基于BIM 技術的醫院建筑裝飾裝修工程管理方法

孫志民 曹 亮 張文英 譚志杰

現代醫學技術不斷進步使醫院標準化工作不斷加強，各系統結構逐漸離散化。因其缺少整體規劃導致的無序發展，不僅影響醫院醫療效率，也使醫院的效用不能最大化發揮。為防止因醫院建筑無規劃問題出現交叉感染，以整合醫院各功能性建筑為目標，將不同性質的空間和醫療設備規劃成有序整體，成為醫療建筑設計必須考慮的重要環節。醫療大樓具有自身專門功能、復雜功能于一身，它與經濟社會發展，科技教育和醫療的發展相關。隨著醫療技術與人類需求不斷發展，原有傳統模式醫療建筑逐漸落后甚至被淘汰，設計新的醫院建筑及現代醫院概念引入，顯得迫在眉睫[1]。

1 醫院建筑裝飾裝修工程的管理方法

1.1 制訂醫院建筑裝修工程管理標準

工程管理標準的制訂過程，主要是通過方法的分析，將映照了對于工程管理的不同標準綜合在一起，并且對這些標準進行一定的分析評判。所以，工程管理的標準必須能夠反映出本文所研究醫院建筑的特點及現狀。本文的研究結合工程管理的特點以及發展要求，在充分考慮了發展水平和管理現代化常用標準的基礎上，按照一定的建筑要求進行了分析評判，通過對管理標準的各個方面的分析，設計了標準評判的體系，分成了具有代表性的13 項工程管理標準，所建立標準體系共有3 個層次和4 個分類，具體如表1 所示。

表1 工程管理標準體系

對裝修工程各方面標準評判，參照已有研究成果確定醫院建筑的通用標準和醫院建筑的現狀值，取得二者相較下的比值，即達標率，將各標準的權重加權計算，即可得到工程管理的標準指數，如下式：

式中：P為綜合指數，其數值結果大小為標準具有的規范程度的高低，結果越大則規范程度越高；ω、γk分別為分類層和標準層各標的權重；Eik為標準層各標準的合格值。權重科學性和合理性直接影響到工程管理標準制訂，為提高標準的規范性并降低標準制訂的主觀偏好對結果的影響，集中分析法、嫡值法及層次分析法能避免上述問題。

1.2 計算裝飾裝修所需工程量

本文選用基于IFC 標準來計算，醫院建筑裝飾裝修工程存在著能完全與基于IFC 標準的工程分解結構對應的項目，也可包含在IFC 標準中分解結構的項目[2]，比如醫院建筑裝飾裝修的嵌縫、打膠等項目。還有一些項目于兩者間不能相互對應，這種項目基于IFC 標準的工程分解結構中難以對應。

完全保留有相同分解結構項目，并進行相應命名，然后按現行計量規范項目清單統一命名。對采用組合式分解結構的項目，可按IFC 標準將其納入分解結構的結構節點中。這部分工程根據相應的包含關系劃分為上一級。最后對于無對應分解結構的項目，進行大分類下的處理。

將本文所建立的工程量分解結構劃分為一級、二級、三級、四級。本文以構件為基本計量單元，在構建新的工程量結構時，不僅考慮醫院建筑本身綜合屬性，結合IFC 特點，將兩者優勢結合起來。對工程量的層層分級，可保證項目最后的設置工程與建筑設計進行對應，有利于后續醫院建筑的裝飾裝修[3]。

在不同結構中，對構件的設計也有差異，而三級結構可將混凝土柱劃分為矩形柱等柱形結構，而對于土墻的劃分，也可分磚墻等通用型墻體。因IFC 本身所具有的特殊性，也將以上用到構件，按照工程量所需要的格式進行編碼排列，然后根據后續工程所需量進行單獨計算，這樣根據不同環節的分別計算是為在之后工程中設計變動更改方便。

1.3 建設基于BIM技術的工程項目管理模型

在上述工程量和醫院所具有的工程管理基礎上，制訂BIM 技術的建模范圍。模型所需的主要內容和建模范圍，如表2 所示。

表2 模型數據建設范圍

基于BIM 技術實現醫院建筑裝飾裝修工程管理，要做到技術中的數據管理和方案優化，在方案獲得優化的同時，也要保持對工程周期的控制，并且降低一定的建筑成本投入，成本投入不意味著質量的降低，且最重要的是保障項目工程的完成。除了BIM中的混凝土與鋼筋模型的設計外，還要基于三維模型進行參數化建立。參數化設計是指運用BIM 技術，在構件中按照一定的幾何邏輯關系，建立相應立體模型。且在保有自身模型所需屬性的同時，也能保證模型建立過程的邏輯性。通過將要素歸類并將變量換算改變函數中的變量，做到對結果改變，而不同算法的改變，也能得到這種效果，構建模型算式如下：

式中：F={f1，f2，…fn}為不同參數所代表參數方程，D、X均為F變量，即上述中要進行換算變量，而D={d1，d2，…dn}為模型的建立過程中所要遵守的邏輯程序，即模型空間幾何尺寸間的約束條件[4]。

本文的設計方法為豐富工程的自動化計算能力，對建立的BIM 進行模型細化。在BIM 中的模型尺寸標準和相應的說明，都需要逐個標注，存在繁瑣性。且對于模型中的軸網和門窗等詳細設置，存在更多的重復性。模型中對于圖元的標記和說明可做到批量生成，但這種批量僅限于同屬性下的定義，不同的門窗賦值問題，仍舊需逐個解決。結合Dynamo 軟件，對門窗和軸網等模型構建可做到整體性操作處理。

本文用Dynamo 軟件，對模型中構件整體性操作的流程如下：在軸網的尺寸標記中，先提取出軸網本身所具備的基線，大多數軸網的基線比較規則，所以可以在矩形軸網下直接標注。而標準病房中的軸網，則有多處扭轉問題，這種屬性上的不同之處就是要進行格外處理，對標準病房中的軸網進行提前分組，然后在扭轉處繪制出基準線的參考線，就可生成尺寸標注。而對門窗標注的批量處理時，提取所有門窗本身所占據的主題墻體，根據相同屬性對門窗進行分組，對同組中的門窗構件所存在墻面進行基準線的定位，并將墻體基線的向量的正反2 個方向添加門窗鏡面，生成2 個對應端點。在模型建立的平面圖中，對大量門窗構件，忽略詳細尺寸的標注，這個工程放到節點詳圖中。在BIM 中，對房間面積的繪制，將房內其他信息一同輸入到平面視圖內，同一房間中門窗構件，可按照上述分組步驟進行詳略得當的模型標注與說明，不僅節約標注所需要花費的時間，也可使模型呈現出簡潔性。初步完成工程模型大致構建。

1.4 計劃管理工程動態

本文施工模擬方法，是可視化模擬技術的呈現。這種技術將傳統工程中所使用的介質與改變路徑轉而通過三維的技術呈現出來。這種三維視圖，更利于直觀分析工程中工序過程和工序中難點問題。不僅做到對工程預演，也能將工程各階段安排的內容清晰地展現出來，使工作人員在理解交底內容的基礎上，提高施工效率，加快工程進度。

可視化模擬對工程現場可能存在的危險及隱患做到提前排查，通過模擬現場的空余位置，完成對材料擺放情況的預想，同時設計適合大型機械與工程所需設備停放的地點，不僅能做到地面管理、工程設置的管道走向等臨時工作，也能通過可視化模擬進行安排。對于進度計劃實現，應選用Luban iworks 軟件，軟件可將工程計劃工期、工期安排等對于進度的計劃進行整體輸入，軟件可根據信息生成工期的進度圖。隨著工程推進，工程的完成度可按照時間顯示，并能做到隨著實際工程實時更新［5］。

1.5 實現醫院建筑裝飾裝修工程管理

BIM 技術的仿真模擬系統，可做到對建筑模型的全方位動態呈現，將工程任務數據上傳處理，在BIM 的建模過程，根據實際數據改善模型缺陷，優化模型及工程涉及范圍。對模型的構建，應符合醫院建筑裝修工程管理的制訂標準，對工程量計算要基于各層級結構分解，做好整體工程動態規劃，基于BIM技術進行工程質量、造價、安全管理，并在BIM 模型運用維護部分建立，將物體的三維空間利用軟件模擬出來，通過不同方式將模型的本身屬性體現出來，提供身臨其境的視覺觀感和空間感受，以工程提供施工圖紙為基礎，創建出工程全范圍的仿真程序，為醫院提供三維可視化展示，為建筑總體布置和構建設計及細節處理提供全方位展現。

2 實驗與分析

2.1 實驗說明

為驗證本文設計基于BIM 技術的醫院建筑裝飾裝修工程管理方法的優越性，故將本文方法與其他工程管理方法作對比實驗，有關醫院的建筑建模中，碰撞點的分析能夠體現出工程的優越性，同一參數環境中，分析出碰撞點越多，越能避免實際工程落實時問題。所以本文以各方法模型中在同一模擬環境中，不同模型參數分析碰撞點為對比依據。為使實驗表達具有簡明性，設置本文設計基于BIM 技術的醫院建筑裝飾裝修工程管理方法為實驗組Ⅰ，設置基于FM 技術的醫院建筑裝飾裝修工程管理方法為對照組Ⅰ，基于三維數字化技術的醫院建筑裝飾裝修工程管理方法為對照組Ⅱ，實際碰撞點個數為參照組Ⅰ。

2.2 實驗準備

實驗參數如表3。表3 的碰撞點為實際碰撞點的個數，作為實驗中參照組數據。

表3 各方法的實驗參數

2.3 實驗結果

基于不同技術下的醫院建筑裝飾裝修工程管理方法的實驗結果如圖1。

圖1 各方法在不同工程中的碰撞點分析結果（來源：作者自繪）

圖1 實驗組的方法能夠在工程2和工程6 中完全分析出碰撞點，與實際的碰撞點數目一致，而在工程1、3、4、5 中則與實際情況有稍許誤差，作為兩組對照方法，則與實際情況出現出入，所以可證明本文設計基于BIM技術的醫院建筑裝飾裝修工程管理方法優越性和適用性。

3 結語

本文研究基于BIM 技術下的醫院建筑裝飾裝修工程管理方法，雖然研究結果取得一定成果說明，但是本文研究仍存在一定不足，首先是對于BIM 模型中的細化方式沒有做到詳盡的說明，管理工程中動態算法沒有列出，這些問題將在之后的研究中逐步改善。