BIM技術(shù)在醫(yī)療建筑工程中的運用研究

黃剛

摘 ? ?要：信息時代，信息技術(shù)在各個行業(yè)已經(jīng)普及應(yīng)用。以BIM技術(shù)為例，在建筑工程的設(shè)計、施工、管理等環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要作用。文章從現(xiàn)行BIM的工作模式入手，指出BIM正向設(shè)計的流程、優(yōu)勢和應(yīng)用價值，闡述了BIM正向設(shè)計在醫(yī)療建筑工程中的實際應(yīng)用，并結(jié)合工程案例進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：醫(yī)療建筑;BIM;正向設(shè)計;優(yōu)勢;應(yīng)用價值

1 ?前言

BIM指的是建筑信息模型，通過建立虛擬的三維工程模型，提供完整的、和實際情況一致的工程信息庫，指導(dǎo)設(shè)計施工進(jìn)行。總結(jié)起來，BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性的特點，提高了建筑工程的信息集成度，為各個參與方提供了信息交換和共享的平臺。以下結(jié)合實踐，探討了BIM正向設(shè)計在醫(yī)療建筑工程中的具體應(yīng)用。

2 ?現(xiàn)行BIM的工作模式

2.1 ?BIM 1.0模式

BIM 1.0模式，指的是先設(shè)計傳統(tǒng)的二維施工圖，然后進(jìn)行BIM三維翻模。BIM建模過程中，一般不會有工程師參與，因此無法保證專業(yè)性。

2.2 ?BIM 1.5模式

BIM 1.5模式，指的是設(shè)計傳統(tǒng)二維施工圖的同時，進(jìn)行BIM三維建模及優(yōu)化工作。在設(shè)計過程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用能提供優(yōu)化建議，因此具有一定的價值。但是，二維施工圖設(shè)計和BIM三維建模，是由兩個團(tuán)隊分工完成的，BIM團(tuán)隊提供的意見會有延后性。

2.3 ?BIM 2.0模式

BIM 2.0模式，指的是工程設(shè)計全過程，直接利用BIM軟件，運用3D思維進(jìn)行3D設(shè)計，利用三維軟件獲取二維施工圖，并完成設(shè)計、報審、交付等工作。相比于1.0和1.5模式，2.0模式能避免重復(fù)工作，減少了錯誤發(fā)生率，顯著提高了設(shè)計效率。

3 ?BIM正向設(shè)計的流程、優(yōu)勢和應(yīng)用價值

BIM正向設(shè)計，是利用三維模型表達(dá)設(shè)計思路，對各個專業(yè)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計，并且生成二維圖紙。傳統(tǒng)設(shè)計是結(jié)果導(dǎo)向，圖紙表達(dá)的是設(shè)計結(jié)果;BIM正向設(shè)計是過程導(dǎo)向，圖紙表達(dá)的是設(shè)計過程。相比于傳統(tǒng)設(shè)計，BIM正向設(shè)計雖然速度慢，無法從個人設(shè)計或單專業(yè)設(shè)計中獲得效益;但是放在整個設(shè)計周期，從多專業(yè)協(xié)同的角度來看，能獲得更高的效益。

3.1 ?流程

BIM正向設(shè)計的流程是：①第一階段，熟悉軟件。建模是設(shè)計的第一步，熟練掌握建模方法，在BIM管綜、正向設(shè)計上才能利用模型完成工作、產(chǎn)生價值。②第二階段，從模型到圖紙。既要制作大量符合設(shè)計單位出圖習(xí)慣的二維圖，又要大量修改二維平面表達(dá)。這就要求設(shè)計人員具有快速建模的能力，掌握建模技巧和表達(dá)技巧。③第三階段，利用模型配合設(shè)計。設(shè)計人員在上述能力的基礎(chǔ)上，能利用模型互相溝通、進(jìn)行協(xié)調(diào)，例如根據(jù)體量模型，完成機(jī)房、設(shè)備占位、空間協(xié)調(diào)等工作。④第四階段，多次設(shè)計協(xié)調(diào)提升組織層面的設(shè)計效率。從多專業(yè)協(xié)同中獲得更高效率，提高溝通效率，節(jié)約溝通時間，相比于傳統(tǒng)設(shè)計模式得到更快更好的效果。

3.2 ?優(yōu)勢

總結(jié)BIM正向設(shè)計的優(yōu)勢如下;第一，先模型后出圖。設(shè)計人員的思路，能直接呈現(xiàn)在BIM三維空間，先構(gòu)建三維模型、再出二維圖紙，能減少缺漏和失誤，提高設(shè)計質(zhì)量。第二，全專業(yè)整體化BIM。工程項目涉及的所有要素，均落實到三維空間，確保各個專業(yè)高度協(xié)調(diào)，減少矛盾和沖突，提高正確率和設(shè)計速度。第三，360°無死角的三維設(shè)計。采用模型消費模式，對模型設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，包括工程算量、造價、質(zhì)量、出圖等管理模式，可利用三維模型指導(dǎo)施工，減少二維圖紙的設(shè)計盲區(qū)，提高設(shè)計精準(zhǔn)度。

3.3 ?應(yīng)用價值

從全壽命周期的角度，分析BIM正向設(shè)計的應(yīng)用價值。第一，方案、擴(kuò)初設(shè)計、施工圖設(shè)計階段，采用BIM輔助分析優(yōu)化。第二，施工招標(biāo)階段，輔助提供工程量清單，減少設(shè)計變更，提供輔助節(jié)約成本、短工期服務(wù)。第三，項目竣工階段，協(xié)助提供BIM產(chǎn)品手冊、物業(yè)集成交付系統(tǒng)，有力、高效推進(jìn)項目進(jìn)程。第四，項目運維階段，建立BIM竣工模型，BIM物業(yè)集成交付系統(tǒng)以該模型為索引，將項目竣工圖紙、施工過程文檔、產(chǎn)品用戶手冊、維修手冊、產(chǎn)商信息等物業(yè)管理所需的，但沒有邏輯關(guān)系的圖檔信息，集成關(guān)聯(lián)到BIM模型中，形成三維關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，方便運維管理。

4 ?BIM正向設(shè)計在醫(yī)療建筑工程中的實際應(yīng)用

4.1 ?在建筑專業(yè)的應(yīng)用

傳統(tǒng)設(shè)計工作是二維設(shè)計思維，以繪制CAD圖為例，設(shè)計人員僅需要考慮X、Y方向的構(gòu)件位置，Z方向是在立面剖面圖或引注中表達(dá)的，大部分設(shè)計元素不需考慮Z軸內(nèi)容。這樣設(shè)計，雖然提高了設(shè)計效率，但也是大部分錯漏碰問題的根本原因。采用BIM正向設(shè)計，不僅能獲得醫(yī)療建筑的整體模型，還能進(jìn)行整體性能分析、室內(nèi)性能分析、內(nèi)部流線分析，彌補(bǔ)二維設(shè)計的不足。

4.2 ?在結(jié)構(gòu)專業(yè)的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)專業(yè)有自己的設(shè)計軟件，例如YJK、PKPM等，在GSRevit推出之前，結(jié)構(gòu)計算模型一般是從計算模型導(dǎo)出到BIM模型，從BIM模型導(dǎo)入到計算模型的比較少。為了提高計算效率，計算模型比較粗糙，計算模型導(dǎo)出到施工圖模型后的工作量增加。在BIM模型上進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，無法返回計算模型，維護(hù)兩個模型造成重復(fù)建模的問題。

4.3 ?在機(jī)電專業(yè)的應(yīng)用

機(jī)電專業(yè)是一個系統(tǒng)性工程，包括給水、排水、防排煙、新風(fēng)系統(tǒng)等，CAD平面上管線的表達(dá)，是抽象概念性的路由表達(dá)，不是三維實體的準(zhǔn)確表達(dá)。BIM三維表達(dá)，可以和土建專業(yè)協(xié)調(diào)。第一，管線從平面線條變成三維實體，需要考慮和增加的信息量更大。第二，三維中利用視圖作二維平面后，需手動補(bǔ)充二維注釋，滿足審圖或出圖需要，在三維中這些信息不是必須的或無效的，增加了很多附加工作。第三，在一定深度中修改機(jī)電專業(yè)模型，許多工作量是低效重復(fù)的。

5 ?工程案例分析

以某醫(yī)院綜合樓為例，選擇Autodesk平臺為基礎(chǔ)，分析BIM正向設(shè)計在建筑設(shè)計中的應(yīng)用。

5.1 ?建立三維模型

BIM正向設(shè)計，在項目初期以三維模式引導(dǎo)設(shè)計全過程，為醫(yī)療人員模擬出房間的平面尺度和空間高矮，甚至是初步的家具或醫(yī)療設(shè)備布置。以心內(nèi)導(dǎo)管室為例，既能滿足醫(yī)療人員和設(shè)備使用面積的需求，又能在三維模式中描述出空間形狀，使醫(yī)療人員對建筑空間有直觀概念，清晰判斷房間的使用性，為平面設(shè)計提供科學(xué)決策。

5.2 ?開展碰撞檢測

醫(yī)院建筑功能復(fù)雜，涉及專業(yè)多樣。本項目利用Navisworks軟件，對土建和機(jī)電專業(yè)的模型開展碰撞檢查。根據(jù)檢查結(jié)果，導(dǎo)出碰撞報告，明確碰撞構(gòu)建的位置、圖層、ID信息，以便進(jìn)行修訂。

5.3 ?自動生成圖紙

設(shè)計人員在BIM模型上，添加必要的文字說明和標(biāo)注，就能生成圖紙類型。結(jié)構(gòu)專業(yè)利用Revit的二維、三維聯(lián)動功能，可自動生成節(jié)點詳圖，方法如下：先建立基礎(chǔ)大樣，調(diào)整視圖比例;再剖切構(gòu)件得到剖切視圖，設(shè)置比例，注明配筋信息和構(gòu)造做法。節(jié)點詳圖和結(jié)構(gòu)模型是聯(lián)動的，模型變化后，詳圖輪廓也會隨之變化。

6 ?結(jié)語

綜上所述，在建筑工程領(lǐng)域，BIM廣泛應(yīng)用在設(shè)計、施工、管理等方面。文章以BIM正向設(shè)計為核心，重點介紹了在建筑專業(yè)、結(jié)構(gòu)專業(yè)、機(jī)電專業(yè)中的應(yīng)用，結(jié)合醫(yī)療建筑工程案例，證實BIM正向設(shè)計具有較高的應(yīng)用價值，值得推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曾旭東，周鑫，張磊.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計階段的正向設(shè)計應(yīng)用探索[J].西部人居環(huán)境學(xué)刊，2019（6）：119～126.

[2] 劉瑞光.中小型鐵路旅客站房BIM正向設(shè)計應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2020（3）：136～139+159.

[3] 林冠宏.基于AHP與價值工程的BIM正向設(shè)計建筑節(jié)能方案評選[J].中國建材科技，2019（1）：31～32+37.