大型综合医院虚拟建造技术研究与应用

0 引言

虚拟建造技术是一种基于虚拟环境的施工技术，通过4D、5D 技术，进行项目在时间、空间、安全性等方面的仿真分析；同时通过对实际工程项目的可视化模拟，能够在实际施工前得出可行性分析。其中对于复杂节点的仿真模拟能指导现场完善施工

。当前大型医院施工大多是沿袭传统土建工程施工流程，并未针对医院类建筑进行专项改进，导致施工过程中多专业共同施工时出现专业之间的碰撞、施工流程的重叠与冲突等耗时耗力的问题。

虚拟建造技术在不脱离现场实际的前提下，基于BIM 技术、互联网技术、无人机技术等先进技术，对现场施工全流程预先进行模拟预演，通过摸排实际施工过程中可能遇到的各种问题，同时在施工过程中对现场进行全方位管控监测，随时发现施工过程中潜在的安全隐患，对虚拟建造中发现的图纸问题、施工问题进行针对性的解决并销项，能够全面提升项目施工质量。

2.治疗：艾滋病患者结核病的治疗原则与非艾滋病患者相同，但抗结核药物使用时应注意与抗病毒药物之间的相互作用及配伍禁忌。

1 虚拟建造技术实施规划

1.1 组织架构

大型综合医院项目结构复杂，专业繁多，为建立完善虚拟建造流程需要将模型建立、过程管控、现场管理进行细化分工，建立权责分清、分工明晰的组织架构，组织架构设置如图1所示。

1.2 专项应用分类

根据大型医疗建筑特点，将虚拟建造全流程的工作分为四个专项应用：土建专项应用、机电专项应用、医疗专项应用、施工管理应用。根据各项包含的具体工作内容，有条理开展工作，保证虚拟建造流程的顺利进行。

AVEVA World 2018大中华区用户大会于2018年11月1日在重庆隆重举行，AVEVA亚太区执行副总裁Mr.Evgeny Fedotov、AVEVA大中华区总经理万世平先生、行业专家、合作伙伴及客户与众多专业观众汇聚于此。在本次会议上，AVEVA向与会者展示了如何从数字转型中获得真实的效果，以及企业如何通过统一资产和运营价值链，灵活应对市场动态变化。

2 虚拟建造施工技术

2.1 土建专项应用

2.1.1 施工总平面规划

虚拟建造技术在土建专项的应用包括：施工总平面规划、工程图纸质量控制、辅助方案优化、辅助深化设计。

现场施工不同阶段的材料运输、施工界面需求不同，需要针对性地进行施工场地空间布局的规划。根据不同楼栋、施工部位的材料运输特征以及材料堆场、运输路线、加工区的布置情况建立垂直运输系统（塔吊、施工升降机等），并进行群塔防碰撞规划，建立场地布置模型，解决施工现场面积庞大、地形不平整、材料运输量大等问题，以便有效提升施工效率，满足各专业工作需要。

2.1.2 工程图纸质量控制

①屋面建筑外观合理性：屋面结构、建筑材料、配色满足建设方要求，风井、机房、屋架结构满足功能要求。

2.1.3 辅助方案优化

在搭设高大模板支撑架、临边部位操作架等特殊部位架体时，结构平面图纸很难反映垂直方向的空间关系，利用BIM 模型剖切功能可迅速获得关键位置剖面，直观反映净高以及各部件的空间关系，如图3 所示；也可导出为CAD 图纸，方便施工单位进行二次深化以及稳定性计算，形成可视化架体搭设步骤（如图3、图4 所示），便于进行技术交底及现场施工。

将机房大体积混凝土结构模型进行拆分，将直线加速器机房大体积混凝土分底板、侧墙、顶板非加厚区及顶板加厚区分步骤浇筑，在侧墙与底板及底板交界处留几字形施工缝，便于分步施工的同时满足射线防护要求。在BIM 模型中建立施工节点模型，同时完成机电预留预埋设置和钢筋模型，提前解决各专业的碰撞问题，同时进行三维技术交底，避免施工错漏，如图8 所示。

大型综合医院有大量突出屋面结构，并安装有许多大型机械设备及相应管道，包括各种尺寸的风井、机房、停机坪、设备基础、变形缝等，以及暖通、消防、净化、防辐射、太阳能等相关工程的大型机械

。通过虚拟建造技术能够迅速反映出屋面结构、建筑面层、大型设备、管线等各专业存在的问题，并及时得到调整后的效果，符合绿色建筑的发展趋势

。

（1）屋面辅助深化设计内容：

对两组孕产妇进行常规产前检查,其中实验组孕产妇由专业按摩护士进行乳房按摩,每天对孕产妇进行两次按摩,每次按摩时间持续一小时左右。若按摩时孕产妇出现腹痛现象,则应停止对孕产妇的按摩[4]。

现场施工前期阶段，利用BIM 模型发现分析图纸中难以发现的结构、建筑问题，并整理提交给设计院。如图2 所示流程，对问题进行跟踪、销项、落图，避免现场施工后的二次拆改。

2.2.1 管线综合

突出水生态建设的重点。2013年开始启动水生态文明建设工作试点，逐步编制江西省水生态文明建设规划，构建四级联动水生态文明建设体系，推进南昌、新余、萍乡等全国水生态文明城市试点工作，积极开展水生态文明县、乡（镇）、村建设。2015年，全省用水总量控制在250亿立方米红线内，国家重要水功能区达标率达90%。2016年进一步突出系统治理，实施流域综合管控着力推进“四个统一”，初步实现河畅、水清、岸绿、景美的目标。

可根据建筑专项图纸和相关厂商提供的设备数据建立机房三维模型，进行设备基础深化、管综排布、地面墙面做法深化排版、设备净宽核查等施工前准备工作，并依据审查结果对机房深化进行修改优化，由各单位确认后导出机房深化图纸用于设备材料下单与现场施工。

课题组设计调查表，对各地市食药检机构的人员数量、编制、职称、学历情况进行调查，于2015年8月5日通过广西食品药品监督管理局发放给8家地市级食品药品检验检测机构填报，2015年9月5日前收回问卷。本次调查共发放问卷8份，回收8份，由课题组对数据进行核实和汇总。

（2）屋面深化设计流程（如图5 所示）

2.2 机电专项应用

虚拟建造技术在机电专项方面的应用包括：管线综合、砌体预留洞口深化、机房深化设计等。

② 大型机械尺寸选型，吊运路线模拟及优化：选择满足功能要求的大型设备，同时考虑其是否具备吊运条件，选择最优运输路线，充分考虑不同施工阶段的运输能力，并同步调整屋面地砖的排布。

(1)与庐山文化结合。庐山历史文化源远流长，内涵深厚，是一座文化、政治、宗教名山，它最早可以追溯到新石器晚期。庐山上有大量老别墅，它是近代中西建筑文化的完美结合，也是庐山独特的地理环境造就的，具有极高的历史价值。庐山民宿在发展过程中，或多或少地与当地文化有着交融结合，整体文化氛围也高于庐山山下或周边地区。

基于BIM 模型制定BIM 管线综合流程，如图6 所示，统筹排布土建、机电、水、暖、电管线之间的空间位置，综合协调管线之间以及与各项专业之间的矛盾，并进行规划，从而完成管线综合工作并出具管线综合图纸、单专业机电图纸、结构预留洞图纸等，合理规划施工次序，提升施工品质。

2.2.2 砌体预留洞口深化

在管线综合深化后，整合专业预留洞口图，如图7 所示，精确到洞口尺寸、位置及标高，导出砌体预留洞深化图纸，协助现场施工，避免返工拆改，节约成本。

1.2.3 空间因素：即使肺癌已经转移到颈部淋巴结，也并非每个肿大的淋巴结都是转移灶。对某个颈淋巴结做经皮穿刺或活检，病理报告也许是“炎症”；而检查另一个淋巴结就可能是转移性癌。病变也可能在空间上被掩盖或干扰，如1例在心脏后的肺癌，后前位胸片上其肿块阴影被心影掩盖，造成延误诊断。在相邻的空间也许存在不同性质的病变，如果不加辨别，也容易误诊。例如1例右上肺阴影患者，经过抗生素治疗阴影有所吸收，临床一度考虑肺炎。但该患者纵隔淋巴结肿大很明显，经纤维支气管镜肺活检确定为右上肺癌，吸收的部分考虑是癌周的炎性病变。

2.2.3 机房深化设计

③设备基础位置选型：确定大型机械设备后，根据其尺寸及功能要求深化设备基础的尺寸及配筋，再经过结构设计进行承载力核算确定满足楼板要求，并同步微调地砖排布。

2.3 医疗专项应用

虚拟建造技术在医疗专项方面的应用主要包括大型放射机房（如直线加速器）施工模拟、医疗设备运输路线模拟等。

2.3.1 大型放射机房施工模拟

2.1.4 辅助深化设计（以屋面深化为例）

2.3.2 医疗设备运输路线模拟

在二次结构施工前，由医疗专业单位根据大型设备尺寸以及项目运输路线规划给出机房设备安装以及运输路线上的后砌墙体，在模型中进行路线模拟，以免因运输过程中设备与梁、下挂板等冲突，确认无误后，在平面图纸中标注后砌墙体范围。

2.4 施工管理应用

虚拟建造技术在施工管理方面的应用包括全景云平台、5D全生命周期施工管理、可视化交底等。

2.4.1 全景云平台

根系浅的地块和不易挥发的肥料宜适当浅施；根系深和易挥发的肥料宜适当深施，防止氮素的挥发，减少氨离子被氧化成硝酸根离子几率，降低对黄芩的污染。底肥一般于秋季前作物收获后，每亩(666.7 m2)均匀撒施腐熟的农家肥2 000～4 000 kg，磷酸二铵等复合肥10～15 kg，并根据生长状况适时适量追肥，追施化肥数量不宜过大，尤以氮肥不宜单独过多施用。采收前不施用各种肥料，防止化肥和微生物污染。

依托于无人机技术和广联达数字项目管理平台，定期定坐标定角度将项目各个角度的全貌及节点位置的施工情况留影，各角度照片由专业人员将照片拼接成一张360°全景照，并上传至施工管理平台，能够反映项目在整个施工过程中的形象进度变化，如图9 所示。

2.4.2 5D 全生命周期施工管理

依托于广联达数字项目管理平台与全景云平台所建立的项目全生命周期施工管理平台，如图10 所示，包含质量管理系统、生产管理系统、安全管理系统、智慧工地数据决策系统、技术管理系统，体现项目全施工流程中各个专业的进度、质量、安全情况，与线下业务流程接轨，实现施工管理数字化，在网络中构建另一个“虚拟项目”。

15岁上中学时，身材高挑、颜值惊艳的拉加德拿过法国花样游泳锦标赛铜牌，入选法国花游国家队，并参加了奥运会。但17岁那一年，对她产生深远影响的父亲去世，她的家庭一夜之间背负起沉重的生活负担，母亲艰苦独立地支撑起整个家庭。因为家境窘迫，她为交学费四处打临时工挣钱，包括戏院领座员、游泳教练这样的工作都做过，甚至在菜市场剥鱼鳞这样的工作她也做过。拉加德回忆到年少时感慨，“母亲就是我的榜样”。

2.4.3 可视化交底

“我这回前去，必须像一个乞丐，由于饥饿难当，奄奄一息，快要倒毙在门槛上，女主人因此赶忙决定，把最后残剩的咖啡倒给我；同样，煤店老板虽说非常生气，但在十诫之一‘不可杀人’的光辉照耀下，也将不得不把一铲煤投进我的煤桶。”

通过深化复杂节点模型后，于施工前组织管理人员及劳务班组进行三维模型交底，如图11 所示，让现场管理人员及班组直观了解复杂节点的过早做法及施工要求，辅助现场施工。

3 结语

本文针对大型综合医院施工过程中各专业工程之间无法衔接、相互冲撞的问题，提出了一套全流程虚拟建造技术的方案，即：将其划分为土建、机电、医疗、施工管理等四个专项，再细分为施工总平面规划、管线综合、机房施工模拟、全景云平台等若干具体工作内容，依次推进。预先对施工过程进行全流程模拟，可极大缓解大型综合医院施工过程中的专业碰撞施工难点，保证项目的圆满完成，提升施工质量，为社会医疗体系交付一个经得起时间考验的优质工程。

[1]Li S .Research on the Application of BIM Technology in Virtual Construction of Prefabricated Building under Computer Environment[J].Journal of Physics:Conference Series.IOP Publishing,2021,1992(03):032058.

[2]杨春,龙洪,吴峰,等.BIM 技术在屋面工程深化设计中的应用[J].中国建筑金属结构,2021(08):84-85.

[3]张磊磊,周情来,王宜盼.三维虚拟建造施工技术在核岛厂房中的应用[J].科技与创新,2022(08):144-146.