BIM技術(shù)在上海萊佛士國際醫(yī)院機電系統(tǒng)施工中的應(yīng)用

王競千，陳艷超，周大偉，彭琳，蔣建云

（中建一局集團安裝工程有限公司，北京 102600）

WANG Jing-qian,CHEN Yan-chao,ZHOU Da-wei,PENG Lin,JIANG Jian-yun

1 工程概況

上海萊佛士國際醫(yī)院項目位于上海市浦東新區(qū)黃浦江南延伸段前灘國際商務(wù)區(qū)，醫(yī)院占地面積約1.25 萬m2，總建筑面積約7.28 萬m2，項目機電系統(tǒng)施工過程秉承綠色理念，應(yīng)用清潔能源，減少材料浪費，做到綠色施工。本項目有以下難點：①建筑呈現(xiàn)半弧造型，鋼結(jié)構(gòu)與房間布局存在方向差異，導(dǎo)致機電管線深化設(shè)計難度大；②各科室房間機電需求不同，同時涉及醫(yī)療氣體、氣動物流等多項機電系統(tǒng)，機電各專業(yè)管線協(xié)調(diào)管理、施工工序管理難度大。

2 BIM技術(shù)的應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)助力綠色施工

綠色施工方面，利用BIM 技術(shù)通過材料精細化管理，整體控制主材損耗，合理利用管道余料，減少廢料產(chǎn)生。

材料精細化管理方面，完成BIM 深化模型后，通過模型直接進行材料數(shù)量提取，如圖1 為項目水管材料明細表。依照施工進度對樓層內(nèi)風(fēng)管、水管、橋架及相關(guān)管件、配件進行分類統(tǒng)計，形成相應(yīng)的工程量清單，編制材料計劃。加強材料過程管控，將材料計劃作為總控目標(biāo)，對材料請購數(shù)量、進場數(shù)量以及調(diào)撥情況進行記錄，如圖2 為材料精細化管理記錄。對材料計劃使用偏差及時分析并糾偏，進行限額領(lǐng)料管理，使材料整體使用情況受控，減少材料浪費。

圖1 水管道明細表

圖2 材料精細化管理

深化排布后，管道走向變化多樣，以往工程在管道施工時，會依照管道安裝進度和現(xiàn)場需求對管道進行切割，剩余短管作為廢料，增加了現(xiàn)場施工垃圾的產(chǎn)生。BIM技術(shù)能夠模擬機電管道安裝效果，并對管道的施工和加工工作進行整體規(guī)劃。首先通過BIM 模型提取管道系統(tǒng)整體管路數(shù)據(jù)，應(yīng)用自主研發(fā)插件對模型進行定尺切割。定尺切割依據(jù)為管道進料單根長度，模型切割后，對剩余短管進行統(tǒng)計，依照單根進料長度進行重組計算，如圖3 為模型管道切割的短管重組情況，同時每截短管的安裝位置都可以在模型內(nèi)標(biāo)識出來，結(jié)合施工進度計劃，更好地指導(dǎo)現(xiàn)場施工。余廢料重組計算結(jié)果作為管道切割依據(jù)，能夠最大程度減少管道切割剩余的短管數(shù)量，減少施工垃圾的產(chǎn)生。

圖3 模型管道余廢料重組

項目倡導(dǎo)應(yīng)用綠色能源，屋面共設(shè)有88 塊太陽能集熱板，總計176m2。而屋面可利用的有效建筑面積不足140m2。原安裝方案為在屋面搭設(shè)統(tǒng)一鋼架平臺，太陽能集熱板依次排布、該方案整體架體太高，對整個建筑外形影響較大且耗用型鋼量大，同時后排太陽能板會有一定遮擋，制熱量無法達到額定值。通過BIM 技術(shù)對太陽能板屋面安裝方案進行優(yōu)化（圖4），結(jié)合屋頂造型，采用型鋼架高成兩階平臺的方案，降低整體太陽能板安裝高度，在減小對建筑外形的影響，節(jié)約型材的同時，確保太陽能板互不遮擋。

圖4 屋面太陽能集熱板安裝方案優(yōu)化

2.2 傳染病房的氣流模擬

本項目為綜合型國際醫(yī)院，除包括常規(guī)科室外，還包括傳染科等特殊科室。如何優(yōu)化該區(qū)域房間內(nèi)的氣流組織、降低醫(yī)療人員感染風(fēng)險也是項目施工中的重要內(nèi)容。利用BIM 技術(shù)對傳染科區(qū)域進行氣流模擬，對病毒源的空氣齡進行計算，模擬氣流與病毒擴散軌跡，確保傳染科室的送排風(fēng)氣流組織合理。根據(jù)原設(shè)計方案，醫(yī)生座位在房間距左側(cè)墻2.5m 范圍內(nèi)，模擬顯示原設(shè)計醫(yī)生所在區(qū)域病毒濃度略高，且由于房間內(nèi)部負壓，兩個外門都有補風(fēng)進入室內(nèi)，醫(yī)生感染風(fēng)險提高，結(jié)合模擬結(jié)果，提出將傳染科室內(nèi)布局改變，醫(yī)生辦公區(qū)域調(diào)整為病毒整體濃度較小區(qū)域。

2.3 機電綜合協(xié)調(diào)

本項目機電系統(tǒng)設(shè)置復(fù)雜、BIM 深化工作量大、要求高，為提升深化設(shè)計工作效率，項目采用多人協(xié)同方式開展深化工作。首先通過協(xié)同模式，創(chuàng)建工作集，對建模區(qū)域與專業(yè)進行劃分，如圖5。通過平臺的應(yīng)用，將各專業(yè)工程師納入深化設(shè)計工作中，實現(xiàn)了深化設(shè)計-施工的無縫對接。在業(yè)主變更圖紙發(fā)放晚，地上設(shè)計模型粗糙，施工工期緊等各種不利條件下，保質(zhì)保量完成了本項目除凈化區(qū)域以外的所有樓層綜合模型，大大減少了現(xiàn)場碰撞協(xié)調(diào)工作，有效保證了施工進度。

圖5 協(xié)同工作任務(wù)分工

項目機電管線綜合難度大，以醫(yī)療科區(qū)域為例，如圖6 所示。鋼結(jié)構(gòu)梁與建筑墻體方向不統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)與吊頂間管線水平布置達10 余根，空間高度0.6m，無法依照往常經(jīng)驗利用梁深進行管線翻彎布置，通過BIM 模型進行深化設(shè)計，調(diào)整部分管線布置路徑，部分有特殊安裝要求的管線在鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)提前做好洞孔預(yù)留，保證滿足規(guī)范及施工需求，該區(qū)域管道最低標(biāo)高控制達到2.7m。

圖6 醫(yī)療科區(qū)域機電管線綜合

原屋面管道設(shè)計方案，北側(cè)走廊管道落地安裝，影響疏散樓梯門開啟且疏散通道寬度較小，影響設(shè)備配管及檢修。通過BIM 技術(shù)對屋面消防通道方案進行優(yōu)化（圖7），將管道架高敷設(shè)，通過設(shè)置架高管廊避讓樓梯門、疏散通道及設(shè)備配管、檢修空間。方案調(diào)整后，保證疏散通道高度達到2.3m，寬度達到1.5m，并無障礙遮擋，滿足疏散與維修需求。

圖7 屋面消防通道方案優(yōu)化

2.4 輔助施工管理

通過將深化后的BIM 模型上傳至平臺，便于模型的統(tǒng)一管理并及時與項目團隊共享。上傳平臺后，還可利用移動終端完成模型輕量化的查看，將模型帶到現(xiàn)場完成可視化交底，方便、快捷地指導(dǎo)施工。通過施工質(zhì)量、安全管理系統(tǒng)的應(yīng)用，充分發(fā)揮移動終端優(yōu)勢，實時跟蹤，推進項目施工質(zhì)量、安全問題排查及整改工作。并對質(zhì)量、安全問題進行統(tǒng)計分析，針對薄弱環(huán)節(jié)加強控制，有效提升現(xiàn)場施工質(zhì)量。

3 結(jié)論

本文結(jié)合上海萊佛士國際醫(yī)院項目案例，將綠色施工理念融入機電施工中，通過基于BIM 技術(shù)的材料精細化管理減少施工垃圾的產(chǎn)生，屋面管道架空以及太陽能板排布等方案均對同類項目有借鑒價值。作為施工方，目前在深化設(shè)計階段和施工管理階段BIM 技術(shù)應(yīng)用較為成熟，未來還應(yīng)逐步探索將BIM 技術(shù)應(yīng)用于機電系統(tǒng)的運行調(diào)試、運維交付等階段，不斷提升項目品質(zhì)。O