BIM 技術在醫院病房樓項目上的應用

陳晶晶 吳圣雪 郭紅軍

（江蘇建筑職業技術學院，江蘇 221116），

0 引言

隨著信息技術的不斷發展，面對我國城市建設的大力推進以及房地產行業蓬勃興起，中國建筑行業的技術能力也得到了極大的發展與提高。BIM 技術作為建筑行業的新技術，在我國建筑行業中的應用越來越廣泛。如何更有效地將BIM 技術應用到項目中，以實現工程管理的水平和手段不斷提高，仍然是目前亟待解決的問題。醫療建筑與傳統住宅建筑相比，建筑面積大、結構特殊、管線錯綜復雜，利用BIM 技術，更能有效提升施工效率，確保建筑在全生命期中的按時、保質、安全、高效完成建設。

1 項目背景

1.1 項目基本信息

昆山市第一人民醫院東部醫療中心建設項目位于昆山開發區前進東路北側，吳淞江北路東側，同豐路南側，洞庭湖路西側。項目占地面積約136807m2，規劃門診醫技區、病房區、科研教學辦公區、傳染病區和后勤區。總建筑面積237253m2，其中地上建筑面積169967m2，地下建筑面積67285m2，規劃床位數1200 床，建成后將成為昆山最大的三級甲等綜合性醫院之一。

1.2 項目特點

昆山東部醫療中心病房樓建筑面積大，結構復雜特殊、建設周期緊，施工質量要求嚴格，在此情況下，很難用以往的施工方式做到進度最快、資源最優、質量最好、浪費與污染更少，通過采用BIM 技術為該項目的全生命周期提供技術與信息支持。鑒于此，研究中為昆山東部醫療中心病房樓項目編制施工管理實施規劃，旨在制定合理的施工計劃，清晰可見且精確地掌握施工進度，優化施工資源及科學地進行場地布置，對復雜的施工方案進行模擬和分析，提高計劃的可行性，對整個工程的施工進度、資源和質量進行統一管理和控制，以縮短工期、降低成本、提高質量。

2 BIM 技術在設計階段的應用

2.1 前期準備工作

BIM 技術應用的基礎是創建完整的專業模型。依據各專業圖紙，運用建模軟件分別創建了建筑、結構、給排水、暖通、電氣五個專業的模型。并應用模型整合軟件對其進行了模型整合。模型創建過程中，關鍵點在于各專業模型的坐標原點要一致，標高軸網要統一，否則在模型整合的過程中會出現各專業模型錯位，不能進行有效整合的問題。

模型建立完成后第一步就是進行模型整合，這是其他應用點的首要前提。通過完整的專業模型可以發現單專業模型建立過程中看不到的一些問題，前期一直專注單專業模型的建立，并沒有綜合的全覽整個模型，所以很難發現建筑物內部的一些構件沖突和繪制上的錯誤。例如在繪制風管時就曾出現過看錯圖紙將風管繪制得過長穿出墻面的錯誤，只看暖通專業模型很難一眼看出，但在模型整合中就非常顯而易見，這時就需要回到建模軟件中對錯誤的部位進行修改，來完善專業模型。

2.2 碰撞檢測的應用

碰撞檢查是用來發現項目中圖元之間沖突的工具，可以簡單地理解為建筑相同或不同構件之間的交叉或者間隙。項目應用Navisworks 軟件，實現了各專業之間的碰撞檢測，對于設計階段圖紙中存在的問題可以提早發現與解決。

碰撞檢查是建筑行業二維圖紙時代轉向三維實體模型時代的重要標志，在傳統的二維圖紙時代設計師各自負責各自的部分，很多問題到了真正施工時才能發現，比如門窗與結構梁柱碰撞、管線穿梁柱、預留洞口與風管錯位等等。這些問題發現時可能已經開工有一段時間了或者很長時間了，這時再向設計院反饋問題、修改圖紙、重新開工修正錯誤，不僅浪費時間影響工期，也會帶來金錢上的巨大損失。通過全面的“三維校審”，在此過程中可發現大量隱藏在設計中的問題。在真正施工之前理論上能100%消除各類碰撞，減少返工，縮短工期，節約成本。

本項目碰撞檢測主要包括：建筑專業與給排水專業，碰撞點有9319個，均為建筑樓板與給排水管道、建筑墻與給排水管道的碰撞。立管穿樓板、橫管穿墻為有效碰撞，解決方法是進行模型優化，事先為管道預留好洞口。建筑專業與暖通專業的碰撞點3417 個，與建筑給排水相同，均為建筑樓板與暖通風管、建筑墻與暖通風管的碰撞，同樣也是有效碰撞。解決方法是進行模型優化，事先為風管預留好洞口。建筑與電氣的碰撞點有4111 個，為建筑墻與電氣橋架、建筑墻與電氣線管的有效碰撞。解決方法是進行模型優化，事先為風管預留好洞口。結構與給排水的碰撞點有11512 個，均為結構梁與給排水管道、結構板與給排水管道的碰撞。解決方法是模型優化、預留洞口，并且在實際施工中還要預埋套管。結構與暖通的碰撞點有219 個，分別為結構梁、結構板、結構柱與暖通風管的碰撞。依據施工規范，風管不能穿梁，解決方法是修改風管高度避開結構梁、在結構板上為風管立管預留洞口、修改風管路徑繞開結構柱。暖通與電氣有798 個碰撞點，分別為暖通風管與電氣橋架、暖通風管與電氣線管的碰撞，依據施工規范橋架、線管穿過風管同樣需要修改將其避開。解決方法依舊同上，向設計院反饋后按照修正后的圖紙重新建模。

通過碰撞檢測，及時發現了施工圖紙中的問題，在施工之前向設計院反饋，對圖紙進行了修改與完善。

3 施工階段的應用

3.1 施工進度模擬

施工方案的合理制定在施工中起著重要的作用，而施工進度計劃是施工方案的主要內容。施工企業在實施一項工程前要面對的首要問題就是如何在建設單位要求的工期內完成施工任務，進度計劃就是這個問題的答案。作為項目正式施工前的重要流程之一，進度計劃包括每一具體活動的計劃開始時間和計劃完成時間，可采用橫道圖和網絡圖表示。基本進度計劃要說明哪些工作必須于何時完成和完成每一任務所需要的時間，但最好同時也能表示出每項活動所需要的人數。項目的主要特點之一就是有嚴格的時間期限要求，而安排進度計劃的目的正是為了控制時間和節約時間，由此決定了進度計劃在項目管理中的重要性。

本項目應用Microsoft Project 進行進度計劃的制作，步驟如下：先編制任務名稱，對其進行任務升級或降級；其次安排工期與開始時間，填寫前置任務以達到讓任務連續的目的，選擇自動安排便于進度計劃的制作與后續修改。

施工進度模擬是根據施工方案，模仿實際施工時的工程建設進度，通過三維電腦技術把建筑施工的過程提前預演出來，將進度計劃具象化。通過施工模擬動畫可以最直觀地看到施工過程中的問題，提前發現提前進行方案優化設計，減少不必要的損失。

在navisworks 軟件的TimeLiner 功能中導入進度計劃，對其進行編輯并重建任務層次。其次要將施工模擬中涉及到的構件做成集合，從首層至機房層分別創建了柱、梁、板、墻、幕墻、門、窗、樓梯、屋面的集合，為方便查找，需要按層創建文件夾。第三步需要將做好的集合附著到進度計劃中相應的地方，并將任務類型改為構造。完成以上三步后就可以進行施工模擬并導出動畫了。通過施工進度模擬，可以將實際進度和計劃進度進行鮮明對比，通過對比發現實際進度中的工作任務的拖延，從而在之后的工作任務中加快施工進度，按照原計劃完成，保證工程的工期。

3.2 漫游動畫應用

可視化漫游能夠讓人們在一個虛擬的三維環境中對建筑進行身臨其境的全方位的審視：可以從任意角度、距離和精細程度觀察場景；可以選擇并自由切換行走、飛行多種運動模式，還可以自由控制瀏覽的路線。可以給用戶帶來強烈、逼真的感官沖擊，獲得身臨其境的體驗。本項目室內漫游使用Naivsworks 來進行制作。

在Navisworks 中制作漫游動畫有兩種方法可以選擇：一是直接開始錄制，到達目的地后停止錄制；二是通過保存視點，添加動畫后再將視點按順序拖入形成漫游動畫。

由于病房樓的結構比較復雜，很難一次性找到準確的路線，本項目采用第二種方法。使用視點制作動畫可以進行詳細的修改，根據動畫效果來適當地增加視點或刪除視點，最終得到滿意的漫游動畫。

3.3 模型渲染

對一個優秀的建筑設計來說渲染圖是不可或缺的，相比枯燥的立面圖，渲染圖才能讓人們對這座建筑的外觀產生最直觀的印象。一張優秀的渲染圖能夠呈現出建筑建成后最真實的視覺效果，在投標過程中，擁有一張對色彩、光影把握準確的渲染圖較之其他企業也會更加出彩。項目選用Lumion 軟件進行模型渲染。

步驟如下：首先Revit 模型在導入Lumion 之前需要下載Lumion LiveSync for Revit 插件，將模型從rvt 格式轉換成dae 格式。其次更改了地坪、外墻、玻璃、豎挺的材質，讓畫面看起來更美觀一些。第三、對原來的已有建筑和其他周邊建筑設施進行了布置，在醫院病房樓的附件又放置了救護車、長椅、人物形象和小魚，使效果圖與實際項目吻合。并在病房樓門口設置了人工湖，在湖中繪制了噴泉和觀賞魚，以達到合理美觀的效果。并在病房樓的相應位置設置了停車坪、無障礙設施等。第四、除此之外，對模型的光環境進行渲染，修改了太陽角度和天空環境，由于模型中幕墻較多，陽光直射會導致反光，經過對光源的反復修改，最終讓畫面整體呈現出一個明亮又不至于反光的效果。通過對模型本身材質以及周邊環境和設施的渲染，達到了甲方想要的渲染效果。

3.4 施工場地布置

為了方便Navisworks 漫游，使用廣聯達場布軟件之前首先用Revit 做了簡單的場地布置。為了更符合醫院的氛圍，放置了草地、道路、停車坪、樹木、長椅等構件。

廣聯達BIM 施工現場布置軟件是基于BIM 技術真正用于建設項目全過程臨建規劃設計的三維軟件，為施工技術人員提供從投標階段到施工階段的現場布置設計產品，解決設計思考規范考慮不周全帶來的繪制慢、不直觀、調整多以及帶來的環保、消防及安全隱患等問題。通過施工總平面圖的繪制，可以清晰的看到施工現場的人、材、機、料、環境的布置，使施工現場滿足國家環保、質管部門的要求，讓施工現場更合理化。

4 總結與展望

BIM 進入我國土木工程領域以來，從試點應用到全部普及，如今已經進入飛速發展的階段，給整個土木工程領域帶來了不可避免的變革。BIM已經成為建筑業的大勢所趨，作為一個能集成建筑全過程各階段、各方信息，支持多方、多人協作，實現即時溝通、緊密協作、有效管理的信息交流平臺，在不遠的將來，BIM 軟件必將代替建筑也現在經常使用的二維軟件，將對建筑行業帶來革命性的變化。