BIM在医疗建筑建设与运行管理中的应用研究
时间：2023-01-24 15:45:06 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
卓 述 彭 颖
(莆田学院土木工程学院 福建莆田 351100)
医疗建筑是复杂程度高、比较特别的民用建筑之一。近年来国家在医疗建筑领域的投入越来越多，各类综合性、专业性的医疗建筑不断出现。医疗建筑建造进度慢、耗费资金高、综合管理的难度较大， 并且有些部分的施工难度不亚于工业建筑。医疗设备较大、安装的准确度要求高且复杂。而BIM技术正好可以应对这种情况，非常有利于管理者在医疗建筑的全生命周期使用。
图1 火神山医院BIM效果图
疫情袭来，确诊人数不断增加，医院的床位问题越来越严重，建造医院正是解决这一问题的关键。疫情当下，时间紧迫，传统的建筑方法根本无法满足医院的工期要求。因此，在特殊时期必须采用特殊的建设模式，而BIM技术，为这种建设模式的实施提供了技术支持。尹健[1]表明：火神山医院的建设，采用“BIM+装配式”的模式(图1)，最大限度地降低现场作业工作量，实现效率最大化，仅用10天就建成，为中国战胜新冠肺炎疫情抢占了时间。在满吉芳[2]的研究中，雷神山医院也同样采用BIM信息化管理，做好每一次施工的计划，为现场数千技术人员和各种大型设备和运输车辆顺利作业提供保障。还有太原市中心医院、厦门马銮湾医院、中建三局潞河医院等，都采用了BIM技术进行建造。
目前，绝大多数的医疗建筑建造主要根据CAD等二维图纸。而图纸本身在所难免存在错误，而在大型医疗建筑项目设计中，因医疗工艺要求繁多、布局复杂，易发生碰撞问题，影响建筑质量及工期。利用BIM技术建模，对BIM模型进行各专业的碰撞检测，显示碰撞位置并提供相应的解决方案，利用软件分析碰撞点，在施工前最大化防止错漏碰缺，节约成本，保证施工进度顺利开展，如表1所示。近年来我国高度重视并广泛应用BIM建筑规模迅速拓展，增长幅度高达57%[3-4]。
表1 传统施工与BIM施工对比
2.1 合理规划工地
BIM模型为主要载体，规划工地的运作，对工人、材料等进行分配。这种方法可绘制现场临时设施执行任务配置图，以及施工各阶段的材料运输及使用，减少时间和空间的冲突。
2.2 建立模型，形象直观
应用3D系统设计的软件工具，可以做出对应建筑的虚拟模型(图2)，对医疗建筑的整体施工进行详细设计和分析，在提高施工效率的同时，保障建筑的质量。
将医疗建筑的BIM模型渲染出来, 可供管理者选择ICU护理站方案[5]，并通过合理调整器具位置，减少冲突。按BIM的，规划将管道的穿墙孔洞预留在砌体墙上, 减少成本，提高生产力，能够增加对医疗建筑系统的安全性意识。
图2 BIM施工模型
2.3 解决碰撞问题
利用BIM技术，可检查医疗建筑图纸与模型是否匹配，检查系统缺失、模型错误等问题。应用BIM可视化技术[6](图3)，工作人员在施工之前，就可以对该项目进行碰撞检查及综合管线，彻底消除构件之间的冲突，最大程度减少施工时因为冲突导致的成本增加的情况，大大提高工作效率[7-8]。
图3 BIM可视化检查内部
2.4 数字化加工构件
利用BIM将医疗建筑模型相关数据转化为数字模型，在生产设施时，就可以进行数字化加工。目前，主要应用在预制混凝土板生产、管线预制加工和钢结构加工3个方面。此外，利用BIM技术，还能将医疗建筑的构件转化为二维码信息，更加方便查看构建，并对构建进行加工，有利于工程预算、工程造价及成本控制。
2.5 协调并优化施工流程
使用3D模型软件，可以自动检测施工中一些元件的冲突并进行优化协调，即“3D协调作业”，从根本上解决应用系统在功能上不关联互助、信息不共享互换，以及信息与业务流程和应用相互脱节的问题，解决医疗建筑电梯井布置与其他设计布置及净空要求的协调、防火分区，以及与其他设计布置的协调、地下排水布置与其他设计布置的协调[9]。BIM医疗建筑模型可以提供其构件的几何参数、族群与类型、纲要码与组件码等。BIM及与其包含的一些工具可以对医疗建筑进行一系列的优化，如图4所示。
图4 BIM施工流程图
2.6 4D施工进度模拟
赵文凯[10]表明：利用BIM-4D施工进度模拟，收集施工图深化设计模型，编制施工进度计划的资料及依据，能够确保数据的准确性。根据施工任务将总工程按要求划分，并列出各进度的具体活动，制定施工计划。利用BIM的可视化技术，可检查该计划是否符合客观条件。若不满足客观要求，则进行调整，优化完成后便可用于正式施工。如国外 菲尼克斯儿童医院案例。在建造过程中，使用了BIM技术进行4D施工分析, 通过4D模型反映实际的施工情况，大大减少了成本[11]。
3.1 全面升级装配式建筑产业链
BIM技术与装配式建筑深度融合后,二者在医疗建筑建造上体现出了巨大的成效。我国目前BIM装配式的产业链还未完善,各施工阶段的技术管理水平大有不同，各个施工阶段相互影响,不利于BIM广泛应用于医疗建筑的发展。因此，大力发展BIM装配式建筑的产业链，是一个非常重要的措施。
3.2 大力推广工程总承包模式
BIM技术将建筑运维、建筑施工等一系列施工过程联系起来。但由于缺乏统一的管理，使得这一系列项目很难进一步结合。如果可以使用总承包模式，建筑项目的管理由总负责人负责，有利于所有施工进程有机结合，使得BIM数字化管理在医疗建筑全寿命周期成为现实。所以，大力发展这种模式，将有利于促进BIM技术在医疗建筑上的应用。
3.3 大力培养专业人才
进一步发展和完善BIM智慧建造,是推动国家经济发展的重要方法之一。因此，每个企业都应该重视BIM专业人才的培养，建立培养人才的体系和机制，为他们提供更多的机遇，提升行业竞争力。
4.1 BIM专业化发展
土木工程的专业有很多种，包括道路、隧道、桥梁建筑、水电站、港口及近海结构、房屋建筑与设施等等，不同的建筑类型建模技术也有差别。因而，一个软件是远远不够的，所以，各个专业要大力发展各自领域的BIM。各个领域的BIM技术不断完善，将是未来的发展趋势，要做出用户体验好、投入产生高的BIM技术体系。
4.2 BIM与物联网结合应用于医疗建筑
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，是虚拟与现实的结合。实现“BIM+物联网”，有利于更直观地分析医疗建筑内部构件。将 BIM 技术产生的数据进行高效传导、互用和协同， 搭建云平台，并将各类BIM 软件进行深度融合，将给实现建筑产业现代化带来很大优势[12]。不过需要注意的是，与物联网的结合，需要在设计阶段就开始介入。从项目立项开始，即考虑哪些智能机电设备与BIM模型进行关联，并且在设备选型时，对设备供应商进行要求，包括开发设备数据接口，设备BIM模型等。
4.3 BIM与新技术结合应用于医疗建筑
科技不断发展，随之出现了许多新技术和方法，我们可以将BIM技术与其结合，例如BIM技术+智慧工地平台[13]、BIM与3D打印技术结合[14-15]等。这些技术在医疗建筑制造中的应用，有很长的路要走。
根据上文研究，可以得出以下结论：BIM建立出虚拟的医疗建筑3D模型，并加以数字化技术，为此医疗建筑模型提供真实的建筑工程信息库。这个信息库包括医疗建筑物构件的形状、材质、状态等信息，为医疗建筑工程项目提供了一个工程信息交互和共享的平台。BIM技术有助于医疗建筑工程项目减少成本同时，降低错误率。现在我国将BIM技术应用于医疗建筑上还处于初级阶段，必须增加项目经验、优化流程使BIM技术在医疗建筑上熟练运用，使其在有限的空间里发挥其最大作用。
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