关键词:BIM;医疗建筑;应用标准;应用趋势
引言
近年来,医疗建筑的规模越来越大,其中的功能也愈加完善,促使医疗建筑工作的难度不断加大。如何在保证医疗建筑的原则下,满足净高、使用功能等各方面的要求成为医疗建筑的难题。BIM(BuildingInformationModeling)技术的出现为解决这一难题提供了新的思路。
1、BIM辅助的优势
1.1可视化
将传统模式的二维管线图纸变成三维信息模型,真正实现所见即所得,深化设计和施工管理的所有过程都基于三维管线模型进行讨论,提高了多方之间沟通的效率。
1.2协调性
将各个机电专业的图纸都融合到管线排布的模型中,通过碰撞检查功能核对多个专业之间的协同问题,并产生碰撞报告以辅助深化设计。
1.3模拟性
通过三维管线模型,可以对现实中的工作进行提前模拟,例如管线安装工序模拟、工期模拟及造价模拟等,辅助优化整个施工过程。
1.4出图性
基于优化后的三维管线模型,可以生成任意节点的平面定位图、剖面图及三维大样图,辅助构件生产加工及现场安装。
2、BIM在国内外医疗建筑中的应用
2.1BIM在国外医疗建筑中的应用
根据McGrawHill的研究报告,全球有54%的公共建筑(教育与医疗等)使用了BIM技术,仅次于商业建筑排在第二位。MichaelPhiri列举了奥雅纳等多家公司的医院项目BIM应用案例,并提出了医院信息模型HIM(HealthcareInformationModel)及与BIM结合的应用路线图。在各类项目类型中,医疗项目运用BIM和集成项目交付(IntegratedProjectDelivery,IPD)所取得的效果最好。譬如挪威SouthernandEasternNorwayRegionalHealthAuthority建立的医院在设计阶段引入BIM,促进沟通和团队工作,协作设计,最终被评为“BuildingSMART’s2015award。其中,美国在医疗建设项目中应用BIM在世界上处于相对领先水平,医院项目应用BIM/VDC(虚拟设计与施工)技术较为普遍。从目前文献看,国外医院系统BIM应用领域主要包括:(1)规划阶段。BIM能快速可视化地创建和评估可替代方案,包括其建筑、结构、综合管线和能源消耗计算,以及功能优化等。譬如加州太平洋医疗中心利用BIM模型优化平面布局,仅用原来的70%空间就实现了90%的功能。(2)设计阶段。利用价值导向设计TVD(TargetValueDesign)和项目集成交付IPD模式,萨特医疗中心进行了较好的成本控制。承包商也可以介入,进行更好的4D和5D策划和分析。奥克兰凯撒医疗中心项目通过设计阶段基于BIM模型的可施工分析,预先发现了200多个施工问题,极大减少了施工错误。菲尼克斯儿童医院仅钢结构的BIM技术设计就使采购节省200万美元,萨特医疗中心采用基于集合的设计方法SBD(SetBasedDesign)和BIM技术为可持续设计和业主增加了巨大价值。枫树林医院、萨特医疗中心和菲尼克斯儿童医院利用BIM进行设计协调分析、冲突分析和施工组织分析等。(3)施工阶段。施工总包负责施工阶段的BIM应用。谢尔曼康复医院十分重视施工前分析,菲尼克斯儿童医院利用BIM进行了4D施工分析,皇家伦敦医院则利用手持终端记录施工实际进度,进而和模型进度进行比对。无线射频RFID(RadioFrequencyIdentificationDevices)和条形码技术也被用于材料和设备安装管理等方面,如马里兰综合医院等。(4)设施管理阶段。建造信息(As-build)的移交是BIM应用的重要价值。据统计,运营成本占整个生命周期成本的83%。马里兰综合医院利用BIM模型进行更好的可视化设施管理,改进应急情况下的响应时间,以及运营期的维护、更新和改造。另外,BIM在医院改造和扩建当中也发挥了重要用途,如拉斯维加斯医院等。
2.2BIM在国内医疗建筑中的应用
国内医院建筑BIM应用领域主要有以下几个方面:(1)设计阶段。设计阶段BIM的应用主要包括场地分析、设计方案比选、特殊设施的模拟以及特殊场所人员的疏散、建筑的性能分析、各专业模型构建和优化设计等方面。譬如清华大学新建医院一期工程门诊综合楼主要实现结构模型、MEP模型布置及调整、管线综合设计等功能[8];北京羊坊店医院的应用包括医院项目场地分析与周边整合、内部动线分析与模拟、内部空间分析与模拟、绿色环保、人性化和智能化管理等。(2)施工阶段。通过三维建模、四维施工模拟、造价测算、RFID等射频技术应用、现场安全管理等辅助施工阶段项目管理,能进一步提高医院建设管理的精细化水平。北京天坛医院实现BIM技术中的碰撞检查与管线优化、三维可视化出图、机电系统校核等功能;安徽医科大学第一附属医院高新分院的应用包括施工工况模拟、施工场地布置、图纸甄别纠错、施工现场沟通协调、重点分布分项工程施工方案、深化设计等。(3)全生命周期。全生命周期应用是在项目前期到施工到最后的交付运营的各个阶段应用BIM来实现项目价值最大化。上海市胸科医院通过三维建模、虚拟仿真、4D技术,以及开发基于BIM的可视化智能运维平台等,在项目全生命周期应用BIM,业主方因此节省投资1800万元,工期减少了三个月。总体而言,国内医疗建筑项目BIM应用还处于探索阶段,大部分项目还停留在三维建模和碰撞检查方面,在集成化、多角度以及协同化方面尚缺乏较深层次的广泛应用,尤其在全生命周期应用研究上缺乏进一步的探讨,也未能形成行业性应用标杆和最佳应用实践,与国外先进水平还存在一定差距。
3、BIM技术在医疗建筑机电安装阶段的应用
(1)建筑工期的进度管理:BIM模型能够生成施工进度计划数据,让施工单位能够参照可视的三维信息模型对每天、每月的工作计划和实际的现场情况进行对照,可以对施工方案的优劣进行评价和调整,确保工程如期完成。(2)利用BIM输出的深化设计成果来进行施工,并且通过和实际施工进行对比来进一步优化机电安装施工方案。(3)成本的有效控制:项目要求将BIM的成果作为结算的一个重要依据,将输出的BIM数据作为参考,再与现场实际的施工进行结合,从而对模型进行调整,以标准的系数来进行工程量的确定,从而实现对成本的控制。
结束语
经过数年来的摸索和改进,施工阶段运用BIM技术已经可以实现与医院现有管理框架的良好融合。但是,整个建设周期应用BIM还要经过一段时间的摸索才能达到与管理框架融合的效果,当然这需要各参建方的一致努力与合作。
参考文献
[1]刘欣,李钰楠.BIM+管道工厂化预制技术在医疗建筑中的应用[J].中国医院建筑与装备,2017,18(07):82-85.
[2]陈新.“逆作法+BIM技术”在中心城区医疗建筑改扩建施工中的应用[J].建筑施工,2016,38(03):338-341.
[3].BIM开启医疗建筑建设新模式[J].中国医院建筑与装备,2014(01):26.