基于BIM的建筑施工安全培训与教育模式的实施流程

(一)培训需求分析

在开展安全培训之前,首先要对施工人员的培训需求进行分析。通过问卷调查、现场访谈等方式,了解施工人员的年龄、文化程度、工作经验、安全知识掌握程度以及对不同安全培训内容和方式的需求等信息。根据培训需求分析结果,制定个性化的培训计划,确定培训的重点内容、培训方式和培训时间安排等。

(二)培训资源准备

根据培训计划,准备相应的培训资源,包括创建BIM安全模型、制作培训课件、录制视频教程、搭建在线学习平台等。在准备培训资源的过程中,要确保资源的质量和准确性,使其能够满足培训需求。同时,要对培训资源进行预测试,及时发现并解决其中存在的问题。

(三)培训实施

1、集中培训

组织施工人员进行集中培训,在培训过程中,利用BIM安全模型和虚拟施工场景模拟进行演示讲解,让施工人员直观地了解建筑施工过程中的安全风险和防范措施。同时,结合培训课件和视频教程,进行安全知识的系统传授。在集中培训过程中,要设置互动环节,鼓励施工人员提问、讨论和分享自己的经验,增强培训的效果。

2、自主学习

引导施工人员利用在线学习平台进行自主学习。施工人员可以根据自己的时间和学习进度,随时随地登录在线学习平台,学习培训课件、观看视频教程、进行虚拟施工场景模拟操作练习等。在自主学习过程中,在线学习平台会跟踪记录施工人员的学习进度和学习成果,教师可以通过平台对施工人员的学习情况进行监督和指导,及时给予反馈和评价。

(四)培训效果评估

1、理论知识测试

在培训结束后,组织施工人员进行安全理论知识测试,通过测试了解施工人员对安全知识的掌握程度。测试内容可以包括建筑施工安全法律法规、安全操作规程、安全事故预防与处理等方面的知识。根据测试结果,分析培训在理论知识传授方面的效果,发现施工人员存在的知识薄弱环节,为后续培训提供参考。

2、实际操作考核

在施工现场设置模拟操作场景,对施工人员的安全操作技能进行实际操作考核。例如,考核施工人员对起重机、塔吊等施工设备的操作是否规范,对安全防护用品的佩戴是否正确,对安全事故的应急处理能力等。通过实际操作考核,了解施工人员在实际工作中的安全技能水平,评估培训在提高施工人员实际操作能力方面的效果。

3、培训反馈调查

发放培训反馈调查问卷,收集施工人员对培训内容、培训方式、培训教师等方面的意见和建议。通过培训反馈调查,了解施工人员对培训的满意度和认可度,发现培训过程中存在的问题和不足之处,以便对培训模式进行改进和完善。

六、结论与展望

(一)研究结论

1、基于BIM的建筑施工安全培训与教育模式能够有效克服传统培训模式的局限性,通过可视化呈现、虚拟施工模拟和增强互动性等优势,提高施工人员对安全知识和技能的掌握程度。

2、该模式的构建要素包括BIM安全模型的创建、虚拟施工场景模拟和多维度培训资源开发等方面,通过合理构建这些要素,并按照培训需求分析、培训资源准备、培训实施和培训效果评估的流程实施,可以取得良好的培训效果。

3、通过实际案例分析验证了基于BIM的建筑施工安全培训与教育模式在提高施工人员安全素质、减少安全事故发生方面具有显著的成效。

(二)展望

随着BIM技术的不断发展和完善,以及建筑施工安全管理要求的不断提高,基于BIM的建筑施工安全培训与教育模式还有进一步创新和发展的空间。未来,可以进一步加强BIM技术与虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等技术的融合应用,为施工人员提供更加沉浸式、真实感更强的培训体验;同时,建立更加完善的BIM安全培训标准体系和资源共享平台,促进基于BIM的建筑施工安全培训与教育模式的广泛应用和推广,为建筑行业的安全发展做出更大的贡献。

【责任编辑:韩佳福】

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