BIM技術(shù)在大型綜合性醫(yī)院項(xiàng)目中的應(yīng)用

【摘要】大型綜合性醫(yī)院建設(shè)難度大、專業(yè)性強(qiáng)、社會(huì)影響深遠(yuǎn)。文中以自貢某醫(yī)院新院區(qū)為案例，介紹了通過BIM技術(shù)，在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維階段為大型綜合性醫(yī)院項(xiàng)目提供全生命周期服務(wù)的應(yīng)用價(jià)值。研究表明，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以幫助大型綜合性醫(yī)院項(xiàng)目在建設(shè)過程中有效提升項(xiàng)目品質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；大型綜合性醫(yī)院；全過程BIM咨詢

【中圖分類號(hào)】TU246 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）09-0031-03

0 引言

隨著醫(yī)療需求的增長(zhǎng)和醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步，大型綜合性醫(yī)院項(xiàng)目建設(shè)不斷涌現(xiàn)。而醫(yī)院項(xiàng)目，從單體建筑到多棟建筑群，從單一功能到綜合功能，其規(guī)模的不斷擴(kuò)大也增加了項(xiàng)目管理的難度。對(duì)于一家綜合性醫(yī)院，機(jī)電系統(tǒng)的數(shù)量就有80余個(gè)，這為大型醫(yī)院項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。本文以自貢某醫(yī)院新院區(qū)作為案例，介紹如何通過BIM技術(shù)，解決在大型醫(yī)院項(xiàng)目建設(shè)中遇到的難題。

1 項(xiàng)目工程概況

項(xiàng)目位于自貢市東部新城，建成后將成為川西最大的綜合性醫(yī)院之一。項(xiàng)目一期總建筑面積為 277 933 m2，地上18層，地下2層，建筑高度81.5 m。項(xiàng)目的綜合樓包括急診、門診、醫(yī)技、住院、行政辦公、報(bào)告廳、機(jī)電房等功能，專家樓包括職工活動(dòng)、專家客房等功能，后勤保障主要包含污水垃圾站、液氧站等功能。

項(xiàng)目中BIM應(yīng)用將貫穿于設(shè)計(jì)、施工等多個(gè)階段全生命周期，為設(shè)計(jì)查漏補(bǔ)缺，減少設(shè)計(jì)變更，保障工程進(jìn)度，提升施工質(zhì)量，最終為項(xiàng)目數(shù)字化運(yùn)維交付提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2 設(shè)計(jì)優(yōu)化

在大型醫(yī)院項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，不同專業(yè)之間，不同樓層之間，“錯(cuò)漏碰缺”是傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)經(jīng)常遇到的問題。這導(dǎo)致施工圖的深度很難直接用于指導(dǎo)施工，而各種圖紙深度帶來(lái)的問題，也間接導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)的拆改量居高不下。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，平均拆改費(fèi)用占建設(shè)成本的10%以上。采用BIM技術(shù)，可以應(yīng)用于以下幾個(gè)方面，有效減少圖紙的錯(cuò)漏碰缺情況，提升工程設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.1 數(shù)據(jù)集成與信息共享

1）集成性。BIM技術(shù)能夠?qū)⒔ㄖO(shè)計(jì)所需的各種技術(shù)資料和信息集成在一個(gè)平臺(tái)上，方便各類角色間進(jìn)行信息共享，從而提高項(xiàng)目管理工作的效率。

2）協(xié)同性。利用BIM協(xié)同平臺(tái)，專業(yè)成員間、設(shè)計(jì)系統(tǒng)主體間的設(shè)計(jì)成果（包括中間過程和結(jié)果）可以置于統(tǒng)一直觀的三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)中，避免因誤解或溝通不及時(shí)造成不必要的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率[1]。

2.2 模型可視化

可視化設(shè)計(jì)交流貫穿于整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，典型的應(yīng)用包括三維設(shè)計(jì)與效果圖及動(dòng)畫展示，有助于更好地理解醫(yī)院的設(shè)計(jì)理念、空間布局、功能分區(qū)等，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和溝通效率。

2.3 模擬與優(yōu)化

通過BIM技術(shù)的模擬功能，設(shè)計(jì)師可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中可能存在的問題，如凈高不足、管線碰撞等，并在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，減少實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)，滿足設(shè)備運(yùn)行需求，常見設(shè)計(jì)問題如圖1所示。

2.4 提高設(shè)計(jì)決策的科學(xué)性

建立基于BIM的可視化信息模型，可以提高醫(yī)院建設(shè)參與方對(duì)不同方案的認(rèn)知深度，進(jìn)行可視化和數(shù)字化方案比選，提高決策科學(xué)性。

3 BIM工作流程優(yōu)化

醫(yī)院項(xiàng)目的設(shè)計(jì)流程既包含建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等施工圖設(shè)計(jì)，也包含醫(yī)療氣體專項(xiàng)、醫(yī)療運(yùn)輸專項(xiàng)等專項(xiàng)設(shè)計(jì)。其中專項(xiàng)設(shè)計(jì)一般由相關(guān)廠家或?qū)ｍ?xiàng)深化設(shè)計(jì)公司實(shí)施。因?yàn)樵O(shè)計(jì)需求的變更及專項(xiàng)設(shè)計(jì)相關(guān)廠家本身確定相對(duì)較晚，導(dǎo)致很多情況下，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)電安裝已經(jīng)做完，但專項(xiàng)設(shè)計(jì)圖紙還未完成。

在過去的項(xiàng)目中，經(jīng)常出現(xiàn)這種情況，導(dǎo)致醫(yī)療氣體管線在安裝時(shí)并沒有合適的安裝空間，造成已安裝的機(jī)電管線需要大面積拆改，為項(xiàng)目質(zhì)量帶來(lái)隱患，同時(shí)影響項(xiàng)目的工期，增加總包單位的施工成本[2]。

對(duì)此的解決方案是優(yōu)化BIM工作流程，要求醫(yī)療氣體單位在方案階段介入機(jī)電管綜方案討論，預(yù)留充分醫(yī)氣管線安裝空間，并要求專項(xiàng)單位在醫(yī)療氣體施工圖深化階段，借助全專業(yè)信息BIM，充分考量路由及方案。在本項(xiàng)目中，沒有出現(xiàn)因醫(yī)療氣體管線安裝空間不足而導(dǎo)致的大面積拆改情況。

4 制冷機(jī)房?jī)?yōu)化

制冷機(jī)房是醫(yī)院最重要的設(shè)備機(jī)房之一，作為制冷系統(tǒng)的“心臟”，制冷機(jī)房具有設(shè)備多、管線多、空間小的特點(diǎn)[3]。這些特點(diǎn)導(dǎo)致制冷機(jī)房在設(shè)計(jì)、施工階段難度較大。傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)優(yōu)化不到位，會(huì)導(dǎo)致管線路由多，翻越多，并進(jìn)一步降低制冷機(jī)房的能效。

BIM優(yōu)化設(shè)計(jì)可以優(yōu)化管線路由，提升凈高，進(jìn)而起到改善制冷效果，提升綜合能效，節(jié)約能源的目的，優(yōu)化后制冷機(jī)房如圖2、圖3所示。具體措施包含但不限于：①采用135°彎頭代替90°直角彎頭；②采用順?biāo)ù嬷苯侨ㄔO(shè)計(jì)；③采用三流程冷水機(jī)組，冷凍水管與冷卻水管兩端分開布局，減少管長(zhǎng)及彎頭數(shù)量；④重新布置冷水機(jī)組位置，采用水平直通式管路連接；⑤采用供回水總管代替分集水器，減少管路長(zhǎng)度；⑥抬高立式泵基礎(chǔ)高度，減少水泵出入口彎頭數(shù)量等。

5 預(yù)留洞優(yōu)化

在過去項(xiàng)目中，尤其是大型公建類型項(xiàng)目，由于管線較多，施工圖中的二次墻預(yù)留洞通常難以滿足機(jī)電安裝的實(shí)際需求，后期會(huì)發(fā)生大量拆改等情況。為了減少后開洞，施工單位通常會(huì)要求土建單位在復(fù)雜區(qū)域分兩段完成二次墻施工，第一段二次墻做到距離頂板1.2 m位置，待機(jī)電單位進(jìn)場(chǎng)施工后，土建單位再返場(chǎng)，封堵上面1.2 m的空間，完成第二段二次墻施工。這樣的方法雖然能減少后開洞的情況，但是土建的施工作業(yè)面非常小，中間等待時(shí)間不可控，導(dǎo)致總包單位的成本和時(shí)間大幅增加。

本項(xiàng)目中所有墻體都通過BIM進(jìn)行預(yù)留洞檢查和完善。通過機(jī)電管線綜合深化，給出合理完整的二次墻預(yù)留洞圖，實(shí)現(xiàn)土建一次進(jìn)場(chǎng)完成所有二次墻工程及二次墻預(yù)留洞，避免后續(xù)進(jìn)場(chǎng)及拆改。

6 ALC裝配式

裝配式建筑是指采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工等先進(jìn)技術(shù)，將建筑構(gòu)配件在工廠內(nèi)預(yù)制生產(chǎn)，然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝而成的建筑。與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑相比，裝配式建筑具有施工速度快、質(zhì)量可靠、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因此在現(xiàn)代建筑中得到廣泛應(yīng)用。

ALC指的是蒸壓輕質(zhì)混凝土，是一種新型建筑材料，經(jīng)常用作墻板，來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)加氣砌塊做隔墻使用。在傳統(tǒng)ALC條板設(shè)計(jì)中，很難兼顧復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境，比如梁、非裝配式墻體等，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)化條板運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后還要進(jìn)行大量的二次加工裁切。

而BIM可以實(shí)現(xiàn)ALC深化設(shè)計(jì)，確定ALC板墻體排布，減少板材切割，出圖指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，ALC條板BIM如圖4所示。同時(shí)可以通過BIM直接生成構(gòu)造柱，安裝縫等構(gòu)件，并生成具備工程量統(tǒng)計(jì)功能的BOM表，提高現(xiàn)場(chǎng)安裝效率。

7 管井優(yōu)化

由于大型綜合性醫(yī)院項(xiàng)目規(guī)模龐大和功能復(fù)雜，設(shè)計(jì)和施工階段面臨諸多挑戰(zhàn)。特別是在機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，管線眾多且管井復(fù)雜，地下、裙房、塔樓等區(qū)域存在眾多管井轉(zhuǎn)換情況。在一次設(shè)計(jì)中，很難實(shí)現(xiàn)管井管線的精確定位[4]。現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目中通常由施工總包單位另行深化。但受限于技術(shù)手段，管井的管線大量不必要的轉(zhuǎn)彎影響機(jī)電系統(tǒng)效果，或者缺乏安裝檢修空間，為后續(xù)運(yùn)維使用埋下隱患。為了解決這些問題，可以利用BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過三維可視化及專業(yè)間協(xié)同，更好地實(shí)現(xiàn)管井優(yōu)化，為醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目的全生命周期管理提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

8 地下車庫(kù)管線綜合優(yōu)化

大型公建項(xiàng)目中，地下車庫(kù)的使用率往往較高，且醫(yī)院地庫(kù)的受眾廣泛，包含病患、醫(yī)生等，這些用戶群體對(duì)于時(shí)間比較敏感，因此，地下車庫(kù)的凈高和動(dòng)線設(shè)計(jì)對(duì)于提升使用效率和滿足功能性需求具有重要意義。

醫(yī)院地下車庫(kù)的空間布局復(fù)雜，涉及車道、車位、電梯廳、化驗(yàn)室、醫(yī)療后勤通道等[5]。每個(gè)區(qū)域?qū)舾吆涂臻g的具體要求各異。在進(jìn)行地下車庫(kù)的管線綜合設(shè)計(jì)時(shí)，首要任務(wù)是明確項(xiàng)目對(duì)于凈空的特定要求。然后，施工總包單位基于這些要求，結(jié)合實(shí)際情況，與設(shè)計(jì)、施工以及業(yè)主單位等多方協(xié)作，共同制定出一套合理的管線綜合方案。

利用BIM進(jìn)行三維協(xié)同設(shè)計(jì)，有效整合專業(yè)管線，優(yōu)化凈高和空間布局，確保設(shè)計(jì)方案的可行性和實(shí)用性，最終實(shí)現(xiàn)地下車庫(kù)的管線凈高目標(biāo)，同時(shí)滿足施工后續(xù)運(yùn)維要求。

9 醫(yī)療檢測(cè)VR

基于BIM，通過全景效果圖、VR等可視化技術(shù)，結(jié)合醫(yī)療工藝流程，為設(shè)計(jì)人員提供身臨其境的感受。通過這種方式，對(duì)輸液區(qū)、潔凈區(qū)走廊、手術(shù)室、護(hù)士站等區(qū)域的效果進(jìn)行方案推敲，從而輔助設(shè)計(jì)人員對(duì)成果進(jìn)行優(yōu)化，展現(xiàn)出VR技術(shù)在提升醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量和患者體驗(yàn)方面的潛力[6]。

10 結(jié)語(yǔ)

在大型綜合性醫(yī)院項(xiàng)目中，利用BIM技術(shù)進(jìn)行三維可視化、多專業(yè)協(xié)同、全周期應(yīng)用，可以有效打破過去項(xiàng)目建設(shè)過程中普遍存在的信息孤島現(xiàn)象。本項(xiàng)目通過BIM技術(shù)的一系列應(yīng)用，提升施工圖各專業(yè)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少施工階段的拆改，最終實(shí)現(xiàn)了提升項(xiàng)目品質(zhì)、控制項(xiàng)目投資、保障項(xiàng)目工期的目的。

當(dāng)然，還有很多工作值得進(jìn)一步探索。尤其在運(yùn)維階段，比如如何有效利用設(shè)計(jì)階段、施工階段形成的完整BIM，并方便地增減修改運(yùn)維信息；比如醫(yī)院項(xiàng)目缺少專項(xiàng)BIM運(yùn)維編碼的問題；比如現(xiàn)在市場(chǎng)上的運(yùn)維BIM平臺(tái)更多偏向展示，運(yùn)維人員信息錄入流程復(fù)雜，導(dǎo)致運(yùn)維BIM平臺(tái)使用率不高的問題。

隨著BIM行業(yè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展、參建單位參建人員BIM能力的普及以及相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善，相信BIM技術(shù)的應(yīng)用還有更多的擴(kuò)展空間，相應(yīng)的問題也會(huì)得到改善和解決。

參考文獻(xiàn)

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[2] 潘蓓敏.醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目施工階段BIM的系統(tǒng)性應(yīng)用研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2017.

[3] 謝斌.BIM技術(shù)在房建工程施工中的研究及應(yīng)用[D].重慶：西南大學(xué)，2015.

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[5] 張國(guó)華，郭敏，霍婕，等.BIM技術(shù)在綠色建筑全生命周期的應(yīng)用：以北京市某醫(yī)院建筑為例[J].智能建筑與城市信息，2015（12）：82-84.

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[作者簡(jiǎn)介]張福星（1989—），男，河北秦皇島人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：全過程BIM咨詢?cè)O(shè)計(jì)。