探索BIM与装配式技术在工程建设中的应用价值——以小汤山、火神山、雷神山医院建设为例

徐翰成

（聊城大学建筑工程学院，山东 聊城 252000）

0 引言

经过多年不懈的努力，我国科研创新能力得到不断增强，但与此同时，新技术扩散不足的短板也随着时间的推移逐渐暴露出来，成为制约产业发展的关键因素。现实生活中，有些新技术投产的项目看起来收益很可观（即为相关各方产生更高的收益），而另一些则没有，社会便不会再接纳研发者认为很有价值的技术。二者的矛盾主要在于，一个着眼于问题和解决问题本身，另一个则是衡量使用技术产生的成本与效益，这就是学者和决策者之间存在的思想鸿沟。为了填补BIM和装配式技术的这一空白，本文选择比较典型的小汤山医院、火神山、雷神山医院作为研究对象，对工程建设和实际运作情况进行对比，通过真实数据分析新技术运用在工程建设中产生的巨大价值，以促进新技术在建筑领域的快速推广。

1 小汤山、火神山、雷神山医院的比较

在3家以“山”命名的医院中，小汤山医院指北京小汤山医院，因地处北京小汤山而命名，是2003年“非典”时期北京建设的一家传染病医院；火神山医院选址武汉蔡甸区，知音湖畔，选址内有原武汉职工疗养院；雷神山医院选址武汉江夏区军运村北侧停车场。后二者都是在借鉴小汤山医院建设经验的基础上，为抗击新冠肺炎疫情建立的传染病医院。3家医院的详细工程信息如表1所示。

从表1中可以看出，3座医院均由中央部署，为了抗击疫情、集中国家力量抢建的临时性救灾建筑，无论是建设单位资质、建设规模和难度，还是工期进度等，都是非常接近的。但是，火神山医院和雷神山医院相较于小汤山医院而言，具有更好的防护设施、更全面的医疗服务功能，更加符合GB 50849—2014《传染病医院建筑设计规范》的建设要求。根据该规范，传染病医院除了遵循常规医院的医疗功能和格局外，在选址、总图布局、平面设置上，需从分区、流线、通风系统、排水设施、污物处理等方面更加注意卫生管理。

表1 小汤山医院、火神山医院、雷神山医院详细工程信息对比

在火神山医院与雷神山医院的设计之初，为了能够实现最佳的隔离效果，病房选择采用两侧玻璃加紫外线杀菌的传递舱代替普通窗户，并且每间病房设置独立的新风系统与排风系统，二者又共同构成了负压系统。2家医院的供电系统也设置了“三道保险”，均采用两路10kV电源，互为备用，另配置柴油发电机作为应急电源，对手术室、ICU等关键区域，还配备了供电时长30min的UPS电源，以备不时之需。除了上述提到的负压和供电系统外，2座医院还安装了现代化的信息系统，分为5大类17个系统，其中，视频监控系统、医护对讲系统、网络与WiFi系统等，为实现更全面的医疗防护功能提供了坚实的设施保障。为确保人员隔离，每个病区均设有A、B两道具有互锁功能的缓冲门，在得到授权后方可进入A门，B门在A门完全关闭后才自动打开。诸如医院的病床、洗手间等，一键呼叫医护人员的便捷按钮，随处可见，以确保病人和医护人员的安全。公共区域设有全天候、无死角监控摄像头，为医院安全保驾护航。至于医疗污水的处理，2家医院严格按照建标173—2016《传染病医院建设标准》设计施工，一方面做到各种废水、垃圾单独收集，具体采用“两布一膜”的工艺，以实现全封闭式废水收集；另一方面做到废物特殊消毒再处理，比如污水要进行严格的消毒处理后排放，2座医院的水处理工艺标准均远高于普通传染病医院。2座医院地基基底也采用了新型的HDPE防渗膜。HDPE防渗膜相较普通材料，不仅具有很高的防渗性和良好的耐热耐寒性，还有很强的抗酸、碱等化学腐蚀的性能，使其长时间裸露在严酷环境中仍能很好地满足防渗需求，再加之混凝土基层和钢筋混凝土地面层，可谓3层隔离，确保滴水不漏。对于运营阶段，2座医院的设计思路也多倾向设置双保险，往往按照计算量的2倍进行设计，如最终的废水处理站采用双回路设计、隔离防护系统设置双保险系统，即使一组物资设备出现问题，另外一组也能满足功能需求。在极端的时间环境条件下建成医护功能如此强大的传染病医院，更印证了现代化技术巨大的应用价值。

2 BIM＋装配式创造建造奇迹

建设如此神速背后有2个重要的因素，一个是标准化加模块化的装配式技术，另一个是BIM技术。

2座医院主要采用装配式施工，主体为轻钢结构搭建，病房则是用特殊型钢焊接而成的标准模箱式房。在产品设计及施工工艺标准化的前提下，可最大程度实现部品部件模块化预制，再加上现场装配化施工，流水作业，以及房建、配套安装等同步穿插作业，能有效地提高建造速度。这与当前地产项目建造提速的思路相似。在设计及施工标准化的前提下，建立一套集穿插施工、建筑工业化、装配式施工及多技术集成为一体的建造体系，有效地缩短建造周期。

在地产项目施工过程中，大大小小的冲突数不胜数，分包与分包之间、分包与总包之间总是扯皮不断。即便企业内部，各职能部门之间也往往存在分工明确但沟通不畅的情况。而在此次抢建过程中，时间紧、任务重，建设过程涉及基础工程、土建及装饰工程、给排水及消防系统、供配电系统（不含外部线路）、照明与监控、通风空调系统、通信弱电、净化工程等分项工程，现场各类专业分包单位多达上百家，大量工序穿插进行却能做到组织协同、有条不紊，这就要归功于另一个关键因素BIM技术。BIM的协同管理功能提高了设计和施工的协同效率，从而确保如期完成任务。此外，为更好地符合传染病医院的功能特点，依托BIM的仿真模拟和方案比选功能，还进行了采光、通风、噪声等功能的优化；BIM的参数化设计、可视化交底也为充分发挥装配式建筑的速度优势提供了技术支持。可见，从数字化设计、预制化生产、装配式施工再到智能化运维，BIM技术贯穿了雷神山医院、火神山医院建设的全过程。如果没有现代化建造技术的支撑，要在短短10d内建成一所医院是根本不可能的。

在全球资源枯竭、环境恶化的大背景下，绿色建筑、建筑节能已经成为全世界的共识，资源的高效利用也成为建筑行业未来发展的必然趋势。我国未来建筑业的发展势必是以BIM为主导的，面向建设流程的工程管理优化与资源整合；以装配式技术为主导的建造技术升级、新型材料革新和全产业链的优化。其次，建筑历来是艺术与科学之间微妙的平衡结果。建筑物的功能和形式是我们在建造之初必须考虑的主要原则之一。回顾人类建筑历史的发展，“形式与功能”主题会经常被提及。毫无疑问，建筑首先还是需要保证其可用性，就武汉的方舱医院而言，必选满足其在疫情期间的功能需求，进而考虑其经济性和美观性。以BIM技术在建筑领域的应用而言，其很好地赋予了建筑行业参数化、模块化、智能化等未来行业向数字化迈进的特征。明显的是，数字化技术不仅可以应用在此类大型临时性救灾建筑，数字化在标准化建筑中的使用意义更加深远。BIM作为一种数字化技术，在功能、舒适、美观、绿色之间应该如何取舍与计量？如何在功能经济与美观之间做到完美协调？笔者认为，BIM技术在未来建筑设计中会为我们提供越来越多的答案。

3 结语

我国经过近些年的快速发展，早已拥有全世界最庞大的建筑市场和建筑产业，无论从工程建设的数量、规模、速度，还是其他各项指标，已经处于世界领先地位。此次在火神山医院、雷神山医院的建设中对现代化先进技术的应用，更是代表了我国在智能化建造方面不俗的实力，也证明了BIM技术在装配式建筑中的应用是迈向现代化建造的有效途径。