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建筑业作为世界上最大的行业劳动群体已逐步发展为国民经济的重要支柱产业。但由于建设工程劳动密集、牵涉广、投资大,导致建筑业安全事故严重,施工安全问题影响建筑业的可持续发展和国家社会的稳定,成为建筑业发展的巨大障碍。我国建筑施工安全水平较低,长期以来缺乏先进、科学、实用的分析手段和管理工具,主要表现在:1)现有的基于静态结构的安全分析方法对施工期时变特性的描述和分析存在局限性,难以满足实际建筑工程施工安全分析;2)现有的基于时变理论的安全分析方法实际操作困难,用于整个施工期安全分析工作艰巨且繁琐,自动化程度较低;3)现有的质量安全管控模式,更多的取决于足够数量的案例、数据和专家经验的支持,应用于施工现场的可操作性和准确性较差;4)由于导致施工安全事故的因素诸多、关系复杂,而且具有相当的不确定性和偶然性,难以实现对诸多因素的集成管理和综合管控。为改变我国建筑安全技术落后的局面,引入信息技术已迫在眉睫。本研究通过引入BIM(Building Information Model/Modeling)和4D技术,将建筑施工安全分析与质量管控相结合,研究面向建筑施工过程新的安全性能分析和管控的理论、技术和管理工具,为实现自动化、集成化、动态化的安全分析与管控服务。首先本研究建立一个面向建筑设计、结构分析及施工安全管控的扩展的4D施工安全信息模型(4D Safety Information Model++,4DSIM++),并在此基础上研究基于4DSIM++的模型转换机制,实现建筑结构模型自动转换及多结构分析模型的联合对比;之后研究模型整合与数据集成技术,形成完备的4DSIM++并提出基于4DSIM++的安全分析与管控的整体应用流程以及一系列动态安全分析与管控的技术支持;最终研发具有自主知识产权的“基于BIM的时变结构安全性能分析与管控系统”(BIM-SAMS),并在实际工程项目中得以验证。本研究实现施工期时变结构自动、连续、动态的安全分析以及集数据采集、动态集成、智能分析于一体的的质量安全管控,为施工期时变结构的安全分析与管控提供较为完备的技术与平台支持,对于改变建筑施工安全管理手段落后的局面、提高施工安全水平具有十分重要的意义和广阔的应用前景。