BIM技術在綜合性醫(yī)院機電安裝中的專項應用

陳萬里 謝子健 謝旻杲 于 峰

中天建設集團有限公司 浙江 杭州 310008

1 工程概況

某綜合性醫(yī)院門急診及住院綜合樓為醫(yī)院擴建工程，位于合肥市蒙城路與壽春路交叉口，建筑面積95 000 m2，地下室約20 000 m2，地上共75 000 m2。項目地下3層，地上A樓24層，B樓19層，其中裙樓9層，主體為框架剪力墻結構。項目效果圖如圖1所示。

圖1 項目效果圖

2 安裝工程特點和難點

2.1 安裝工程特點

本項目為門急診及住院的綜合樓，本身功能多，安裝設計復雜，涉及專業(yè)多，安裝施工難度大，特別是地上部分為滿足城市對建筑的限高要求，裙樓及裙樓以上的層高比通常醫(yī)院項目的層高要壓縮10 cm，且對吊頂下的凈高要求又高，導致該項目實際的施工難度比其他類似的醫(yī)院項目大。

2.2 安裝工程難點

1）凈高要求嚴格。該工程為公共服務類建筑，為提升空間效果和品質(zhì)，業(yè)主對走廊等狹小區(qū)域的凈高要求極其嚴格。如病房樓某走廊，層高4 350 mm，主梁底凈高為3 500 mm，部分區(qū)域有降板，走廊內(nèi)有將近20根管線布置。其中排煙風管尺寸1 250 mm×400 mm，水管管徑為DN150 mm，走廊凈寬只有1 800～2 000 mm，要求凈高達到2 400 mm以上。

2）醫(yī)療小車軌道及氧氣管道等特殊專業(yè)施工滯后，常規(guī)機電專業(yè)施工時要在本就狹小的空間內(nèi)為滯后專業(yè)預留空間。機電專業(yè)中存在部分特殊專業(yè)施工方案滯后情況，如醫(yī)療氧氣管道、醫(yī)療小車軌道以及凈化空調(diào)等施工方案未完全確定，導致現(xiàn)有系統(tǒng)安裝時需要為上面幾個系統(tǒng)盡可能預留空間，給施工前期規(guī)劃造成了一定的困難。

3）綜合各專業(yè)圖紙后，末端點位重疊碰撞處多。在各專業(yè)圖紙中，有多處的燈膜、風口、噴淋頭存在重疊碰撞，需要對精裝修方案進行深化模擬。

4）大體積超厚墻套管的精準預留預埋難。該醫(yī)院項目中某些特殊功能房間的套管，因房間特殊性和功能的要求，預埋時需要考慮特殊工藝與預埋的精度。在施工過程中若有漏埋或預埋錯誤，施工后將無法返工。

5）特殊功能房間因結構特性進場困難，需對一些大型設備的運輸進行模擬，防止后期設備進場時出現(xiàn)問題。

6）標準化病房精裝修方案多。該項目的精裝修方案多，業(yè)主在施工開始時還未確定方案，需利用BIM技術考慮效果與成本，為業(yè)主確定方案提供參考。

3 BIM技術的應用方案

3.1 凈高優(yōu)化控制，管線綜合排布

傳統(tǒng)管線排布方法以圖紙為平臺去發(fā)現(xiàn)碰撞，并通過語言表達或簡單手繪草圖的形式交流想法，往往導致信息損失或環(huán)節(jié)遺漏，使管線綜合成為建筑施工前期最不放心的技術環(huán)節(jié)。該項目利用BIM技術對圖紙進行三維可視化，避免了信息的缺漏，保證了管線布局的合理性[1-3]。

以該項目某層走廊節(jié)點為例，該走廊寬度2 050 mm，局部有降板導致梁下凈高僅有3 300 mm。走廊上空包含14根水管。其中6根水管都為不銹鋼管材，一個尺寸DN80 mm的不銹鋼彎頭造價需要400元，一個翻彎需要4個彎頭，造價十分昂貴。排煙風管尺寸為1 250 mm×320 mm。在三維與剖面節(jié)點中，直觀發(fā)現(xiàn)管底距離建筑做法層的高度為2 140 mm，去除支吊架與吊頂高度后凈高為2 000 mm，不滿足走廊凈高要求（圖2）。結合圖紙發(fā)現(xiàn)，其中大部分管線都是有左右分支。若按照原設計圖紙走向去施工，現(xiàn)場實際凈高不僅會更低，并且翻彎混亂，造成成本浪費。

為保證安裝工程質(zhì)量，對管線排布影響最大的排煙風管進行了修改，將其設置在該走廊管線較為空曠處，并由設計院驗算同意修改后重新出圖。

本項目的空調(diào)系統(tǒng)是空氣與水結合系統(tǒng)，利用風機盤管與新風管斜接進行室內(nèi)溫度和空氣新鮮度的調(diào)控，如果戶內(nèi)風機盤管與接入戶內(nèi)的新風支管高度不統(tǒng)一，為了兩者平穩(wěn)斜接便要產(chǎn)生翻彎，這就會影響到該空調(diào)系統(tǒng)的整體功能性。

所以，為了兼顧戶內(nèi)凈高與功能性，門診房間內(nèi)的凈高與新風管道的高度應息息相關。該走廊中新風管道尺寸為250 mm×200 mm，大部分為靠左側(cè)分支，局部左右分支，并且局部左右分支位置處管線不密集?？紤]新風主管道產(chǎn)生的噪聲量，以及此新風主管道的橫截面不大，通過的風量相對較少，將該走廊處新風管道整體主管改入門診房間內(nèi)，高度為風管頂梁下50 mm，預留保溫的空間。

將走廊中剩下的管線由上到下分成3層，第1層為消火栓、噴淋、排風管道，第2層為冷熱水、弱電橋架，第3層為空調(diào)冷熱源供回、強電橋架。其中，第2層與第3層的中間預留150 mm空間，利用這個空間將冷熱水、空調(diào)冷熱源供回、噴淋的左右分支管進行統(tǒng)一排布?？照{(diào)冷熱源供回進行下分支容易造成氣液逆流，影響室內(nèi)空調(diào)的效果，所以優(yōu)先于冷熱水進行上分支。排布過程中考慮支吊架與施工檢修空間，施工檢修空間考慮中間500 mm，方便施工檢修，也為醫(yī)用氣體管線預留空間（圖3）。

圖2 某層走廊優(yōu)化前BIM剖面

圖3 某層走廊優(yōu)化后BIM剖面

深化后的整體效果在不影響系統(tǒng)功能的前提下做到了布局合理，并且方便施工檢修，管線底凈高達到2 670 mm，加設支吊架與吊頂后成形的空間高度有2 450 mm，滿足凈高要求。

3.2 為醫(yī)療專項系統(tǒng)預留后續(xù)安裝空間

該醫(yī)院項目由于層高較低，走廊空間較小，除10多種常規(guī)的機電系統(tǒng)之外，還有10多種醫(yī)療系統(tǒng)，而醫(yī)療系統(tǒng)專業(yè)方案滯后，導致在施工階段前期策劃中無法準備預留空間。

以醫(yī)療系統(tǒng)管線多的凈化區(qū)域走廊處管線為例，該走廊寬度2 460 mm，梁下距離建筑做法層的凈高度為2 850 mm。在常規(guī)專業(yè)機電圖紙中，該走廊中只有7根管線（圖4）。

利用BIM三維技術直觀地發(fā)現(xiàn)此處常規(guī)管線幾乎占據(jù)了整個走廊的空間，并且管線底部距離建筑做法層的距離為2 206 mm，加上支吊架與吊頂后凈高為2 000 mm，已很難滿足凈高要求。

考慮到此處后期還有至少4種醫(yī)療系統(tǒng)管線并且還有設備風機盤管，為保證此處后期醫(yī)療系統(tǒng)施工空間，利用BIM技術的可視性對此處風井的上下層空間功能進行分析，提出移動該走廊整個區(qū)域的排煙風管，放置在上層或下層，再從頂板或底板開口接入排煙風口的方案。將BIM問題報告與BIM體現(xiàn)形式的解決方案提交設計院，經(jīng)設計院審查后通過，重新修改了設計圖紙并重新出圖（圖5）。

深化后的整體凈高效果相比深化前提高了200 mm，并且為后期進場的醫(yī)療氣體管線與凈化區(qū)域暖通管線預留了1 325 mm的施工空間。

圖4 凈化區(qū)域走廊優(yōu)化前BIM剖面

圖5 凈化區(qū)域走廊優(yōu)化后BIM剖面

3.3 末端點位優(yōu)化，出具吊頂綜合圖

在該醫(yī)院項目的各專業(yè)圖紙中，有多處的末端點位存在重疊碰撞，如燈膜、風口、噴淋頭等。而該醫(yī)院項目的吊頂材料為鋁板，與常規(guī)的吊頂材料石膏板不同，鋁板無法隨意切割與填補。為保證吊頂一次成形，提高吊頂裝飾質(zhì)量，通過與精裝修單位協(xié)調(diào)，對吊頂末端點位進行綜合深化，在避免點位碰撞的同時，實現(xiàn)吊頂施工一次成形。

3.4 大體積超厚墻套管的精準定位

該醫(yī)院項目放射科室位于地下2 層，墻體厚度1 700 mm，局部達到2 500 mm。為保證防輻射功能，套管在預留預埋時需要傾斜45°。而墻體的厚度導致套管的定位一旦出現(xiàn)錯誤將無法進行返工。為避免預留錯誤問題的發(fā)生，建立BIM三維模型，結合二維圖紙去核查各專業(yè)圖紙中需要預留預埋的點位，出具預留預埋深化圖紙與三維模型。在現(xiàn)場開工前對施工工人進行三維模型交底，并在施工支模后準備預埋階段時去復核現(xiàn)場的尺寸，確定現(xiàn)場與模型的誤差不小于5 mm時允許預埋（圖6）。

3.5 特殊功能房間的設備進場

1）直線加速器設備進場模擬。該醫(yī)院項目放射科室的建筑結構采用的是防輻射迷道設計，醫(yī)療專用CT設備長度為6 000 mm，寬度為1 800 mm，迷道區(qū)域的寬度為2 010 mm，并且路徑中有2個90°的轉(zhuǎn)角。為保證大型設備進場的質(zhì)量，在建筑結構施工前便采用BIM技術對具有大型設備的機房進行運輸路線模擬。結合模擬過程中出現(xiàn)的問題，進行大型設備運輸路線策劃與優(yōu)選，并對模擬路線中容易出現(xiàn)的碰撞點進行防碰撞保護（圖7）。

2）病床進出房門軌跡模擬。醫(yī)院項目的病床功能較為特殊，為保證病床在實際使用中不會產(chǎn)生擁擠路線以及有一個合理的曲線半徑，利用BIM技術對醫(yī)院項目中病床設備使用進行移動模擬（圖8）。

3.6 病房精裝修圖紙造價深化對比

對該項目的標準化病房精裝修方案采用專業(yè)精裝BIM軟件進行標準化病房精裝深化。對墻磚、窗簾、衣柜、門的不同裝修方案進行BIM效果模擬展示（圖9），并出具相應報價單，對精裝修方案的成本價格進行對比。

圖6 套管預留預埋三維效果圖

圖7 設備運輸模擬

圖8 病床設備使用路線模擬

圖9 精裝修效果對比

4 結語

1）利用BIM的可視化技術，在方便設計的同時，也便于設計、施工、業(yè)主三方協(xié)調(diào)溝通，減少因溝通不暢而產(chǎn)生的圖紙錯誤。

2）利用BIM的碰撞檢查技術，便于在前期解決問題，降低現(xiàn)場施工難度，提高施工效率，節(jié)約工期，降低成本。

3）利用BIM的信息化技術，使每個構件的現(xiàn)實屬性在模型中便能體現(xiàn)，讓基于BIM的方案更具合理性，也為后期維護打下基礎。

隨著科技的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)也向著數(shù)字化、信息化方向不斷前進，BIM技術的應用必將成為一個不可阻擋的趨勢。BIM技術在綜合性醫(yī)院機電安裝中的專項應用，帶來的不僅是先進、高效的軟件技術，更多的是傳統(tǒng)工作方式、流程、管理模式的一種變革。

[1] 李建成.BIM應用·導論[M].上海:同濟大學出版社,2015.

[2] 何關培.BIM總論[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011.

[3] 羅運湖.現(xiàn)代醫(yī)院建筑設計:建筑設計指導叢書[M].北京:中國建筑 工業(yè)出版社,2002.