医院扩建项目建设过程中BIM技术的综合应用

郅中方，童伟猛，商栏柱，张宁宁，曾贤鹏

(中建三局集团有限公司工程总承包公司，湖北 武汉 430064)

随着我国医院向着大型化、综合化、现代化的方向快速发展，新技术也越来越多的应用于医院建设中，其中BIM 技术的作用尤为突出。一方面通过BIM 技术应用，提高医院全专业深化设计水平，助力提升施工质量及协调管理水平；另一方面通过建立完善的专业信息模型，为医院运维提供完善精准的数据支撑。

1 工程概况

天津市第一中心医院新址扩建项目是以器官移植、急救医学、耳鼻喉科学为特色，融合医疗、教学、科研为一体的三级甲等综合性医院。

新建医院包含综合楼及氧气站两个单体，其中综合楼建筑面积约41 万m2，地下3 层18 万m2，主要包含各类大型机房及地下停车场等配套设施；地上16 层共23 万m2，主要分布着医院各主要功能区。

项目规模大、专业全，系统复杂，通过各专业系统有效集成施工，将项目建设成为现代化、智能化、绿色化的综合医院，满足社会诊疗需求是项目建设的最终目标。项目全方位、全专业、全周期采用BIM 技术，以此服务项目整体建设目标的实现。

2 BIM模型搭建

项目组建BIM 人员集中办公，配备必要的设施。重点应用软件包含：Revit（建筑、结构、机电建模）、Navisworks（模型整合、模拟）、SketUp（幕墙建模）、TEKLA（钢结构深化）、Midas（受力计算）、FLAC3D（基坑计算）、3D MAX（模型渲染）、Fuzor（动画制作、漫游）进行项目全专业模型搭建与应用。如图1 所示。

图1 结构模型

3 BIM技术综合应用

3.1 图纸会审

基于BIM 模型深入开展深化设计工作，重点检查各专业间的融合协调问题，累计提出问题报告736 份（2 332 项），其中直接优化解决的问题报告448 份，有效规避图纸问题。

3.2 方案模拟

本工程基坑施工阶段（深度约20m），通过FLAC3D基坑软件受力分析，从冗余度的角度对基坑水平支撑体系进行了模拟分析优化。同时结合本工程施工安排，最终确定采用双圆环大环撑的支护形式，加速地下室施工。如图2 所示。

图2 基坑BIM模型

在地上结构施工阶段约7 000m2网架顶升策划中，由于网架位于地下室正上方，为不影响地下室施工，施工前拟定地下室框架柱作为网架的顶升点位，通过有限元受力分析，计算顶升过程中网架强度及变形情况，分析格构支撑架受力状态，最终确定网架顶升的施工方案。

3.3 专项深化设计

针对钢结构专业采用TEKLA 软件进行钢结构深化设计，并根据出具相应钢构件加工图纸。

针对幕墙专业采用SketUp 软件进行幕墙深化设计，并根据明细表出具相应幕墙工程量。本工程石材板块总数量57 000 余块，其中异形石材板块3 600 块。如图3 所示。

图3 异形幕墙区域

针对精装专业采用Revit 软件对病房精装深化，墙面制定相应配色方案，划分病床区域、医患点位使用，采用不同颜色的面板，方便区分医患用电等设备。

针对屋面等重点区域，利用BIM 技术，综合考虑各细部节点做法及机房屋面布局，对屋面进行整体排版，指导现场屋面贴砖施工。如图4 所示。

图4 屋面排版

3.4 机电+医疗管线专项应用

医院包含常规机电管线以及医疗管线，以及医疗专项管线，是BIM 技术应用的重中之重。

利用BIM 技术进行管线综合排布，采用综合支架对消防、电气、给排水、强弱电等机电常规管线与物流、医气、纯水等医疗专业管线进行综合排布，减少空间浪费，优化室内净空，满足医院就诊需求。如图5 所示。

图5 6F～16F管线综合排布

利用BIM 管线综合模型，重点进行设计优化，输出如三维模型、二维施工图、预留套管图、碰撞监测、工程量统计等成果，有效支撑各专业管线协调、融合。如图6 所示。

图6 三维模型

机电管线综合排布另一应用重点是依托高精度的BIM 模型进行净高分析，提高空间利用率，并将机电管线标高控制图反馈给设计及业主单位，供其调整、确定精装专业设计方案。如图7所示。

图7 重点区域标高效果图

针对重点机房采用BIM 技术进行专项深化，充分满足功能使用、施工便捷、后期运维、施工质量一次成优。

本项目走道除常规机电管线外还有大量医用专项系统，管线密集，排布空间狭小，最多达7层，且净空要求高，施工协调难度大，传统综合支架难以满足施工要求。通过BIM 模型建立高密集管线综合支撑体系（采用组合支架便于调整），并对综合支吊架BIM 模型受力分析及计算校核，出具分析报告书，保证支吊架设计的安全可靠，确定最优布置方案。如图8 所示。

图8 高密集管线综合支架体系

住院楼弧形区域轴线夹角为3.8°，管线施工困难，通过应用BIM 技术将管线提前精确定位，采用煨弯机将钢管制作出弧型管道，以保证钢管焊接安全可靠且弧度美观。如图9 所示。

图9 弧形管道排布模型

BIM 模块化设计主要包含结构复核、预制拆分、支架设计、模块划分四个环节，根据模块化设计成果进行预制加工、组装运输、施工安装，发挥技术优势，实现设计、生产、施工一体化与精细化，使机电综合构件精度偏差由厘米级向毫米级转变，同时装配式施工具有绿色施工特征。

BIM+运维管理总体思路是利用轻量化模型，通过集成平台中对模型信息的集中显示及数据追踪，实现可视化管理。①建立轻量化模型：项目包含常规机电管线（暖通、电气、给排水、消防、智能化等）以及医院专项管线（净化、垃圾被服、轨道物流、气动物流、医用气体、真空排水、纯水、软化水、天轨、防护等）两大类，系统庞大复杂且管线密集，净空要求高，BIM 运维要求高。为确保后期运维平台无缝衔接、提高运维功能查询与BIM 模型快速互交性，BIM 运维组结合后期运维功能模块，制定BIM 模型简化标准，形成运维专属BIM 轻量化模型。②将运维BIM 信息录入：通过前期介入，及早和业主沟通，确定后期物业运营所需的BIM 数据，提前将数据录入模型，提高模型复用性，为后期物业管理提供数据支持。通过二维码技术应用将机电设备、管线的系统类型、规格、材质、安装位置以及最近的启闭阀件等信息集成，粘贴在相应管线设备上，实现“一管一线一码”的信息跟踪，并录入至运维集成平台中，助力医院后期运维管理。如图10 所示。

图10 管线运维信息

4 结语

1）项目基于BIM 技术，以医院现代化、智能化、绿色化建设需求为切入点，在图纸会审、方案模拟、深化设计、管综排布、运维管理等方面重点应用，实现专业融合，工期节约，成本降低。

2）在土建与机电专业技术协调过程中，利用BIM 技术图纸会审、方案模拟、专项深化设计、排版等方面的应用，不仅可有效识别专业接口，使多专业施工组织更加顺畅，也可以规避因土建机电不融合导致建筑功能不足或缺失的情况。

3）综合医院建设中，利用BIM 技术针对传统机电安装管线与医疗专项管线进行综合排布，通过模块化设计与施工，切实实现“一管一线一码”的信息跟踪，可在满足诊疗功能的基础上，更有利于后期运维需求。