BIM技術(shù)在醫(yī)院建筑設(shè)計階段的應(yīng)用策略

張輝

湖南省建筑設(shè)計院集團股份有限公司 湖南 長沙 410000

當(dāng)前工程建設(shè)行業(yè)設(shè)計和建設(shè)工作中逐漸從傳統(tǒng)二維設(shè)計模式向BIM數(shù)字化模式轉(zhuǎn)變，BIM技術(shù)指的是利用計算機作為技術(shù)輔助形成的新的技術(shù)形式，可以形成集成型的信息化建筑模式。提升建筑工程的設(shè)計能力，保證建筑施工質(zhì)量，有效降低設(shè)計風(fēng)險。醫(yī)院建筑結(jié)構(gòu)一般為大型建筑群，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在建筑設(shè)計中需要兼顧節(jié)能降耗綠色建筑理念。因此在建筑的設(shè)計階段，要針對建筑施工中的能耗以及原料等因素進行綜合考量，加強設(shè)計優(yōu)化。

1 BIM技術(shù)在醫(yī)院建筑設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢

BIM技術(shù)是一種應(yīng)用于建筑設(shè)計的信息化模型，可以針對建筑設(shè)計形成3D數(shù)字模式化，更直觀的觀看設(shè)計內(nèi)容。簡單來說就是通過模擬技術(shù)對建筑進行虛擬化，模仿整個施工過程，包括設(shè)計、施工、維護等，實現(xiàn)對建設(shè)工程的動態(tài)化、可視化管理的模式。從BIM技術(shù)的應(yīng)用情況來看，具有如下優(yōu)勢作用。

1.1 BIM技術(shù)的可視化

建筑項目傳統(tǒng)設(shè)計工作中，最開始的設(shè)計圖紙是設(shè)計人員手繪完成，后來計算機技術(shù)的發(fā)展開始出現(xiàn)CAD技術(shù)，可以更直觀的展現(xiàn)施工設(shè)計圖紙的規(guī)格，保證設(shè)計的精準(zhǔn)性[1]。但是相對于整個建筑結(jié)構(gòu)來說，仍然不夠直觀，可以用于確定施工方案，但是數(shù)據(jù)方面仍然不夠完善。BIM技術(shù)具有可視化特點，并保證數(shù)據(jù)的精密性，能夠為建筑設(shè)計工作提供更直觀的設(shè)計模型，有利于設(shè)計人員針對設(shè)計項目的交流，而且有利于及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的不足之處，在初期及時改進。

1.2 BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性

建筑項目工程設(shè)計工作開展中，涉及到比較多的部門和工種，需要做好各方面的協(xié)調(diào)，才可以保證工作順利開展。同時在設(shè)計階段也需要各部門的參與，從不同的角度保證設(shè)計的完善性，傳統(tǒng)設(shè)計工作中，要求各部門代表聚集在一起共同商議設(shè)計，這種情況下不僅會耗費大量的人力，同時也會導(dǎo)致設(shè)計圖紙更改難度大。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以將所有部門參與人員整合到一個平臺，各專業(yè)人員都可以看到其他專業(yè)的設(shè)計信息建議，設(shè)計人員結(jié)合各部門的建議和工程需要更改設(shè)計，避免后期施工中出現(xiàn)專業(yè)間的沖突或者造成施工碰撞等。

1.3 BIM技術(shù)的模擬性

建筑項目工程施工中，施工前可以對施工模型進行模擬，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題并及時修訂。模型的構(gòu)建中形成大量的物理信息，對方案的可行性進行測定。避免設(shè)計中出現(xiàn)隨意或者不確定的因素內(nèi)容，防止造成設(shè)計偏差問題。使設(shè)計方案的選擇可以更理性、更高效，避免設(shè)計方案浪費。

2 醫(yī)院建筑的特點

2.1 當(dāng)前醫(yī)院建筑設(shè)計的現(xiàn)狀

從我國當(dāng)前醫(yī)院建筑設(shè)計情況來看，醫(yī)院設(shè)計的研究起步晚，在建筑研究和創(chuàng)新方面不足，導(dǎo)致醫(yī)院的設(shè)計理念和形式落后。同時醫(yī)院在醫(yī)療設(shè)備和醫(yī)療技術(shù)的高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)下，建筑設(shè)計的情況無法滿足設(shè)計要求。此外，當(dāng)前醫(yī)療機構(gòu)的患者人數(shù)增多，對醫(yī)院設(shè)施的需求量擴大，原有的建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法滿足醫(yī)療需求，需要進一步擴大規(guī)模[2]。最后綠色建筑是當(dāng)前建筑行業(yè)發(fā)展的主流趨勢，同時建筑技術(shù)和方法都不斷創(chuàng)新，需要醫(yī)院的建筑結(jié)構(gòu)向綠色化發(fā)展。

2.2 醫(yī)院醫(yī)療建筑的特殊性

醫(yī)院建筑設(shè)計中需要考慮建筑的特殊性，能夠滿足醫(yī)療建筑的綠色性和高效性特點。首先，醫(yī)院建筑需要全天候24小時運行。醫(yī)院是救死扶傷的場所，為了保證隨時為患者服務(wù)，需要全天候運轉(zhuǎn)。其次，醫(yī)院建筑結(jié)構(gòu)具有多功能特點。醫(yī)院的醫(yī)療服務(wù)呈現(xiàn)多元化，要結(jié)合當(dāng)前醫(yī)療設(shè)施和技術(shù)，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。最后，醫(yī)院的服務(wù)對象面對的是具有身體疾病的患者以及醫(yī)護人員、新生兒等，因此醫(yī)院的環(huán)境要保證舒適性。

2.3 醫(yī)院建筑結(jié)構(gòu)強調(diào)綠色性

醫(yī)院建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要尊重綠色建筑理念，保證建筑的整個周期都能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約資源、降低污染和保護環(huán)境的目的，實現(xiàn)人與自然的和諧相處。同時綠色建筑要保證建筑的安全性、健康性和耐久性，符合節(jié)能、節(jié)水要求。在建筑的全生命周期內(nèi)，盡可能的節(jié)約資源，合理使用建筑空間和自然環(huán)境。

3 醫(yī)院建筑設(shè)計中的問題分析

3.1 管理問題

醫(yī)院建筑設(shè)計開始前需要經(jīng)過多種手續(xù)的審批和實地調(diào)研工作。并針對建筑中涉及到的各個專業(yè)進行設(shè)計溝通，關(guān)系到的內(nèi)容多，任務(wù)重，因此容易造成溝通不及時、信息傳遞失誤以及重復(fù)工作等方面的問題[3]。影響設(shè)計工作開展效率，不利于設(shè)計工作質(zhì)量控制。

3.2 圖紙設(shè)計問題

醫(yī)院建筑設(shè)計工作開展中，需要院方人員的參與，但是院方人員往往只從醫(yī)療需要方面考量，不懂建筑的專業(yè)知識。建筑設(shè)計中臨床參與人員包括醫(yī)療、護理、采購以及院感等多個部門。此外，醫(yī)院建筑設(shè)計的特殊性導(dǎo)致參與設(shè)計方眾多，不同人員的設(shè)計水平和設(shè)計能力不同，容易導(dǎo)致設(shè)計圖紙出現(xiàn)矛盾問題，影響后期施工。建筑設(shè)計中還需要結(jié)合醫(yī)院的設(shè)備情況進行優(yōu)化，保證預(yù)留基礎(chǔ)條件的準(zhǔn)確性。如果溝通不暢，極容易導(dǎo)致預(yù)留條件出現(xiàn)偏差，影響后期施工和使用。最后，當(dāng)前醫(yī)院建筑中強調(diào)節(jié)能降耗，但是部分建筑設(shè)計人員對節(jié)能理念的認(rèn)知有限，導(dǎo)致建筑設(shè)計無法達到綠色節(jié)能的效果。

4 BIM技術(shù)在醫(yī)院建筑設(shè)計中的應(yīng)用策略

4.1 BIM技術(shù)有利于優(yōu)化建筑設(shè)計思想

BIM技術(shù)在醫(yī)院建筑設(shè)計中的應(yīng)用，可以擺脫傳統(tǒng)建筑設(shè)計的理念，整合傳統(tǒng)二維設(shè)計中的平面、剖面設(shè)計模式，形成三維設(shè)計影像。結(jié)合建筑設(shè)計的各項條件以及參數(shù)等形成虛擬的建筑模式，在設(shè)計中可以結(jié)合具體的模型進行探討。將傳統(tǒng)抽象化、平面化的設(shè)計模式，轉(zhuǎn)化為具象的、可控的設(shè)計模型，使設(shè)計內(nèi)容更加具體[4]。仿真模擬的形式可以使數(shù)據(jù)更清晰，滿足建筑的精神和物質(zhì)要求，避免后期反復(fù)更改造成施工材料和能源的浪費。此外，還可以在建筑的設(shè)計初期，利用BIM技術(shù)完成醫(yī)院建筑的功能評估和能耗模擬，更好的解決問題，達到節(jié)能的效果。

4.2 BIM技術(shù)的管線綜合與碰撞檢測

BIM三維設(shè)計在醫(yī)院建筑中的應(yīng)用，可以對各種管線布設(shè)進行提前考量。醫(yī)院的特殊性，使建筑施工中需要布置和鋪設(shè)多種專業(yè)管線，這些管線的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，包括電路、供暖、通風(fēng)、給排水以及醫(yī)療服務(wù)中的各種線路等。比如氧氣供應(yīng)管路、軌道物流等。錯綜復(fù)雜的管理如果設(shè)計中不能做好布設(shè)，后期極容易出現(xiàn)管理碰撞問題，這也是建筑中比較常見的問題。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以對管線結(jié)構(gòu)和布設(shè)位置進行全面檢測，直觀的觀察建筑管線間是否存在碰撞情況。除了管線間明顯的穿插碰撞之外，還有管線間的軟碰撞問題，比如管線間的距離過小，導(dǎo)致后期的管道保溫、維修等工作無法安全操作等情況。BIM檢測技術(shù)可以對這些管線的碰撞情況進行檢測，實現(xiàn)管線結(jié)構(gòu)和排布的優(yōu)化，降低后期管線的拆改和變更，實現(xiàn)節(jié)約能源、材料的作用。

4.3 BIM技術(shù)優(yōu)化建筑的空間布局

BIM技術(shù)在醫(yī)院建筑設(shè)計中的應(yīng)用，對建筑空間設(shè)計和規(guī)劃具有重要作用。建筑空間規(guī)劃是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心點和關(guān)鍵點，可以在很多方面形成更強大的建筑效果。具體可以表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，可以結(jié)合醫(yī)院建筑的地形結(jié)構(gòu)合理設(shè)計建筑模型，通過與3D以及地圖軟件的應(yīng)用，實現(xiàn)對建筑位置地形的全方位解析，了解建筑位置地形的原有結(jié)構(gòu)形式，以及地形對建筑施工帶來的不良影響等。BIM技術(shù)可以與ECOTECT技術(shù)結(jié)合，形成更優(yōu)化的風(fēng)環(huán)境結(jié)構(gòu)效果，可以結(jié)合風(fēng)向確定建筑的外部結(jié)構(gòu)，降低風(fēng)向影響，避免后期建筑應(yīng)用中存在隱患。同時還可以結(jié)合風(fēng)環(huán)境情況設(shè)計建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)，合理利用風(fēng)環(huán)境能源降低醫(yī)院建筑結(jié)構(gòu)后期的耗能。

4.4 BIM技術(shù)在模型結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用

BIM技術(shù)在醫(yī)院建筑設(shè)計中的應(yīng)用，可以結(jié)合建筑設(shè)計模型和建筑構(gòu)建方面形成更合理的設(shè)計效果，保證建筑模型設(shè)計的科學(xué)性、有效性，避免后期建筑施工中出現(xiàn)不合理的問題，導(dǎo)致建筑存在缺陷性。BIM技術(shù)在建筑模型中的應(yīng)用，能夠反映出建筑設(shè)計中各個方面的問題，包括建筑的采光、通風(fēng)等情況[5]。設(shè)計人員可以根據(jù)模擬的情況做出設(shè)計更改，提升設(shè)計人員的糾錯意識。通過通風(fēng)以及采光最大化的設(shè)計方式，避免后期施工中暖氣以及光源等方面電器的應(yīng)用，達到節(jié)能降耗的效果。比如可以利用REVTIT模型，這種模型與傳統(tǒng)二維模型不同，有利于為設(shè)計人員的設(shè)計工作提供更強大的掌控能力，保證建筑后期的應(yīng)用效率。比如，建筑工程完成后，確定門窗結(jié)構(gòu)，不僅是建筑門窗的位置，還包括具體的尺寸、建構(gòu)節(jié)點、保溫系數(shù)等內(nèi)容。并以此為基礎(chǔ)設(shè)計建筑的隔熱保溫設(shè)施和裝飾，保證建筑物內(nèi)部的溫度與濕度滿足建筑要求，降低后期施工和應(yīng)用中造成資源浪費。

4.5 模擬仿真設(shè)計漫游

BIM技術(shù)的可視化特點對建筑設(shè)計工作開展具有巨大的優(yōu)勢作用，可以利用BIM技術(shù)形成更立體化的建模。醫(yī)院建筑與其他建筑具有較大的區(qū)別，建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，功能性更強。比如醫(yī)院建設(shè)中需要建設(shè)手術(shù)室、實驗室等，這些設(shè)施的建設(shè)要從多個層面進行評估和優(yōu)化，達到醫(yī)院建筑要求和室內(nèi)環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)。BIM技術(shù)的建?？梢詫︶t(yī)院的安全設(shè)施進行模擬，包括建筑的消防安全疏散源，各種危險源等，有效消除建筑結(jié)構(gòu)中的安全隱患，保證醫(yī)院各種安全管道間的通暢性。此外，還可以對醫(yī)院的排氣管道進行全面管理，保證可以及時將醫(yī)院內(nèi)部的污濁氣體排出，提升內(nèi)部衛(wèi)生能力。

4.6 BIM技術(shù)在數(shù)字化交付中的應(yīng)用

醫(yī)院建筑施工中，建筑的運行管理尤為重要，直接關(guān)系著建筑的建設(shè)質(zhì)量和收益，為了保證建筑空間以及設(shè)施設(shè)置的合理性，可以充分利用信息技術(shù)，在設(shè)計中保證建筑以及設(shè)施的最高周轉(zhuǎn)率，提升建筑空間與設(shè)施的使用效益。醫(yī)院需要保留建筑設(shè)計項目的施工圖紙，作為存檔，以便之后查閱。但是建設(shè)設(shè)計圖紙的技術(shù)性比較高，主要的應(yīng)用對象為施工人員。一般管理人員能力有限，難以識別圖紙的內(nèi)容。同時二維圖紙中的管線結(jié)構(gòu)、建筑構(gòu)造等都具有立體性，對管理人員的立體思維要求高。同時部分原圖紙設(shè)計存在碰撞和沖突的位置在施工中會整改、優(yōu)化，圖紙也需要進行更改，但是這些問題無法在施工圖紙中準(zhǔn)確反映，導(dǎo)致后期的維護、運營等都存在一定的難度。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以將建筑設(shè)計文檔形成數(shù)字化的結(jié)構(gòu)形式，立體化的設(shè)計模式有利于后期管理人員的查閱，此外更改的痕跡可以準(zhǔn)確、直觀標(biāo)記，不會影響后期的查閱。

5 BIM技術(shù)在醫(yī)院建筑設(shè)計中的控制要點

5.1 智能化方面的設(shè)計控制

在醫(yī)療技術(shù)的快速發(fā)展下，醫(yī)療工作開展中增加了大量的智能化設(shè)備，為人們就醫(yī)提供方便。不需要分散排隊掛號，可以利用智能化管理系統(tǒng)完成就診的預(yù)約，保證就醫(yī)和取藥時間的合理性，縮短患者就醫(yī)時間。因此在醫(yī)院建筑設(shè)計中需要保證綜合布線的智能化。同時綜合考量建筑中的智能化系統(tǒng)分布問題，針對醫(yī)療建筑設(shè)計的技術(shù)應(yīng)用需求進行精準(zhǔn)把握。智能化系統(tǒng)中需要大量的弱電，因此在建筑設(shè)計中要做好對建筑設(shè)計與電氣設(shè)計的緊密配合。避免設(shè)計不合理影響后期的智能化設(shè)備應(yīng)用。此外，大量機械設(shè)備涉及到后期的維護問題，因此建筑設(shè)計還需要考慮后期使用，預(yù)留充足的空間，并合理分配智能化管線位置。

5.2 節(jié)能方面的設(shè)計控制

醫(yī)療建筑施工中，生態(tài)節(jié)能也是當(dāng)前建筑改革的重要一環(huán)。當(dāng)前部分大型醫(yī)療建筑設(shè)計中為了追求立面的設(shè)計效果，會采用玻璃幕墻的建筑模式。但是這種設(shè)計方式難以保證建筑內(nèi)部的通風(fēng)和保溫效果。需要另外設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)，這種情況下不僅不利于室內(nèi)環(huán)境的調(diào)節(jié)，還會浪費大量的能源。醫(yī)療建筑本身具有特殊性，在建筑中必須要綜合考量各種自然因素，包括通風(fēng)和采光問題。保證室內(nèi)的清潔性，減少機械的耗能，控制運營成本。

5.3 交通方面的設(shè)計控制

醫(yī)院建筑設(shè)計中也包括室外的設(shè)計內(nèi)容，主要指的是交通的設(shè)計。醫(yī)院交通流中主要為人流和車流兩個部分。當(dāng)前大部分醫(yī)院中人流量和車流量都比較高，如果不能設(shè)置分流的方式，極容易導(dǎo)致安全事故，同時造成交通環(huán)境的惡化。針對這種情況需要結(jié)合醫(yī)院的人流量，做好交通的平面設(shè)計。合理設(shè)計交通的出入口位置，并采用分設(shè)的方式。同時門診與住院部的車流量也需要單獨設(shè)置，避免交叉影響交通運行效果。大型醫(yī)療機構(gòu)建筑設(shè)計中，停車問題也是關(guān)鍵，為了解決停車問題，在場地設(shè)計中要做好緩沖帶處理，保證公共交通與醫(yī)療建筑設(shè)計中的連接點。盡可能設(shè)計立體停車場，滿足醫(yī)院停車要求。此外，針對病人流、醫(yī)生流、物資流以及后勤流等設(shè)置不同的通道，避免交叉影響運輸效率。

6 結(jié)束語

綜上所述，醫(yī)院建筑在功能以及建筑結(jié)構(gòu)方面具有特殊性，因此在建筑設(shè)計中也需要結(jié)合醫(yī)院建筑的特點，保證建筑設(shè)計的科學(xué)性。但是從當(dāng)前的建筑設(shè)計情況來看，傳統(tǒng)二維設(shè)計模式以及CAD設(shè)計都難以保證設(shè)計的精準(zhǔn)性，不利于設(shè)計的討論以及后期施工的驗證。為了有效解決這些問題，可以嘗試BIM技術(shù)對醫(yī)院建筑設(shè)計階段進行優(yōu)化。利用BIM的可視化、精準(zhǔn)化、模擬化特點，將設(shè)計建筑形成虛擬的結(jié)構(gòu)模式，及時發(fā)現(xiàn)建筑問題，保證設(shè)計的合理性。而且有利于后期不同人對建筑設(shè)計的察看，為后期建筑設(shè)施的維護奠定基礎(chǔ)。