BIM+PC 在皮膚病醫(yī)院項(xiàng)目中的應(yīng)用實(shí)踐

張仁杰，陳中建

（上海市皮膚病醫(yī)院，上海 200435）

0 引言

預(yù)制裝配式混凝土（PC）結(jié)構(gòu)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)而在全國推廣應(yīng)用，各地政府部門和行業(yè)協(xié)會(huì)積極推進(jìn)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用。滬建建材〔2019〕97 號文件提出：關(guān)于進(jìn)一步明確裝配式建筑實(shí)施范圍和相關(guān)工作的通知，要求建設(shè)工程設(shè)計(jì)方案批復(fù)中地上建筑面積超過10000m2的公共建筑類、居住類建筑、工業(yè)建筑類項(xiàng)目，且2016年4 月1 日以后完成報(bào)建或項(xiàng)目信息報(bào)送的項(xiàng)目，建筑單體預(yù)制率不低于40%或單體裝配率不低于60%[1]，2019 年末，“抗役”戰(zhàn)爭爆發(fā)，為了快速應(yīng)對突發(fā)事件，雷神山和火神山兩座醫(yī)院的建設(shè)，共建設(shè)全過程應(yīng)用了預(yù)制裝配式技術(shù)和建筑信息模型（BIM）技術(shù)，其建造速度之快、解決需求之及時(shí)、建設(shè)現(xiàn)場之有序，充分展示了預(yù)制裝配式技術(shù)的優(yōu)勢。

本文對最新上海市關(guān)于裝配式相關(guān)政策進(jìn)行解讀，探索現(xiàn)行政策下裝配式醫(yī)院建筑建設(shè)的變化以及解決方案，以上海市皮膚病醫(yī)院門急診醫(yī)技病房綜合樓項(xiàng)目為例，探討如何在現(xiàn)有條件下，將PC 建造技術(shù)與BIM 技術(shù)融合為一體[2]，從而選取最優(yōu)裝配式解決方案，進(jìn)行工程建設(shè)控制[3]，達(dá)到質(zhì)量優(yōu)質(zhì)、安全可靠、造價(jià)合理、進(jìn)度科學(xué)的控制效果，為類似工程建設(shè)項(xiàng)目提供借鑒和參考。

1 工程概況

上海市皮膚病醫(yī)院為上海市唯一一所三級專科性醫(yī)院，為滿足區(qū)域內(nèi)日益增長的醫(yī)療服務(wù)要求，改善皮膚病醫(yī)院門急診、醫(yī)技、病房用房條件，適應(yīng)現(xiàn)代化專科醫(yī)院的要求，為科研教學(xué)創(chuàng)造良好的條件，順應(yīng)上海衛(wèi)生改革與發(fā)展“十三五”規(guī)劃目標(biāo)，結(jié)合建設(shè)場地條件和醫(yī)院自身發(fā)展需求，擬新建門急診醫(yī)技病房綜合樓（圖1），并配建生活垃圾收集房一幢。本次建設(shè)面積為48988.48m2，建筑高度44.9m，地上十層，建筑面積31205.64m2，地下二層，建筑面積17732.84m2，一幢生活垃圾收集房，建筑面積50m2。門急診醫(yī)技病房綜合樓建成后的院區(qū)總平面布置如圖2 所示。

圖1 新建門急診醫(yī)技病房綜合樓鳥瞰圖

圖2 建成后的院區(qū)總平面圖

2 PC+BIM 解決方案

本項(xiàng)目在前期報(bào)建階段均未按照裝配式建筑要求進(jìn)行報(bào)建，在滬建建材〔2019〕97 號文件實(shí)施后，醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)與設(shè)計(jì)院及時(shí)溝通協(xié)調(diào)，響應(yīng)政府文件要求，對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行變更設(shè)計(jì)，主樓采用裝配整體式框架-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)混凝土，裙房采用裝配整體式框架結(jié)構(gòu)，同時(shí)結(jié)合項(xiàng)目進(jìn)展的實(shí)際情況，在裝配式方案評審匯報(bào)中，針對醫(yī)院建筑的特色工藝要求，并綜合考慮成本控制等因素，最終將預(yù)制率降低至25.01%。

2.1 單體預(yù)制率和裝配率計(jì)算細(xì)則變化

本項(xiàng)目因在此細(xì)則實(shí)施前已完成裝配式構(gòu)件深化設(shè)計(jì)，因此未采用相關(guān)細(xì)則要求，但可為后續(xù)類似工程提供參考。具體細(xì)則變化如下。

（1）建筑單體裝配率的定義，原計(jì)算細(xì)則定義：建筑單體裝配率，是指裝配式建筑中預(yù)制構(gòu)件、建筑部品的數(shù)量（或面積）占同類構(gòu)件或部品總數(shù)量（或面積）的比率。新計(jì)算細(xì)則的定義：建筑單體裝配率，是指建筑單體±0.000 以上主體結(jié)構(gòu)、外圍護(hù)、內(nèi)裝部品（技術(shù)）中采用預(yù)制部品部件的綜合比例[4]。此次變化可見，由原來的“數(shù)量（或面積）”的比率調(diào)整為“綜合比例”，涵蓋的內(nèi)容由“預(yù)制構(gòu)件、建筑部品”細(xì)化明確為“主體結(jié)構(gòu)、外圍護(hù)、內(nèi)裝部品”3 項(xiàng)，逐漸靠近國標(biāo)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的涵蓋項(xiàng)。

（2）建筑單體裝配率計(jì)算公式，原計(jì)算細(xì)則：建筑單體裝配率=建筑單體預(yù)制梁+部品裝配率+其他，部品裝配率=∑（部品權(quán)重×部品比例）×100%。新計(jì)算細(xì)則：建筑單體裝配率=建筑單體預(yù)制率+內(nèi)裝權(quán)重系數(shù)×∑（內(nèi)裝部品（技術(shù)）修正系數(shù)×內(nèi)裝部品（技術(shù)）比例），其中，內(nèi)裝權(quán)重系數(shù)取為0.5。新細(xì)則對本公式的調(diào)整，突出強(qiáng)調(diào)并細(xì)化了內(nèi)裝在裝配率中的貢獻(xiàn)因素，又同時(shí)考慮了各自項(xiàng)的修正系數(shù)

（3）構(gòu)件或部品（技術(shù)）比例，新計(jì)算細(xì)則更為具體詳細(xì)的列出了內(nèi)裝部品（技術(shù)）修正系數(shù)每一計(jì)算項(xiàng)的計(jì)算公式和方法，變化比較大的項(xiàng)目主要有預(yù)制內(nèi)隔墻；室內(nèi)墻面干法飾面；集成廚房和集成衛(wèi)生間，由原來的“數(shù)量之比”調(diào)整為“面積之比”；增加了“裝配式樓地面”項(xiàng)，且為“面積之比”；集成管道井、集成排煙道調(diào)整為“管線分離”，且為墻面、頂面及地面之和之比；單元式幕墻，已歸并為“非承重外圍護(hù)”類型，不再納入部品部件范疇；全裝修項(xiàng)，由原來的面積之比調(diào)整為“全部做到時(shí)為1，否則為0”，相對而言，收緊了要求；新計(jì)算細(xì)則定義的干式工法，不包括現(xiàn)場仍需砂漿找平、飾面濕貼的情況。

現(xiàn)行裝配式計(jì)算細(xì)則更加提倡采用工業(yè)化外圍護(hù)和裝配式裝修，在公建項(xiàng)目中，裝配率60%比預(yù)制梁40%更容易滿足。全裝修，干法施工，集成廚衛(wèi)的內(nèi)裝權(quán)重均比原文件有了大幅提升，上海市的裝配式建筑發(fā)展導(dǎo)向正從原本主體結(jié)構(gòu)的預(yù)制走向了建筑內(nèi)裝工業(yè)化，一體化。新細(xì)則對結(jié)構(gòu)體系不做細(xì)分，新增通高窗，幕墻等在公共建筑上常用的維護(hù)體系，引導(dǎo)以鋼結(jié)構(gòu)為代表的裝配式結(jié)構(gòu)體系。

2.2 醫(yī)院實(shí)施裝配式的難點(diǎn)分析及解決方案

以皮膚病醫(yī)院項(xiàng)目為例，在裝配式醫(yī)院建筑中的應(yīng)用難點(diǎn)如下。

（1）功能原因：布局廣、科室多、功能復(fù)雜，醫(yī)技等特殊要求多，裙房首層功能主要為門診大廳和藥房以及放射科等放射性醫(yī)療設(shè)備，其余各層分布各亞專科專題治療門診，包括銀屑病診療中心、過敏性皮膚病診療中心、光醫(yī)學(xué)治療中心、中醫(yī)治療中心、性病治療中心、醫(yī)學(xué)美容中心等，主樓二至四層為醫(yī)技功能用房，五層以上為各亞專科住院病房，建筑立面采用橫向舒展的線條作為主要特征，以鋁板和橫向帶形窗體展現(xiàn)醫(yī)院建筑的簡潔明快的個(gè)性，整體模具的可重復(fù)率不高。本項(xiàng)目集合門診、急診、醫(yī)技等多種功能，各層平面根據(jù)各自功能及醫(yī)療工藝而定，無法做到上下對齊，成列布置，房間開間進(jìn)深較小（圖3）。

圖3 平面功能布局

（2）資金原因：由于國家發(fā)改委的投資控制，可實(shí)施路徑較為狹隘，無法采用在醫(yī)院建筑中更加適用的裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系。

（3）設(shè)計(jì)原因：標(biāo)準(zhǔn)模塊重復(fù)率低，工廠達(dá)不到規(guī)模化，導(dǎo)致構(gòu)件開模成本增加，造價(jià)無優(yōu)勢，耐久性、保溫、防水、抗震性能等存在不確定性。

（4）場地原因：醫(yī)院周邊居民小區(qū)環(huán)繞，主要出入口與市政道路之間也需穿越居民小區(qū)，施工期間，除保證工程質(zhì)量問題外，施工過程中對周邊居民的干擾也是項(xiàng)目需要重點(diǎn)考慮的部分。裝配式運(yùn)輸車輛一般為13m 以上，若從醫(yī)院主入口進(jìn)入，極有可能影響正常道路交通和醫(yī)院運(yùn)營，另一側(cè)通道為三泉公園旁與居民小區(qū)公用的公共通道（圖4），較為狹窄，無法駛?cè)氪笮推桨遘嚒?/p>

圖4 院區(qū)外的公共通道

2.3 基于BIM 技術(shù)的整體解決方案

應(yīng)用建筑信息模型（BIM）技術(shù)輔助項(xiàng)目裝配式深化設(shè)計(jì)，構(gòu)件加工，指導(dǎo)現(xiàn)場施工，充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的可視化、參數(shù)化、可模擬性等特征，在本項(xiàng)目主要包括以下BIM 應(yīng)用點(diǎn)[5]。

（1）構(gòu)建BIM 模型。這是BIM 技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)內(nèi)容，主要進(jìn)行構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)BIM 模型（圖5）和機(jī)電各專業(yè)BIM 模型（圖6），并且應(yīng)用BIM 模型進(jìn)行構(gòu)件拆分多方案比選，確定單元重復(fù)率高的構(gòu)件和單元模塊，輔助快速確定構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)最優(yōu)方案，有效控制造價(jià)。

圖5 建筑結(jié)構(gòu)BIM 模型

圖6 機(jī)電 BIM 模型

（2）基于BIM 進(jìn)行管線綜合（圖7），醫(yī)療類建筑留洞多且復(fù)雜，對各專業(yè)協(xié)調(diào)性要求高，采用BIM 技術(shù)能夠精準(zhǔn)的對構(gòu)件預(yù)留洞進(jìn)行定位，在預(yù)制構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行綜合考慮，納入構(gòu)件加工圖設(shè)計(jì)，從而提高預(yù)制裝配式建筑構(gòu)件信息的精準(zhǔn)性，顯著提高預(yù)制構(gòu)件的加工質(zhì)量。

圖7 基于BIM 的管線綜合

（3）基于BIM 的鋼筋碰撞檢測、輔助設(shè)計(jì)出圖及傳統(tǒng)的構(gòu)件深化設(shè)計(jì)采用2D 圖紙，容易出現(xiàn)錯(cuò)、漏、缺的現(xiàn)象，采用BIM 技術(shù)的三維可視化功能，能夠直觀表達(dá)鋼筋布置及碰撞問題，同時(shí)輔助設(shè)計(jì)鋼筋出圖，減少因設(shè)計(jì)圖紙錯(cuò)誤導(dǎo)致構(gòu)件現(xiàn)場施工困難以及返工的問題，確保工程進(jìn)度。

（4）應(yīng)用BIM-4D 模擬施工工藝，優(yōu)化場地布置及吊裝順序，基于BIM 信息進(jìn)行高效拼裝，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

（5）應(yīng)用BIM 進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)，在設(shè)計(jì)概算階段計(jì)算裝配式構(gòu)件工程量，有利于精確控制限制裝配式構(gòu)件的工程量，從而精確控制工程投資，做到既不多算，也不漏算。

3 結(jié)語

上海市皮膚病醫(yī)院門急診醫(yī)技病房綜合樓項(xiàng)目，是上海市級在建醫(yī)院項(xiàng)目中首個(gè)進(jìn)行裝配式建筑的醫(yī)院項(xiàng)目，項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)入竣工啟用階段。由于應(yīng)用BIM 技術(shù)輔助PC 結(jié)構(gòu)施工，保證了預(yù)制構(gòu)件的順利加工制作和安裝。該項(xiàng)目的實(shí)施，為后續(xù)裝配式建筑在醫(yī)院項(xiàng)目中的應(yīng)用起到引領(lǐng)的作用，后續(xù)項(xiàng)目還將進(jìn)行關(guān)于裝配式建筑在醫(yī)院項(xiàng)目中的應(yīng)用的研討會(huì)，為后續(xù)醫(yī)院項(xiàng)目采用裝配式建筑從設(shè)計(jì)、施工、BIM 應(yīng)用等方面提供借鑒。