BIM技術在醫療建筑工程中的運用研究

黃剛

摘 ? ?要：信息時代，信息技術在各個行業已經普及應用。以BIM技術為例，在建筑工程的設計、施工、管理等環節發揮著重要作用。文章從現行BIM的工作模式入手，指出BIM正向設計的流程、優勢和應用價值，闡述了BIM正向設計在醫療建筑工程中的實際應用，并結合工程案例進行分析，以供參考。

關鍵詞：醫療建筑;BIM;正向設計;優勢;應用價值

1 ?前言

BIM指的是建筑信息模型，通過建立虛擬的三維工程模型，提供完整的、和實際情況一致的工程信息庫，指導設計施工進行。總結起來，BIM技術具有可視化、協調性、模擬性、優化性、可出圖性的特點，提高了建筑工程的信息集成度，為各個參與方提供了信息交換和共享的平臺。以下結合實踐，探討了BIM正向設計在醫療建筑工程中的具體應用。

2 ?現行BIM的工作模式

2.1 ?BIM 1.0模式

BIM 1.0模式，指的是先設計傳統的二維施工圖，然后進行BIM三維翻模。BIM建模過程中，一般不會有工程師參與，因此無法保證專業性。

2.2 ?BIM 1.5模式

BIM 1.5模式，指的是設計傳統二維施工圖的同時，進行BIM三維建模及優化工作。在設計過程中，BIM技術的應用能提供優化建議，因此具有一定的價值。但是，二維施工圖設計和BIM三維建模，是由兩個團隊分工完成的，BIM團隊提供的意見會有延后性。

2.3 ?BIM 2.0模式

BIM 2.0模式，指的是工程設計全過程，直接利用BIM軟件，運用3D思維進行3D設計，利用三維軟件獲取二維施工圖，并完成設計、報審、交付等工作。相比于1.0和1.5模式，2.0模式能避免重復工作，減少了錯誤發生率，顯著提高了設計效率。

3 ?BIM正向設計的流程、優勢和應用價值

BIM正向設計，是利用三維模型表達設計思路，對各個專業進行協同設計，并且生成二維圖紙。傳統設計是結果導向，圖紙表達的是設計結果;BIM正向設計是過程導向，圖紙表達的是設計過程。相比于傳統設計，BIM正向設計雖然速度慢，無法從個人設計或單專業設計中獲得效益;但是放在整個設計周期，從多專業協同的角度來看，能獲得更高的效益。

3.1 ?流程

BIM正向設計的流程是：①第一階段，熟悉軟件。建模是設計的第一步，熟練掌握建模方法，在BIM管綜、正向設計上才能利用模型完成工作、產生價值。②第二階段，從模型到圖紙。既要制作大量符合設計單位出圖習慣的二維圖，又要大量修改二維平面表達。這就要求設計人員具有快速建模的能力，掌握建模技巧和表達技巧。③第三階段，利用模型配合設計。設計人員在上述能力的基礎上，能利用模型互相溝通、進行協調，例如根據體量模型，完成機房、設備占位、空間協調等工作。④第四階段，多次設計協調提升組織層面的設計效率。從多專業協同中獲得更高效率，提高溝通效率，節約溝通時間，相比于傳統設計模式得到更快更好的效果。

3.2 ?優勢

總結BIM正向設計的優勢如下;第一，先模型后出圖。設計人員的思路，能直接呈現在BIM三維空間，先構建三維模型、再出二維圖紙，能減少缺漏和失誤，提高設計質量。第二，全專業整體化BIM。工程項目涉及的所有要素，均落實到三維空間，確保各個專業高度協調，減少矛盾和沖突，提高正確率和設計速度。第三，360°無死角的三維設計。采用模型消費模式，對模型設計進行優化，包括工程算量、造價、質量、出圖等管理模式，可利用三維模型指導施工，減少二維圖紙的設計盲區，提高設計精準度。

3.3 ?應用價值

從全壽命周期的角度，分析BIM正向設計的應用價值。第一，方案、擴初設計、施工圖設計階段，采用BIM輔助分析優化。第二，施工招標階段，輔助提供工程量清單，減少設計變更，提供輔助節約成本、短工期服務。第三，項目竣工階段，協助提供BIM產品手冊、物業集成交付系統，有力、高效推進項目進程。第四，項目運維階段，建立BIM竣工模型，BIM物業集成交付系統以該模型為索引，將項目竣工圖紙、施工過程文檔、產品用戶手冊、維修手冊、產商信息等物業管理所需的，但沒有邏輯關系的圖檔信息，集成關聯到BIM模型中，形成三維關系型數據庫，方便運維管理。

4 ?BIM正向設計在醫療建筑工程中的實際應用

4.1 ?在建筑專業的應用

傳統設計工作是二維設計思維，以繪制CAD圖為例，設計人員僅需要考慮X、Y方向的構件位置，Z方向是在立面剖面圖或引注中表達的，大部分設計元素不需考慮Z軸內容。這樣設計，雖然提高了設計效率，但也是大部分錯漏碰問題的根本原因。采用BIM正向設計，不僅能獲得醫療建筑的整體模型，還能進行整體性能分析、室內性能分析、內部流線分析，彌補二維設計的不足。

4.2 ?在結構專業的應用

結構專業有自己的設計軟件，例如YJK、PKPM等，在GSRevit推出之前，結構計算模型一般是從計算模型導出到BIM模型，從BIM模型導入到計算模型的比較少。為了提高計算效率，計算模型比較粗糙，計算模型導出到施工圖模型后的工作量增加。在BIM模型上進行設計優化，無法返回計算模型，維護兩個模型造成重復建模的問題。

4.3 ?在機電專業的應用

機電專業是一個系統性工程，包括給水、排水、防排煙、新風系統等，CAD平面上管線的表達，是抽象概念性的路由表達，不是三維實體的準確表達。BIM三維表達，可以和土建專業協調。第一，管線從平面線條變成三維實體，需要考慮和增加的信息量更大。第二，三維中利用視圖作二維平面后，需手動補充二維注釋，滿足審圖或出圖需要，在三維中這些信息不是必須的或無效的，增加了很多附加工作。第三，在一定深度中修改機電專業模型，許多工作量是低效重復的。

5 ?工程案例分析

以某醫院綜合樓為例，選擇Autodesk平臺為基礎，分析BIM正向設計在建筑設計中的應用。

5.1 ?建立三維模型

BIM正向設計，在項目初期以三維模式引導設計全過程，為醫療人員模擬出房間的平面尺度和空間高矮，甚至是初步的家具或醫療設備布置。以心內導管室為例，既能滿足醫療人員和設備使用面積的需求，又能在三維模式中描述出空間形狀，使醫療人員對建筑空間有直觀概念，清晰判斷房間的使用性，為平面設計提供科學決策。

5.2 ?開展碰撞檢測

醫院建筑功能復雜，涉及專業多樣。本項目利用Navisworks軟件，對土建和機電專業的模型開展碰撞檢查。根據檢查結果，導出碰撞報告，明確碰撞構建的位置、圖層、ID信息，以便進行修訂。

5.3 ?自動生成圖紙

設計人員在BIM模型上，添加必要的文字說明和標注，就能生成圖紙類型。結構專業利用Revit的二維、三維聯動功能，可自動生成節點詳圖，方法如下：先建立基礎大樣，調整視圖比例;再剖切構件得到剖切視圖，設置比例，注明配筋信息和構造做法。節點詳圖和結構模型是聯動的，模型變化后，詳圖輪廓也會隨之變化。

6 ?結語

綜上所述，在建筑工程領域，BIM廣泛應用在設計、施工、管理等方面。文章以BIM正向設計為核心，重點介紹了在建筑專業、結構專業、機電專業中的應用，結合醫療建筑工程案例，證實BIM正向設計具有較高的應用價值，值得推廣。

參考文獻：

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