基于BIM技術(shù)的綠色醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)階段分析

【摘要】隨著醫(yī)院建筑功能逐漸趨于復(fù)雜，醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)工作所面臨的問(wèn)題也愈加急迫，如何實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)已成為有關(guān)各方所高度關(guān)注的話(huà)題。基于此，文章對(duì)基于BIM技術(shù)的綠色醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)工作進(jìn)行了詳細(xì)探討，分別從模型構(gòu)建、場(chǎng)地分析、碰撞檢測(cè)、虛擬仿真等多個(gè)方面入手對(duì)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行了論述，以期提高綠色醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)醫(yī)療行業(yè)更好發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);綠色醫(yī)院建筑;建筑設(shè)計(jì)【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

在環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的大背景下，綠色建筑設(shè)計(jì)理念在建筑行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，這種理念對(duì)于醫(yī)院這種高耗能的建筑而言，則更具重要性。事實(shí)上，綠色建筑設(shè)計(jì)理念因其強(qiáng)調(diào)建筑的“全命周期”，其與BIM技術(shù)理念有著較高的相似度，這就為基于BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)綠色建筑設(shè)計(jì)提供了可行性。

1、綠色醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)概述

1.1應(yīng)用BIM技術(shù)的必要性

當(dāng)前的醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于信息化和智能化，涉及到更多的精密設(shè)備和管線(xiàn)系統(tǒng)，其能耗改造問(wèn)題也較為重要，如何對(duì)這些方面進(jìn)行精準(zhǔn)分析成為難點(diǎn)。BIM技術(shù)的應(yīng)用，使得這些難題得到了有效解決，其能夠?qū)ㄖ木G色化和性能方面等進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，避免了人工分析消耗的大量時(shí)間，優(yōu)化了工作過(guò)程。綠色醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)已是大勢(shì)所趨[1]。

1.2綠色醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)的特殊性

醫(yī)院建筑與其他建筑不同，有著較強(qiáng)的特殊性，其主要表現(xiàn)在，建筑設(shè)計(jì)中必須確保醫(yī)療流程的合理，這部分知識(shí)通常是建筑設(shè)計(jì)人員的知識(shí)盲區(qū)，這就需要引入BIM技術(shù)構(gòu)建三維模型，并利用其模擬動(dòng)態(tài)測(cè)試的功能，直觀分析醫(yī)院建筑的布局，對(duì)各區(qū)域進(jìn)行合理布置，讓布局對(duì)醫(yī)療流程更加有利。同時(shí)，BIM技術(shù)的應(yīng)用也為設(shè)備和管線(xiàn)的科學(xué)布置提供了依據(jù)，這不僅能夠有效降低能耗，而且為后期的改擴(kuò)建工作提供了較大的便利度。除此之外，在綠色醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)完成后，運(yùn)維單位還可對(duì)已有的BIM模型進(jìn)行二次使用和加工，最終將設(shè)備系統(tǒng)與后期運(yùn)維平臺(tái)連接，形成可視化的精細(xì)化的樓宇管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)照明設(shè)備等精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備故障問(wèn)題實(shí)時(shí)監(jiān)控，防止發(fā)生安全事故，兼顧節(jié)約能耗[2]。

2、BIM技術(shù)對(duì)綠色醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)的影響

2.1設(shè)計(jì)思維方面的影響

BIM技術(shù)的引入，設(shè)計(jì)人員固有的思維理解被有效打破，能夠以三維的思維來(lái)思考和解決問(wèn)題，建筑設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了具體化和可視化，避免了設(shè)計(jì)中各環(huán)節(jié)之間銜接不夠緊密的問(wèn)題，確保建筑全生命周期很好模擬及評(píng)價(jià)的實(shí)現(xiàn)。

2.2空間規(guī)劃方面的影響

對(duì)于綠色醫(yī)院設(shè)計(jì)而言，應(yīng)用BIM技術(shù)后，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)空間的更為合理的規(guī)劃，其主要源于對(duì)地形方面的立體化分析，這種分析方法有效突破了傳統(tǒng)二維地形圖分析的局限，能夠得到更為精準(zhǔn)的判斷結(jié)果。

2.3對(duì)模型建構(gòu)的影響

在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)后，其能夠擴(kuò)展到三維空間之外的材料質(zhì)感、光照條件和聲場(chǎng)音效等各方面的效果，有助于分析建筑的環(huán)境、氣流、采光和音效變化情況等內(nèi)容，確保在設(shè)計(jì)階段準(zhǔn)確衡量建筑內(nèi)環(huán)境，而這也就有效提升了設(shè)計(jì)對(duì)該建筑的控制力[3-4]。

3、基于BIM技術(shù)的綠色醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)措施

3.1構(gòu)建BIM模型

構(gòu)建BIM模型是綠色醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)工作中的首要環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)主要基于Revit軟件（圖1）加以實(shí)現(xiàn)。通過(guò)采用Revit軟件來(lái)構(gòu)建綠色醫(yī)院建筑的各專(zhuān)業(yè)模型，包括建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電、醫(yī)療設(shè)備、管線(xiàn)、綠化等多個(gè)方面的專(zhuān)業(yè)模型。同時(shí)，隨著設(shè)計(jì)的不斷深入，設(shè)計(jì)人員通常需要在已有的基礎(chǔ)上補(bǔ)充更多的專(zhuān)業(yè)模型和其他數(shù)據(jù)信息，為設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行各類(lèi)模擬分析打下基礎(chǔ)。

3.2分析場(chǎng)地和建筑性能

在該環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)人員主要基于醫(yī)院建筑的地形地貌，對(duì)周邊的道路和景觀綠化等內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)，對(duì)醫(yī)院建筑的通風(fēng)、采光、能耗等方面進(jìn)行模擬分析，并在設(shè)計(jì)完成后使用BIM技術(shù)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行定量分析，確保各項(xiàng)參數(shù)均能滿(mǎn)足《綠色醫(yī)院建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，實(shí)現(xiàn)建筑和場(chǎng)地的合理布局。在建筑場(chǎng)地布局評(píng)價(jià)工作中，通常按照表1的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。

3.3建筑設(shè)備選型及凈空分析

對(duì)于建筑設(shè)備的選型而言，主要涉及到空調(diào)機(jī)組、電梯和照明系統(tǒng)，這些設(shè)備需要考慮到醫(yī)院這種特殊環(huán)境，對(duì)空間布置和能耗性能進(jìn)行重新分析，選擇合理的功能參數(shù)，確保其能夠符合《綠色醫(yī)院建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)指標(biāo)要求，使得的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)“評(píng)分項(xiàng)”獲得更高的得分（見(jiàn)表2）。

對(duì)于凈空分析，其主要工作在于，對(duì)空調(diào)、給排水、電氣設(shè)備和醫(yī)用氣體設(shè)備等多方面的BIM模型進(jìn)行整合分析，在確保無(wú)碰撞的前提下，確定各個(gè)功能區(qū)域應(yīng)采取的凈空高度，以保證醫(yī)院各個(gè)功能區(qū)域始終安全運(yùn)行。

3.4管線(xiàn)設(shè)計(jì)

不同于其他建筑，醫(yī)院建筑的管線(xiàn)布置工作更為復(fù)雜，不僅要考慮常規(guī)的給排水管線(xiàn)、電路系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)和消防系統(tǒng)管線(xiàn)，還需要重點(diǎn)考慮醫(yī)療設(shè)備的氣體管線(xiàn)和軌道物流等模塊，這部分的工作復(fù)雜度相對(duì)更高，需要應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，以避免各種管線(xiàn)出現(xiàn)的碰撞問(wèn)題。從目前來(lái)看，碰撞問(wèn)題又可細(xì)分為“硬碰撞”和“軟碰撞”，其中“硬碰撞”指的是各管線(xiàn)之間或管線(xiàn)與建筑結(jié)構(gòu)之間的位置沖突問(wèn)題，“軟碰撞”則指的是因安裝、維修等操作而引起的管線(xiàn)間距不足問(wèn)題。在傳統(tǒng)分析模式下，通常會(huì)重視“硬碰撞”而忽視“軟碰撞”，這種問(wèn)題可通過(guò)BIM技術(shù)中的碰撞檢測(cè)功能予以解決，通過(guò)采用相關(guān)技術(shù)后，能夠進(jìn)行各種管線(xiàn)的綜合優(yōu)化，避免在施工階段和運(yùn)營(yíng)階段對(duì)已有管線(xiàn)的變更，起到節(jié)約材料和成本開(kāi)支的效果，從而符合當(dāng)今建筑行業(yè)環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的理念[5]。

3.5仿真和優(yōu)化

在建筑設(shè)計(jì)階段，可利用BIM技術(shù)中的可視化功能，模擬出醫(yī)院建筑的三維空間和場(chǎng)景，重點(diǎn)是模擬出醫(yī)院中的化驗(yàn)室、手術(shù)室等重點(diǎn)場(chǎng)景，并與VR技術(shù)等結(jié)合應(yīng)用進(jìn)行場(chǎng)景分析，根據(jù)分析結(jié)果，對(duì)建筑內(nèi)的布局再次進(jìn)行完善，以復(fù)合醫(yī)院實(shí)際工作的需要。同時(shí)，因BIM技術(shù)具備參數(shù)化仿真的特點(diǎn)，其亦可實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)療流程的仿真模擬，以此來(lái)進(jìn)一步提高醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量。具體來(lái)看，其主要用于解決醫(yī)院院區(qū)內(nèi)建筑之間、醫(yī)院建筑內(nèi)醫(yī)療功能單元之間、醫(yī)院建筑內(nèi)各房間內(nèi)，3個(gè)層面的布局問(wèn)題，從而保證醫(yī)療流線(xiàn)合理、潔污分流、醫(yī)患分流、高效便捷等實(shí)用功能，避免醫(yī)院建筑在實(shí)際使用過(guò)程中因需求變化而頻繁拆除和修改墻體等問(wèn)題，由此節(jié)省了各類(lèi)材料和能源的消耗，從而符合《綠色醫(yī)院建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中所要求的“全壽命周期內(nèi)綠色使用”。

3.6安全運(yùn)營(yíng)模擬

醫(yī)院建筑是人員密集的公共建筑，且涉及到大量行動(dòng)不便的患者群體，其安全運(yùn)營(yíng)工作更為重要。因此，除了上述分析內(nèi)容之外，還需要基于BIM技術(shù)進(jìn)行消防疏散模擬和危險(xiǎn)源排查分析等工作，做到防患于未然，事先消除各種安全隱患，保證醫(yī)院建筑的各個(gè)空間的安全暢通。不僅如此，通過(guò)采用BIM技術(shù)進(jìn)行三維分析，還能夠加強(qiáng)醫(yī)院感控的管理，合理布置污染源，使得污濁氣體不在院區(qū)內(nèi)滯留，從而保證醫(yī)院建筑的衛(wèi)生安全。

結(jié)語(yǔ)：

總的來(lái)看，對(duì)于綠色醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)這種復(fù)雜的工作，BIM技術(shù)的應(yīng)用方向也相對(duì)較多。為此，設(shè)計(jì)人員在應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行綠色醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮到醫(yī)院建筑的特殊性，在建筑管線(xiàn)、設(shè)備等方面進(jìn)行合理的建模和布置，最大程度上實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水和節(jié)材等多方面的目標(biāo)，從而符合《綠色醫(yī)院建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，為醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介：

王一鵬（1988.11.04），男，漢族，江蘇揚(yáng)州，中級(jí)工程師，本科，建筑設(shè)計(jì)及其理論。