BIM+PC 在皮膚病醫院項目中的應用實踐

張仁杰，陳中建

（上海市皮膚病醫院，上海 200435）

0 引言

預制裝配式混凝土（PC）結構具有顯著的優點而在全國推廣應用，各地政府部門和行業協會積極推進相關技術應用。滬建建材〔2019〕97 號文件提出：關于進一步明確裝配式建筑實施范圍和相關工作的通知，要求建設工程設計方案批復中地上建筑面積超過10000m2的公共建筑類、居住類建筑、工業建筑類項目，且2016年4 月1 日以后完成報建或項目信息報送的項目，建筑單體預制率不低于40%或單體裝配率不低于60%[1]，2019 年末，“抗役”戰爭爆發，為了快速應對突發事件，雷神山和火神山兩座醫院的建設，共建設全過程應用了預制裝配式技術和建筑信息模型（BIM）技術，其建造速度之快、解決需求之及時、建設現場之有序，充分展示了預制裝配式技術的優勢。

本文對最新上海市關于裝配式相關政策進行解讀，探索現行政策下裝配式醫院建筑建設的變化以及解決方案，以上海市皮膚病醫院門急診醫技病房綜合樓項目為例，探討如何在現有條件下，將PC 建造技術與BIM 技術融合為一體[2]，從而選取最優裝配式解決方案，進行工程建設控制[3]，達到質量優質、安全可靠、造價合理、進度科學的控制效果，為類似工程建設項目提供借鑒和參考。

1 工程概況

上海市皮膚病醫院為上海市唯一一所三級專科性醫院，為滿足區域內日益增長的醫療服務要求，改善皮膚病醫院門急診、醫技、病房用房條件，適應現代化專科醫院的要求，為科研教學創造良好的條件，順應上海衛生改革與發展“十三五”規劃目標，結合建設場地條件和醫院自身發展需求，擬新建門急診醫技病房綜合樓（圖1），并配建生活垃圾收集房一幢。本次建設面積為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。門急診醫技病房綜合樓建成后的院區總平面布置如圖2 所示。

圖1 新建門急診醫技病房綜合樓鳥瞰圖

圖2 建成后的院區總平面圖

2 PC+BIM 解決方案

本項目在前期報建階段均未按照裝配式建筑要求進行報建，在滬建建材〔2019〕97 號文件實施后，醫院領導與設計院及時溝通協調，響應政府文件要求，對設計圖紙進行變更設計，主樓采用裝配整體式框架-現澆剪力墻結構混凝土，裙房采用裝配整體式框架結構，同時結合項目進展的實際情況，在裝配式方案評審匯報中，針對醫院建筑的特色工藝要求，并綜合考慮成本控制等因素，最終將預制率降低至25.01%。

2.1 單體預制率和裝配率計算細則變化

本項目因在此細則實施前已完成裝配式構件深化設計，因此未采用相關細則要求，但可為后續類似工程提供參考。具體細則變化如下。

（1）建筑單體裝配率的定義，原計算細則定義：建筑單體裝配率，是指裝配式建筑中預制構件、建筑部品的數量（或面積）占同類構件或部品總數量（或面積）的比率。新計算細則的定義：建筑單體裝配率，是指建筑單體±0.000 以上主體結構、外圍護、內裝部品（技術）中采用預制部品部件的綜合比例[4]。此次變化可見，由原來的“數量（或面積）”的比率調整為“綜合比例”，涵蓋的內容由“預制構件、建筑部品”細化明確為“主體結構、外圍護、內裝部品”3 項，逐漸靠近國標評價標準的涵蓋項。

（2）建筑單體裝配率計算公式，原計算細則：建筑單體裝配率=建筑單體預制梁+部品裝配率+其他，部品裝配率=∑（部品權重×部品比例）×100%。新計算細則：建筑單體裝配率=建筑單體預制率+內裝權重系數×∑（內裝部品（技術）修正系數×內裝部品（技術）比例），其中，內裝權重系數取為0.5。新細則對本公式的調整，突出強調并細化了內裝在裝配率中的貢獻因素，又同時考慮了各自項的修正系數

（3）構件或部品（技術）比例，新計算細則更為具體詳細的列出了內裝部品（技術）修正系數每一計算項的計算公式和方法，變化比較大的項目主要有預制內隔墻；室內墻面干法飾面；集成廚房和集成衛生間，由原來的“數量之比”調整為“面積之比”；增加了“裝配式樓地面”項，且為“面積之比”；集成管道井、集成排煙道調整為“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”類型，不再納入部品部件范疇；全裝修項，由原來的面積之比調整為“全部做到時為1，否則為0”，相對而言，收緊了要求；新計算細則定義的干式工法，不包括現場仍需砂漿找平、飾面濕貼的情況。

現行裝配式計算細則更加提倡采用工業化外圍護和裝配式裝修，在公建項目中，裝配率60%比預制梁40%更容易滿足。全裝修，干法施工，集成廚衛的內裝權重均比原文件有了大幅提升，上海市的裝配式建筑發展導向正從原本主體結構的預制走向了建筑內裝工業化，一體化。新細則對結構體系不做細分，新增通高窗，幕墻等在公共建筑上常用的維護體系，引導以鋼結構為代表的裝配式結構體系。

2.2 醫院實施裝配式的難點分析及解決方案

以皮膚病醫院項目為例，在裝配式醫院建筑中的應用難點如下。

（1）功能原因：布局廣、科室多、功能復雜，醫技等特殊要求多，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療設備，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、光醫學治療中心、中醫治療中心、性病治療中心、醫學美容中心等，主樓二至四層為醫技功能用房，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醫院建筑的簡潔明快的個性，整體模具的可重復率不高。本項目集合門診、急診、醫技等多種功能，各層平面根據各自功能及醫療工藝而定，無法做到上下對齊，成列布置，房間開間進深較小（圖3）。

圖3 平面功能布局

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

（3）設計原因：標準模塊重復率低，工廠達不到規模化，導致構件開模成本增加，造價無優勢，耐久性、保溫、防水、抗震性能等存在不確定性。

（4）場地原因：醫院周邊居民小區環繞，主要出入口與市政道路之間也需穿越居民小區，施工期間，除保證工程質量問題外，施工過程中對周邊居民的干擾也是項目需要重點考慮的部分。裝配式運輸車輛一般為13m 以上，若從醫院主入口進入，極有可能影響正常道路交通和醫院運營，另一側通道為三泉公園旁與居民小區公用的公共通道（圖4），較為狹窄，無法駛入大型平板車。

圖4 院區外的公共通道

2.3 基于BIM 技術的整體解決方案

應用建筑信息模型（BIM）技術輔助項目裝配式深化設計，構件加工，指導現場施工，充分發揮BIM 技術的可視化、參數化、可模擬性等特征，在本項目主要包括以下BIM 應用點[5]。

（1）構建BIM 模型。這是BIM 技術應用的基礎內容，主要進行構建建筑結構BIM 模型（圖5）和機電各專業BIM 模型（圖6），并且應用BIM 模型進行構件拆分多方案比選，確定單元重復率高的構件和單元模塊，輔助快速確定構件拆分設計最優方案，有效控制造價。

圖5 建筑結構BIM 模型

圖6 機電 BIM 模型

（2）基于BIM 進行管線綜合（圖7），醫療類建筑留洞多且復雜，對各專業協調性要求高，采用BIM 技術能夠精準的對構件預留洞進行定位，在預制構件的深化設計過程中進行綜合考慮，納入構件加工圖設計，從而提高預制裝配式建筑構件信息的精準性，顯著提高預制構件的加工質量。

圖7 基于BIM 的管線綜合

（3）基于BIM 的鋼筋碰撞檢測、輔助設計出圖及傳統的構件深化設計采用2D 圖紙，容易出現錯、漏、缺的現象，采用BIM 技術的三維可視化功能，能夠直觀表達鋼筋布置及碰撞問題，同時輔助設計鋼筋出圖，減少因設計圖紙錯誤導致構件現場施工困難以及返工的問題，確保工程進度。

（4）應用BIM-4D 模擬施工工藝，優化場地布置及吊裝順序，基于BIM 信息進行高效拼裝，指導現場施工。

（5）應用BIM 進行工程量統計，在設計概算階段計算裝配式構件工程量，有利于精確控制限制裝配式構件的工程量，從而精確控制工程投資，做到既不多算，也不漏算。

3 結語

上海市皮膚病醫院門急診醫技病房綜合樓項目，是上海市級在建醫院項目中首個進行裝配式建筑的醫院項目，項目已經進入竣工啟用階段。由于應用BIM 技術輔助PC 結構施工，保證了預制構件的順利加工制作和安裝。該項目的實施，為后續裝配式建筑在醫院項目中的應用起到引領的作用，后續項目還將進行關于裝配式建筑在醫院項目中的應用的研討會，為后續醫院項目采用裝配式建筑從設計、施工、BIM 應用等方面提供借鑒。