大型綜合醫(yī)院虛擬建造技術研究與應用

0 引言

虛擬建造技術是一種基于虛擬環(huán)境的施工技術，通過4D、5D 技術，進行項目在時間、空間、安全性等方面的仿真分析；同時通過對實際工程項目的可視化模擬，能夠在實際施工前得出可行性分析。其中對于復雜節(jié)點的仿真模擬能指導現(xiàn)場完善施工

。當前大型醫(yī)院施工大多是沿襲傳統(tǒng)土建工程施工流程，并未針對醫(yī)院類建筑進行專項改進，導致施工過程中多專業(yè)共同施工時出現(xiàn)專業(yè)之間的碰撞、施工流程的重疊與沖突等耗時耗力的問題。

虛擬建造技術在不脫離現(xiàn)場實際的前提下，基于BIM 技術、互聯(lián)網技術、無人機技術等先進技術，對現(xiàn)場施工全流程預先進行模擬預演，通過摸排實際施工過程中可能遇到的各種問題，同時在施工過程中對現(xiàn)場進行全方位管控監(jiān)測，隨時發(fā)現(xiàn)施工過程中潛在的安全隱患，對虛擬建造中發(fā)現(xiàn)的圖紙問題、施工問題進行針對性的解決并銷項，能夠全面提升項目施工質量。

2.治療：艾滋病患者結核病的治療原則與非艾滋病患者相同，但抗結核藥物使用時應注意與抗病毒藥物之間的相互作用及配伍禁忌。

1 虛擬建造技術實施規(guī)劃

1.1 組織架構

大型綜合醫(yī)院項目結構復雜，專業(yè)繁多，為建立完善虛擬建造流程需要將模型建立、過程管控、現(xiàn)場管理進行細化分工，建立權責分清、分工明晰的組織架構，組織架構設置如圖1所示。

1.2 專項應用分類

根據(jù)大型醫(yī)療建筑特點，將虛擬建造全流程的工作分為四個專項應用：土建專項應用、機電專項應用、醫(yī)療專項應用、施工管理應用。根據(jù)各項包含的具體工作內容，有條理開展工作，保證虛擬建造流程的順利進行。

AVEVA World 2018大中華區(qū)用戶大會于2018年11月1日在重慶隆重舉行，AVEVA亞太區(qū)執(zhí)行副總裁Mr.Evgeny Fedotov、AVEVA大中華區(qū)總經理萬世平先生、行業(yè)專家、合作伙伴及客戶與眾多專業(yè)觀眾匯聚于此。在本次會議上，AVEVA向與會者展示了如何從數(shù)字轉型中獲得真實的效果，以及企業(yè)如何通過統(tǒng)一資產和運營價值鏈，靈活應對市場動態(tài)變化。

2 虛擬建造施工技術

2.1 土建專項應用

2.1.1 施工總平面規(guī)劃

虛擬建造技術在土建專項的應用包括：施工總平面規(guī)劃、工程圖紙質量控制、輔助方案優(yōu)化、輔助深化設計。

現(xiàn)場施工不同階段的材料運輸、施工界面需求不同，需要針對性地進行施工場地空間布局的規(guī)劃。根據(jù)不同樓棟、施工部位的材料運輸特征以及材料堆場、運輸路線、加工區(qū)的布置情況建立垂直運輸系統(tǒng)（塔吊、施工升降機等），并進行群塔防碰撞規(guī)劃，建立場地布置模型，解決施工現(xiàn)場面積龐大、地形不平整、材料運輸量大等問題，以便有效提升施工效率，滿足各專業(yè)工作需要。

2.1.2 工程圖紙質量控制

①屋面建筑外觀合理性：屋面結構、建筑材料、配色滿足建設方要求，風井、機房、屋架結構滿足功能要求。

2.1.3 輔助方案優(yōu)化

在搭設高大模板支撐架、臨邊部位操作架等特殊部位架體時，結構平面圖紙很難反映垂直方向的空間關系，利用BIM 模型剖切功能可迅速獲得關鍵位置剖面，直觀反映凈高以及各部件的空間關系，如圖3 所示；也可導出為CAD 圖紙，方便施工單位進行二次深化以及穩(wěn)定性計算，形成可視化架體搭設步驟（如圖3、圖4 所示），便于進行技術交底及現(xiàn)場施工。

將機房大體積混凝土結構模型進行拆分，將直線加速器機房大體積混凝土分底板、側墻、頂板非加厚區(qū)及頂板加厚區(qū)分步驟澆筑，在側墻與底板及底板交界處留幾字形施工縫，便于分步施工的同時滿足射線防護要求。在BIM 模型中建立施工節(jié)點模型，同時完成機電預留預埋設置和鋼筋模型，提前解決各專業(yè)的碰撞問題，同時進行三維技術交底，避免施工錯漏，如圖8 所示。

大型綜合醫(yī)院有大量突出屋面結構，并安裝有許多大型機械設備及相應管道，包括各種尺寸的風井、機房、停機坪、設備基礎、變形縫等，以及暖通、消防、凈化、防輻射、太陽能等相關工程的大型機械

。通過虛擬建造技術能夠迅速反映出屋面結構、建筑面層、大型設備、管線等各專業(yè)存在的問題，并及時得到調整后的效果，符合綠色建筑的發(fā)展趨勢

。

（1）屋面輔助深化設計內容：

對兩組孕產婦進行常規(guī)產前檢查,其中實驗組孕產婦由專業(yè)按摩護士進行乳房按摩,每天對孕產婦進行兩次按摩,每次按摩時間持續(xù)一小時左右。若按摩時孕產婦出現(xiàn)腹痛現(xiàn)象,則應停止對孕產婦的按摩[4]。

現(xiàn)場施工前期階段，利用BIM 模型發(fā)現(xiàn)分析圖紙中難以發(fā)現(xiàn)的結構、建筑問題，并整理提交給設計院。如圖2 所示流程，對問題進行跟蹤、銷項、落圖，避免現(xiàn)場施工后的二次拆改。

2.2.1 管線綜合

突出水生態(tài)建設的重點。2013年開始啟動水生態(tài)文明建設工作試點，逐步編制江西省水生態(tài)文明建設規(guī)劃，構建四級聯(lián)動水生態(tài)文明建設體系，推進南昌、新余、萍鄉(xiāng)等全國水生態(tài)文明城市試點工作，積極開展水生態(tài)文明縣、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、村建設。2015年，全省用水總量控制在250億立方米紅線內，國家重要水功能區(qū)達標率達90%。2016年進一步突出系統(tǒng)治理，實施流域綜合管控著力推進“四個統(tǒng)一”，初步實現(xiàn)河暢、水清、岸綠、景美的目標。

可根據(jù)建筑專項圖紙和相關廠商提供的設備數(shù)據(jù)建立機房三維模型，進行設備基礎深化、管綜排布、地面墻面做法深化排版、設備凈寬核查等施工前準備工作，并依據(jù)審查結果對機房深化進行修改優(yōu)化，由各單位確認后導出機房深化圖紙用于設備材料下單與現(xiàn)場施工。

課題組設計調查表，對各地市食藥檢機構的人員數(shù)量、編制、職稱、學歷情況進行調查，于2015年8月5日通過廣西食品藥品監(jiān)督管理局發(fā)放給8家地市級食品藥品檢驗檢測機構填報，2015年9月5日前收回問卷。本次調查共發(fā)放問卷8份，回收8份，由課題組對數(shù)據(jù)進行核實和匯總。

（2）屋面深化設計流程（如圖5 所示）

2.2 機電專項應用

虛擬建造技術在機電專項方面的應用包括：管線綜合、砌體預留洞口深化、機房深化設計等。

② 大型機械尺寸選型，吊運路線模擬及優(yōu)化：選擇滿足功能要求的大型設備，同時考慮其是否具備吊運條件，選擇最優(yōu)運輸路線，充分考慮不同施工階段的運輸能力，并同步調整屋面地磚的排布。

(1)與廬山文化結合。廬山歷史文化源遠流長，內涵深厚，是一座文化、政治、宗教名山，它最早可以追溯到新石器晚期。廬山上有大量老別墅，它是近代中西建筑文化的完美結合，也是廬山獨特的地理環(huán)境造就的，具有極高的歷史價值。廬山民宿在發(fā)展過程中，或多或少地與當?shù)匚幕兄蝗诮Y合，整體文化氛圍也高于廬山山下或周邊地區(qū)。

基于BIM 模型制定BIM 管線綜合流程，如圖6 所示，統(tǒng)籌排布土建、機電、水、暖、電管線之間的空間位置，綜合協(xié)調管線之間以及與各項專業(yè)之間的矛盾，并進行規(guī)劃，從而完成管線綜合工作并出具管線綜合圖紙、單專業(yè)機電圖紙、結構預留洞圖紙等，合理規(guī)劃施工次序，提升施工品質。

2.2.2 砌體預留洞口深化

在管線綜合深化后，整合專業(yè)預留洞口圖，如圖7 所示，精確到洞口尺寸、位置及標高，導出砌體預留洞深化圖紙，協(xié)助現(xiàn)場施工，避免返工拆改，節(jié)約成本。

1.2.3 空間因素：即使肺癌已經轉移到頸部淋巴結，也并非每個腫大的淋巴結都是轉移灶。對某個頸淋巴結做經皮穿刺或活檢，病理報告也許是“炎癥”；而檢查另一個淋巴結就可能是轉移性癌。病變也可能在空間上被掩蓋或干擾，如1例在心臟后的肺癌，后前位胸片上其腫塊陰影被心影掩蓋，造成延誤診斷。在相鄰的空間也許存在不同性質的病變，如果不加辨別，也容易誤診。例如1例右上肺陰影患者，經過抗生素治療陰影有所吸收，臨床一度考慮肺炎。但該患者縱隔淋巴結腫大很明顯，經纖維支氣管鏡肺活檢確定為右上肺癌，吸收的部分考慮是癌周的炎性病變。

2.2.3 機房深化設計

③設備基礎位置選型：確定大型機械設備后，根據(jù)其尺寸及功能要求深化設備基礎的尺寸及配筋，再經過結構設計進行承載力核算確定滿足樓板要求，并同步微調地磚排布。

2.3 醫(yī)療專項應用

虛擬建造技術在醫(yī)療專項方面的應用主要包括大型放射機房（如直線加速器）施工模擬、醫(yī)療設備運輸路線模擬等。

2.3.1 大型放射機房施工模擬

2.1.4 輔助深化設計（以屋面深化為例）

2.3.2 醫(yī)療設備運輸路線模擬

在二次結構施工前，由醫(yī)療專業(yè)單位根據(jù)大型設備尺寸以及項目運輸路線規(guī)劃給出機房設備安裝以及運輸路線上的后砌墻體，在模型中進行路線模擬，以免因運輸過程中設備與梁、下掛板等沖突，確認無誤后，在平面圖紙中標注后砌墻體范圍。

2.4 施工管理應用

虛擬建造技術在施工管理方面的應用包括全景云平臺、5D全生命周期施工管理、可視化交底等。

2.4.1 全景云平臺

根系淺的地塊和不易揮發(fā)的肥料宜適當淺施；根系深和易揮發(fā)的肥料宜適當深施，防止氮素的揮發(fā)，減少氨離子被氧化成硝酸根離子幾率，降低對黃芩的污染。底肥一般于秋季前作物收獲后，每畝(666.7 m2)均勻撒施腐熟的農家肥2 000～4 000 kg，磷酸二銨等復合肥10～15 kg，并根據(jù)生長狀況適時適量追肥，追施化肥數(shù)量不宜過大，尤以氮肥不宜單獨過多施用。采收前不施用各種肥料，防止化肥和微生物污染。

依托于無人機技術和廣聯(lián)達數(shù)字項目管理平臺，定期定坐標定角度將項目各個角度的全貌及節(jié)點位置的施工情況留影，各角度照片由專業(yè)人員將照片拼接成一張360°全景照，并上傳至施工管理平臺，能夠反映項目在整個施工過程中的形象進度變化，如圖9 所示。

2.4.2 5D 全生命周期施工管理

依托于廣聯(lián)達數(shù)字項目管理平臺與全景云平臺所建立的項目全生命周期施工管理平臺，如圖10 所示，包含質量管理系統(tǒng)、生產管理系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)、智慧工地數(shù)據(jù)決策系統(tǒng)、技術管理系統(tǒng)，體現(xiàn)項目全施工流程中各個專業(yè)的進度、質量、安全情況，與線下業(yè)務流程接軌，實現(xiàn)施工管理數(shù)字化，在網絡中構建另一個“虛擬項目”。

15歲上中學時，身材高挑、顏值驚艷的拉加德拿過法國花樣游泳錦標賽銅牌，入選法國花游國家隊，并參加了奧運會。但17歲那一年，對她產生深遠影響的父親去世，她的家庭一夜之間背負起沉重的生活負擔，母親艱苦獨立地支撐起整個家庭。因為家境窘迫，她為交學費四處打臨時工掙錢，包括戲院領座員、游泳教練這樣的工作都做過，甚至在菜市場剝魚鱗這樣的工作她也做過。拉加德回憶到年少時感慨，“母親就是我的榜樣”。

2.4.3 可視化交底

“我這回前去，必須像一個乞丐，由于饑餓難當，奄奄一息，快要倒斃在門檻上，女主人因此趕忙決定，把最后殘剩的咖啡倒給我；同樣，煤店老板雖說非常生氣，但在十誡之一‘不可殺人’的光輝照耀下，也將不得不把一鏟煤投進我的煤桶。”

通過深化復雜節(jié)點模型后，于施工前組織管理人員及勞務班組進行三維模型交底，如圖11 所示，讓現(xiàn)場管理人員及班組直觀了解復雜節(jié)點的過早做法及施工要求，輔助現(xiàn)場施工。

3 結語

本文針對大型綜合醫(yī)院施工過程中各專業(yè)工程之間無法銜接、相互沖撞的問題，提出了一套全流程虛擬建造技術的方案，即：將其劃分為土建、機電、醫(yī)療、施工管理等四個專項，再細分為施工總平面規(guī)劃、管線綜合、機房施工模擬、全景云平臺等若干具體工作內容，依次推進。預先對施工過程進行全流程模擬，可極大緩解大型綜合醫(yī)院施工過程中的專業(yè)碰撞施工難點，保證項目的圓滿完成，提升施工質量，為社會醫(yī)療體系交付一個經得起時間考驗的優(yōu)質工程。

[1]Li S .Research on the Application of BIM Technology in Virtual Construction of Prefabricated Building under Computer Environment[J].Journal of Physics:Conference Series.IOP Publishing,2021,1992(03):032058.

[2]楊春,龍洪,吳峰,等.BIM 技術在屋面工程深化設計中的應用[J].中國建筑金屬結構,2021(08):84-85.

[3]張磊磊,周情來,王宜盼.三維虛擬建造施工技術在核島廠房中的應用[J].科技與創(chuàng)新,2022(08):144-146.