BIM 技术在医院病房楼项目上的应用

陈晶晶 吴圣雪 郭红军

（江苏建筑职业技术学院，江苏 221116），

0 引言

随着信息技术的不断发展，面对我国城市建设的大力推进以及房地产行业蓬勃兴起，中国建筑行业的技术能力也得到了极大的发展与提高。BIM 技术作为建筑行业的新技术，在我国建筑行业中的应用越来越广泛。如何更有效地将BIM 技术应用到项目中，以实现工程管理的水平和手段不断提高，仍然是目前亟待解决的问题。医疗建筑与传统住宅建筑相比，建筑面积大、结构特殊、管线错综复杂，利用BIM 技术，更能有效提升施工效率，确保建筑在全生命期中的按时、保质、安全、高效完成建设。

1 项目背景

1.1 项目基本信息

昆山市第一人民医院东部医疗中心建设项目位于昆山开发区前进东路北侧，吴淞江北路东侧，同丰路南侧，洞庭湖路西侧。项目占地面积约136807m2，规划门诊医技区、病房区、科研教学办公区、传染病区和后勤区。总建筑面积237253m2，其中地上建筑面积169967m2，地下建筑面积67285m2，规划床位数1200 床，建成后将成为昆山最大的三级甲等综合性医院之一。

1.2 项目特点

昆山东部医疗中心病房楼建筑面积大，结构复杂特殊、建设周期紧，施工质量要求严格，在此情况下，很难用以往的施工方式做到进度最快、资源最优、质量最好、浪费与污染更少，通过采用BIM 技术为该项目的全生命周期提供技术与信息支持。鉴于此，研究中为昆山东部医疗中心病房楼项目编制施工管理实施规划，旨在制定合理的施工计划，清晰可见且精确地掌握施工进度，优化施工资源及科学地进行场地布置，对复杂的施工方案进行模拟和分析，提高计划的可行性，对整个工程的施工进度、资源和质量进行统一管理和控制，以缩短工期、降低成本、提高质量。

2 BIM 技术在设计阶段的应用

2.1 前期准备工作

BIM 技术应用的基础是创建完整的专业模型。依据各专业图纸，运用建模软件分别创建了建筑、结构、给排水、暖通、电气五个专业的模型。并应用模型整合软件对其进行了模型整合。模型创建过程中，关键点在于各专业模型的坐标原点要一致，标高轴网要统一，否则在模型整合的过程中会出现各专业模型错位，不能进行有效整合的问题。

模型建立完成后第一步就是进行模型整合，这是其他应用点的首要前提。通过完整的专业模型可以发现单专业模型建立过程中看不到的一些问题，前期一直专注单专业模型的建立，并没有综合的全览整个模型，所以很难发现建筑物内部的一些构件冲突和绘制上的错误。例如在绘制风管时就曾出现过看错图纸将风管绘制得过长穿出墙面的错误，只看暖通专业模型很难一眼看出，但在模型整合中就非常显而易见，这时就需要回到建模软件中对错误的部位进行修改，来完善专业模型。

2.2 碰撞检测的应用

碰撞检查是用来发现项目中图元之间冲突的工具，可以简单地理解为建筑相同或不同构件之间的交叉或者间隙。项目应用Navisworks 软件，实现了各专业之间的碰撞检测，对于设计阶段图纸中存在的问题可以提早发现与解决。

碰撞检查是建筑行业二维图纸时代转向三维实体模型时代的重要标志，在传统的二维图纸时代设计师各自负责各自的部分，很多问题到了真正施工时才能发现，比如门窗与结构梁柱碰撞、管线穿梁柱、预留洞口与风管错位等等。这些问题发现时可能已经开工有一段时间了或者很长时间了，这时再向设计院反馈问题、修改图纸、重新开工修正错误，不仅浪费时间影响工期，也会带来金钱上的巨大损失。通过全面的“三维校审”，在此过程中可发现大量隐藏在设计中的问题。在真正施工之前理论上能100%消除各类碰撞，减少返工，缩短工期，节约成本。

本项目碰撞检测主要包括：建筑专业与给排水专业，碰撞点有9319个，均为建筑楼板与给排水管道、建筑墙与给排水管道的碰撞。立管穿楼板、横管穿墙为有效碰撞，解决方法是进行模型优化，事先为管道预留好洞口。建筑专业与暖通专业的碰撞点3417 个，与建筑给排水相同，均为建筑楼板与暖通风管、建筑墙与暖通风管的碰撞，同样也是有效碰撞。解决方法是进行模型优化，事先为风管预留好洞口。建筑与电气的碰撞点有4111 个，为建筑墙与电气桥架、建筑墙与电气线管的有效碰撞。解决方法是进行模型优化，事先为风管预留好洞口。结构与给排水的碰撞点有11512 个，均为结构梁与给排水管道、结构板与给排水管道的碰撞。解决方法是模型优化、预留洞口，并且在实际施工中还要预埋套管。结构与暖通的碰撞点有219 个，分别为结构梁、结构板、结构柱与暖通风管的碰撞。依据施工规范，风管不能穿梁，解决方法是修改风管高度避开结构梁、在结构板上为风管立管预留洞口、修改风管路径绕开结构柱。暖通与电气有798 个碰撞点，分别为暖通风管与电气桥架、暖通风管与电气线管的碰撞，依据施工规范桥架、线管穿过风管同样需要修改将其避开。解决方法依旧同上，向设计院反馈后按照修正后的图纸重新建模。

通过碰撞检测，及时发现了施工图纸中的问题，在施工之前向设计院反馈，对图纸进行了修改与完善。

3 施工阶段的应用

3.1 施工进度模拟

施工方案的合理制定在施工中起着重要的作用，而施工进度计划是施工方案的主要内容。施工企业在实施一项工程前要面对的首要问题就是如何在建设单位要求的工期内完成施工任务，进度计划就是这个问题的答案。作为项目正式施工前的重要流程之一，进度计划包括每一具体活动的计划开始时间和计划完成时间，可采用横道图和网络图表示。基本进度计划要说明哪些工作必须于何时完成和完成每一任务所需要的时间，但最好同时也能表示出每项活动所需要的人数。项目的主要特点之一就是有严格的时间期限要求，而安排进度计划的目的正是为了控制时间和节约时间，由此决定了进度计划在项目管理中的重要性。

本项目应用Microsoft Project 进行进度计划的制作，步骤如下：先编制任务名称，对其进行任务升级或降级；其次安排工期与开始时间，填写前置任务以达到让任务连续的目的，选择自动安排便于进度计划的制作与后续修改。

施工进度模拟是根据施工方案，模仿实际施工时的工程建设进度，通过三维电脑技术把建筑施工的过程提前预演出来，将进度计划具象化。通过施工模拟动画可以最直观地看到施工过程中的问题，提前发现提前进行方案优化设计，减少不必要的损失。

在navisworks 软件的TimeLiner 功能中导入进度计划，对其进行编辑并重建任务层次。其次要将施工模拟中涉及到的构件做成集合，从首层至机房层分别创建了柱、梁、板、墙、幕墙、门、窗、楼梯、屋面的集合，为方便查找，需要按层创建文件夹。第三步需要将做好的集合附着到进度计划中相应的地方，并将任务类型改为构造。完成以上三步后就可以进行施工模拟并导出动画了。通过施工进度模拟，可以将实际进度和计划进度进行鲜明对比，通过对比发现实际进度中的工作任务的拖延，从而在之后的工作任务中加快施工进度，按照原计划完成，保证工程的工期。

3.2 漫游动画应用

可视化漫游能够让人们在一个虚拟的三维环境中对建筑进行身临其境的全方位的审视：可以从任意角度、距离和精细程度观察场景；可以选择并自由切换行走、飞行多种运动模式，还可以自由控制浏览的路线。可以给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验。本项目室内漫游使用Naivsworks 来进行制作。

在Navisworks 中制作漫游动画有两种方法可以选择：一是直接开始录制，到达目的地后停止录制；二是通过保存视点，添加动画后再将视点按顺序拖入形成漫游动画。

由于病房楼的结构比较复杂，很难一次性找到准确的路线，本项目采用第二种方法。使用视点制作动画可以进行详细的修改，根据动画效果来适当地增加视点或删除视点，最终得到满意的漫游动画。

3.3 模型渲染

对一个优秀的建筑设计来说渲染图是不可或缺的，相比枯燥的立面图，渲染图才能让人们对这座建筑的外观产生最直观的印象。一张优秀的渲染图能够呈现出建筑建成后最真实的视觉效果，在投标过程中，拥有一张对色彩、光影把握准确的渲染图较之其他企业也会更加出彩。项目选用Lumion 软件进行模型渲染。

步骤如下：首先Revit 模型在导入Lumion 之前需要下载Lumion LiveSync for Revit 插件，将模型从rvt 格式转换成dae 格式。其次更改了地坪、外墙、玻璃、竖挺的材质，让画面看起来更美观一些。第三、对原来的已有建筑和其他周边建筑设施进行了布置，在医院病房楼的附件又放置了救护车、长椅、人物形象和小鱼，使效果图与实际项目吻合。并在病房楼门口设置了人工湖，在湖中绘制了喷泉和观赏鱼，以达到合理美观的效果。并在病房楼的相应位置设置了停车坪、无障碍设施等。第四、除此之外，对模型的光环境进行渲染，修改了太阳角度和天空环境，由于模型中幕墙较多，阳光直射会导致反光，经过对光源的反复修改，最终让画面整体呈现出一个明亮又不至于反光的效果。通过对模型本身材质以及周边环境和设施的渲染，达到了甲方想要的渲染效果。

3.4 施工场地布置

为了方便Navisworks 漫游，使用广联达场布软件之前首先用Revit 做了简单的场地布置。为了更符合医院的氛围，放置了草地、道路、停车坪、树木、长椅等构件。

广联达BIM 施工现场布置软件是基于BIM 技术真正用于建设项目全过程临建规划设计的三维软件，为施工技术人员提供从投标阶段到施工阶段的现场布置设计产品，解决设计思考规范考虑不周全带来的绘制慢、不直观、调整多以及带来的环保、消防及安全隐患等问题。通过施工总平面图的绘制，可以清晰的看到施工现场的人、材、机、料、环境的布置，使施工现场满足国家环保、质管部门的要求，让施工现场更合理化。

4 总结与展望

BIM 进入我国土木工程领域以来，从试点应用到全部普及，如今已经进入飞速发展的阶段，给整个土木工程领域带来了不可避免的变革。BIM已经成为建筑业的大势所趋，作为一个能集成建筑全过程各阶段、各方信息，支持多方、多人协作，实现即时沟通、紧密协作、有效管理的信息交流平台，在不远的将来，BIM 软件必将代替建筑也现在经常使用的二维软件，将对建筑行业带来革命性的变化。