BIM技術(shù)在醫(yī)院機電管線中的設(shè)計應(yīng)用

位陽

（華建數(shù)創(chuàng)（上海）科技有限公司 上海 200040）

0 前言

BIM以三維信息技術(shù)為核心和基礎(chǔ)，具有可模擬、可計算、可視化等特點，它將理念與技術(shù)整合，貫穿工程項目全過程，應(yīng)用于設(shè)計、建造、管理、運營維護(hù)等多個階段，既可以說它一個工程數(shù)據(jù)模型，也能說一種信息化管理思維，再或者為一次數(shù)字化技術(shù)[1]。BIM將工程項目中所涉及到的各個專業(yè)的數(shù)據(jù)信息都整合在同一個模型中，并對其建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備管線等進(jìn)行三維模擬仿真，這可以幫助項目人員在不同階段利用模型做出正確的判斷和合理的決策，實現(xiàn)精細(xì)化設(shè)計和施工管理，以此節(jié)省資金成本。

1 BIM技術(shù)在管線優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用

1.1 傳統(tǒng)管線設(shè)計的弊端

在以往的管線綜合設(shè)計過程中，通常會采用CAD軟件進(jìn)行設(shè)計[2]。由于二維圖形的限制，單靠圖紙無法全面細(xì)致地表達(dá)各個管線的走向與分布，設(shè)計師需要花費更多時間來想象三維管線，由此判斷設(shè)計是否合理或者存在沖突，而這種判斷方式所帶來的成果往往存在大量難以發(fā)現(xiàn)的碰撞問題。此外當(dāng)一個專業(yè)的設(shè)計出現(xiàn)變動時，很容易就影響到整體管線的布置，必須要及時更新給其他專業(yè)的設(shè)計人員，因此協(xié)調(diào)管線布局的過程前后會重復(fù)多次并且難免會有疏漏，極大地降低了工作效率。再加上現(xiàn)場施工時的未知因素又太多，這就會讓前期潛在的問題在施工階段直接暴露出來，出現(xiàn)成本增加、工期延誤等一系列問題。

1.2 BIM管線設(shè)計的應(yīng)用優(yōu)勢

應(yīng)用BIM技術(shù)參與管線綜合的設(shè)計，可以將MEP各專業(yè)的管線系統(tǒng)模型如：空調(diào)冷熱水、送排風(fēng)、照明、應(yīng)急疏散、應(yīng)急電源、弱電控制和醫(yī)療氣體管道[3]等多個系統(tǒng)的模型鏈接在一起，并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和實際施工要求，結(jié)合管線設(shè)計原則進(jìn)行布局，保證在設(shè)計階段的審圖中就發(fā)現(xiàn)大量隱藏在圖紙中用傳統(tǒng)審圖方法難以發(fā)現(xiàn)的設(shè)計問題，查找出各個潛在的沖突點，彌補存在的錯漏補缺問題，再基于可視化模型解決管線之間以及管線和建筑結(jié)構(gòu)等其他專業(yè)之間的交叉碰撞問題，協(xié)調(diào)好各機電設(shè)備和建筑結(jié)構(gòu)以及裝飾裝修等專業(yè)之間的碰撞，保證設(shè)計的合理性和安裝的可行性，優(yōu)化設(shè)計，合理布線，這樣便減少了后期施工時由于返工所帶來的損失。另外，在施工前階段，還可以在BIM模型中進(jìn)行虛擬漫游來模擬施工過程，能夠更加直觀地發(fā)現(xiàn)施工期間可能存在的異常，仔細(xì)分析各管線和設(shè)備在日后使用過程中的空間使用。設(shè)計師借助模型關(guān)注真正的重難點，結(jié)合所做工程的專業(yè)性和特殊性，將更多的精力放在研究適當(dāng)?shù)脑O(shè)計和施工方案上。通過設(shè)置模型信息平臺，促使管線項目的參與方都能夠協(xié)同合作，保證信息的實時更新，做到交流無障礙、共享無間隙，極大地提高工作效率。

1.3 BIM技術(shù)的應(yīng)用目標(biāo)

1.3.1 管線碰撞檢測

通過軟件如 Navisworks Management中的”Clashdetective”功能[4]可以自動檢測模型的碰撞，徹底規(guī)避管線和管線等其他專業(yè)之間的沖突，指導(dǎo)設(shè)計進(jìn)行管道避讓調(diào)整，綜合協(xié)調(diào)管線的布局，合理分布相關(guān)設(shè)備，確保建筑物交付后的實際使用性。

1.3.2 空間分析

為了滿足醫(yī)療建筑的使用功能和病房空間對病人使用感受的要求，走廊房間等的吊頂高度都會有嚴(yán)格的控制要求。在對碰撞問題給予完美解決后，隨后可通過優(yōu)化BIM模型中的空間結(jié)構(gòu)，來保障各專業(yè)管線的合理調(diào)控，分析空間及凈高以保證其合理性，為設(shè)備安裝、管線安裝預(yù)留洞口的精確定位和尺寸大小，減少對梁板柱產(chǎn)生的影響，減少后期二次設(shè)計和施工。

1.3.3 可視化交底

設(shè)計人員可利用BIM優(yōu)化后的管線模型對工人進(jìn)行直觀清晰的可視化技術(shù)交底，一方面可以減少因主觀想法差異導(dǎo)致的反復(fù)施工、增加成本等問題，確保工程按時且高效的完成，另一方面也可以模擬體驗走廊和房間的層高舒適度，向醫(yī)院人員模擬展示未來各房間區(qū)域之間的相互關(guān)系，專業(yè)性地審核設(shè)計是否符合醫(yī)療流程和要求為良好的就醫(yī)環(huán)境搭橋鋪路。

1.4 BIM在醫(yī)院管線項目的應(yīng)用步驟

1.4.1 搭建各專業(yè)模型

由于醫(yī)院管綜項目中管線系統(tǒng)復(fù)雜，因此需要根據(jù)項目所處的階段不同、專業(yè)分工不同、房間使用特殊性不同等多種情況，建立眾多的子模型。同時也需要在局域網(wǎng)內(nèi)建立一個中心文件作為數(shù)據(jù)平臺，方便模型信息的共享，讓各參與方能夠及時溝通交流，而且此數(shù)據(jù)庫對于以后實現(xiàn)碰撞檢測、管線優(yōu)化、提取工程量、保證施工進(jìn)度、質(zhì)量、資料管理等都起著不同小覷的作用。

1.4.2 圖模審核

在構(gòu)建BIM初版模型時，首先需將發(fā)現(xiàn)的圖紙問題給予總結(jié)，比對相同位置的圖紙、模型，撰寫圖紙問題匯總報告，反饋給設(shè)計人員檢查和修改，并根據(jù)回復(fù)及時修改與完善BIM模型，并進(jìn)行各子模型的匯總，匯總為管綜總體模型[5]。

1.4.3 碰撞檢測

將匯總后的管綜總體模型與土建模型、結(jié)構(gòu)模型、裝飾裝修模型等整合在一起，制定相應(yīng)的檢測規(guī)則，進(jìn)行各專業(yè)相互之間可能存在的碰撞檢測，此時，BIM軟件則能夠自動生成碰撞檢查報告，其包含了碰撞對象等詳細(xì)信息，便于迅速查找定位處碰撞的管線和設(shè)備等。報告對接下來進(jìn)行設(shè)計變更提供了直觀清晰的可視化表達(dá)，有助于尋找消除碰撞的對策。

1.4.4 管線綜合優(yōu)化

在BIM碰撞報告出來后，則需要對綜合管線進(jìn)行設(shè)計完善。在此之前，首先需進(jìn)行單獨優(yōu)化設(shè)計。同樣，在保證醫(yī)院項目的特殊規(guī)范和要求的前提下，設(shè)計需要考慮施工先后順序和管線綜合優(yōu)化的原則，重新制定合理的施工方案，深化各專業(yè)管道的最終信息，優(yōu)化公共區(qū)域的凈高，例如，針對于醫(yī)院中心供應(yīng)室等場所的排水管徑不能夠超過DN75；其次，氣體釋放口的安裝距離不能低于0.20m等等。通常，一般管綜設(shè)計優(yōu)化的原則有：大管優(yōu)先，小管讓大管；有壓管讓無壓管；低壓管避讓高壓管；常溫讓高溫低溫管等。

1.4.5 虛擬漫游及可視化交底

將優(yōu)化后的管綜及各專業(yè)模型導(dǎo)入BIM協(xié)同管理平臺，結(jié)合施工進(jìn)度計劃進(jìn)行施工模擬及漫游，安裝進(jìn)度與現(xiàn)場管線排布一目了然，這種交付方式和效果是二維圖紙所無法表達(dá)的?？蓽p少施工方在施工中的大量信息誤差和由此導(dǎo)致的返工等問題，提高工作效率和質(zhì)量的同時，也方便成本的控制和管理。

2 結(jié)論

在這個信息越來越重要的時代，BIM技術(shù)使傳統(tǒng)的工程項目變?yōu)榱藥в袛?shù)據(jù)信息的三維模型，優(yōu)化設(shè)計綜合管線只是BIM管理的其中一環(huán)。在未來，尤其是像醫(yī)院這種功能性特殊的大型公用建筑，基于BIM模型和數(shù)據(jù)可搭建醫(yī)院的可視化運營管理平臺，更貼近醫(yī)院的管理需求和未來趨勢。BIM技術(shù)在建筑物的建造和管理中將發(fā)揮更大的作用，它將提升各類業(yè)態(tài)建筑的建造水平和經(jīng)營管理水平。