深圳市大鵬新區(qū)人民醫(yī)院BIM應用實踐與探討

孟 樂 韋唐賓 黃永健 嚴尚言

(深圳市建筑設計研究總院有限公司，深圳 518000)

1 項目概況

1.1 項目簡介

深圳市大鵬新區(qū)人民醫(yī)院位于深圳市環(huán)境優(yōu)美的大鵬新區(qū)葵涌街道葵新社區(qū)，地處鹽壩高速公路以南，坪西公路北側(cè)。場地整體依山伴海，項目東南側(cè)被群山環(huán)抱，山景資源良好，而西南側(cè)距離大亞灣約1.2 km，可以從醫(yī)院直接遠眺海景。如圖1所示。

圖1 項目效果圖

深圳市大鵬新區(qū)人民醫(yī)院被定位為基礎醫(yī)療救治、海難救援、突發(fā)公共衛(wèi)生急救、康復醫(yī)療中心的角色，為大鵬新區(qū)提供優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療服務。

項目總建筑面積417 775m2，其中地上建筑面積296 975m2，地下建筑面積120 800m2，項目總投資約40億元[1]。

1.2 項目重點難點

(1)對于醫(yī)療建筑，功能布局以及空間流線決定了醫(yī)療服務能力和水平，設計兼具建筑美學和優(yōu)秀功能及空間是大鵬人民醫(yī)院的一大難點。

(2)大鵬人民醫(yī)院依山而建，對于土方平衡以及醫(yī)院的無障礙設計提出了較高的要求。

(3)作為現(xiàn)代化的醫(yī)療建筑，為了使患者能夠以度假的心境在醫(yī)院內(nèi)診療，建筑的舒適性及活動空間的感官也是本項目的重點之一。

(4)醫(yī)療建筑的人流車流密集而且復雜，急救通道需要保持快捷和暢通，對于醫(yī)療項目內(nèi)的人流車流管理，以及災害突發(fā)時的應急管理都有著嚴格要求。

(5)醫(yī)療項目涉及系統(tǒng)龐雜，管理與協(xié)調(diào)難度大[2]。

圖2 項目組織架構(gòu)

2 BIM實踐方法

2.1 組織架構(gòu)

在項目前期根據(jù)項目各參與方情況結(jié)合BIM管理平臺制定了項目的組織架構(gòu)。如圖2所示。

由深圳市建筑工務署主管，由醫(yī)管中心與院方進行監(jiān)督與審核?；贐IM平臺聯(lián)系項目各參與方，工務署內(nèi)工程管理中心和設計中心機構(gòu)以及全過程工程咨詢單位組成項目組，整體統(tǒng)籌項目各參與方，保障項目順利實施進行。在項目各參與方內(nèi)均需要有BIM團隊，保障BIM在項目內(nèi)的全過程應用，通過BIM平臺對項目相關(guān)數(shù)據(jù)進行管理和傳遞。

2.2 管理平臺

項目運用了深圳市建筑工務署開發(fā)的工程管理平臺，平臺具有項目總覽、項目信息、BIM模型、招標管理、合同管理、預警管理、質(zhì)量安全、監(jiān)理管理、安全管理、現(xiàn)場會議、工程支付、文件管理等模塊。如圖3所示。

圖3 工程管理平臺

通過工程管理平臺實現(xiàn)項目各類信息數(shù)據(jù)的實時共享，并能夠被各參與方隨時查閱，有助于各團隊間進行協(xié)作，快速響應。

2.4 標準制定

在項目前期，為了實現(xiàn)項目規(guī)范化管理，深圳市建筑設計研究總院有限公司聯(lián)合深圳市建筑工務署制定了相關(guān)的設計管理規(guī)范和施工管理規(guī)范。如圖4所示。

圖4 工程管理平臺

3 BIM應用重點

在該項目中，依據(jù)BIM全過程實踐流程，目前主要進行了方案設計推敲、管線綜合規(guī)劃、建筑性能分析等BIM應用。

3.1 方案設計推敲

在方案設計推敲的BIM應用中，主要進行了基于BIM輔助場地設計、建筑形體推敲、功能區(qū)面積提取、資源分配調(diào)整、醫(yī)療流程設計與優(yōu)化以及交通分析模擬等措施。

該項目依山而建，為了更好地把握場地條件，對場地進行了無人機三維掃描，獲取了場地的點云數(shù)據(jù)[3]。隨后將點云數(shù)據(jù)處理后，導入BIM軟件中形成真實地形，為后續(xù)的方案設計提供模型基礎。并且，通過場地三維模型，優(yōu)化了主體建筑正負零標高，靠山一側(cè)的附屬建筑采用覆土建筑形式。標高如圖5所示。

圖5 基于模型的場地標高分析

完成場地分析后，根據(jù)場地條件，我們設計了三種不同的建筑方案，并對方案分別創(chuàng)建了BIM模型(如圖6所示)。通過模型比較和推敲了這三種不同的方案。

圖6 建筑形體推敲

在對形體推敲的過程中，通過BIM技術(shù)的建筑數(shù)據(jù)提取功能，分別提取了相關(guān)建筑指標，例如面積[4]。

通過模型和數(shù)據(jù)協(xié)助完成對建筑外形和建筑指標的控制。最終通過協(xié)調(diào)外形和指標的關(guān)系，選取了方案A。如圖7所示。

緊接著，在方案A的基礎上，基于BIM模型反饋的各功能區(qū)規(guī)模相關(guān)數(shù)據(jù)，在深化方案的過程中對項目的功能、規(guī)模做出了合理調(diào)整。如圖8所示。

圖7 建筑外形與建筑指標

圖8 資源分配調(diào)整

完成了功能區(qū)的調(diào)整后，針對醫(yī)療類建筑的特殊性，醫(yī)院的診療科室多，患者的就醫(yī)緊急程度不同，物資的運輸系統(tǒng)繁雜，通過BIM技術(shù)對項目的醫(yī)療流程進行了設計。借助BIM技術(shù)對科室進行了歸類和排布，對患者就醫(yī)、醫(yī)生診治、物流運輸?shù)牧骶€進行了識別敲定，從而完成了醫(yī)療流程的設計和優(yōu)化。

在完成平面的功能流線組織后，我們同時對豎向的核心交通樞紐以及車行流線進行了設計。優(yōu)秀的車行流線方案能夠有效降低醫(yī)院內(nèi)交通擁堵的可能性，提升就醫(yī)效率。因此，通過BIM模型與車流模擬軟件的結(jié)合，同時考察現(xiàn)有其他醫(yī)院實際車流情況，調(diào)整軟件內(nèi)行車邏輯，對我們設計的幾種預案進行測試[5]。如圖9所示。

圖9 車流模擬分析

圖10 交通接駁方式

最終確定了通過兩邊下沉廣場的汽車坡道將車流引入的方案，患者與家屬可直接在地下交通集中停車區(qū)通過接駁大廳連接核心交通樞紐進入醫(yī)院。如圖10所示。

BIM技術(shù)對于方案的應用價值主要體現(xiàn)在它不僅可以直觀地表現(xiàn)建筑外形，同時可以給予我們數(shù)據(jù)的反饋，這幫助了我們在比選方案的時候能夠在外觀、規(guī)模、功能幾個方面做出權(quán)衡，這種調(diào)整過程中的數(shù)據(jù)動態(tài)變化能夠更快速地幫助我們優(yōu)化出最好的方案。

3.2 管線綜合規(guī)劃

通過對之前多個項目的BIM應用總結(jié)，項目的初步設計階段的管線綜合規(guī)劃工作十分重要。在施工圖設計階段進行管線綜合，土建條件已經(jīng)基本定型，管線路由位置難以調(diào)整，凈高只能被迫接受。因此，我們提出了管線綜合規(guī)劃前置的概念。在初步設計階段就對項目的主要管線路由進行梳理排查，提前與項目其他專業(yè)協(xié)調(diào)溝通，提前解決問題。

在進行管線綜合規(guī)劃的過程中，主要流程是先進行模型搭建，再對模型進行空間分析，隨后進行管道的梳理，接著對管線進行排布優(yōu)化，最后進行剖面出圖和三維出圖的工作。通過這種流程來滿足設計功能需求和施工安裝的要求。流程如圖11。

完成管線綜合后將導出二維圖紙，協(xié)助施工圖交底，使施工團隊更方便理解設計意圖。

在完成管線綜合后，還通過BIM模型進行機房深化設計。在深化過程中，使用按照現(xiàn)實做法創(chuàng)建的族庫來進行設計。如圖12所示。

圖11 管線綜合流程

圖12 冷凍泵模型圖

借助這種方式確保復雜機房區(qū)域的檢修便捷、排布合理、機房美觀。如圖13所示。

圖13 制冷機房BIM模型

3.3 建筑性能分析

在項目的推進過程中，考慮到醫(yī)院類建筑的療愈環(huán)境，通過BIM技術(shù)結(jié)合建筑性能分析來輔助了設計的優(yōu)化，主要有無障礙設計分析、人流疏散模擬、場地噪聲分析、自然采光分析、室內(nèi)外風環(huán)境分析等[6]。

首先，對于醫(yī)院這種特殊公共建筑，需要考慮行動不便患者的就醫(yī)環(huán)境。基于之前創(chuàng)建的各專業(yè)BIM模型，依靠實景漫游的方式，對于巡診臺、通訊設備、飲水處、無障礙衛(wèi)生間等服務設施進行了檢測。如圖14所示。

圖14 無障礙BIM漫游

設計中的不合理和不符合無障礙設計要求的部分被發(fā)現(xiàn)并修正，確保行動不便的人群的使用方便與安全。

其次，借助疏散模擬分析軟件對醫(yī)院進行了緊急疏散的模擬，BIM模型與緊急疏散模擬分析軟件結(jié)合，設置人員參數(shù)(人員數(shù)量、行走的速度，人員的位置)，設計逃生路徑，再通過軟件模擬出逃生的時間，設計不同的方案比較不同逃生方案的逃生時間，選擇最優(yōu)方案[7]。如圖15所示。

圖15 疏散模擬分析

最后，為保證患者就醫(yī)的舒適性，結(jié)合BIM模型進行了風環(huán)境模擬、聲學噪聲模擬以及采光分析，對項目內(nèi)通過種植喬灌木增加風阻、塔樓及裙房局部架空減小風影區(qū)域、選取高性能圍護結(jié)構(gòu)以及運用波浪狀遮陽等措施優(yōu)化醫(yī)院內(nèi)舒適性。

4 BIM應用成果

4.1 設計質(zhì)量提升

在該項目中，借助BIM技術(shù)的應用，輔助解決了項目的重點難點問題，優(yōu)化了決策的合理性，提升了設計的質(zhì)量。

對于重點難點問題，BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)實時反饋確保了建筑外觀、功能布局和建筑規(guī)模的平衡。借助無人機及BIM技術(shù)創(chuàng)建場地模型，利用漫游技術(shù)輔助無障礙設計。通過人流車流分析設計交通接駁方式，保障疏散的高效。使用BIM漫游功能，協(xié)助醫(yī)療空間設計，保證患者的療愈體驗。BIM模型的三維可視化管線綜合管理有效協(xié)調(diào)醫(yī)院內(nèi)系統(tǒng)關(guān)系，保證凈高要求。

4.2 溝通管控高效

醫(yī)療建筑這種大型的公共建筑在項目進行過程中有多個單位協(xié)作和多種建筑數(shù)據(jù)需要交換。在傳統(tǒng)的方式中，不同單位和專業(yè)間更多依靠二維圖紙和文檔的形式通過點對點的方式頻繁交換。但是，現(xiàn)在隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，多種基于BIM的云協(xié)同平臺逐漸成熟，能夠有效承載項目管理中的溝通管控[8]。

本項目基于深圳市建筑工務署管理平臺進行項目管理。利用平臺的功能完成文件的上傳、分發(fā)、審閱以及現(xiàn)場問題上傳、解決、臨時任務的委派等。并且能夠借助BIM技術(shù)完成施工圖的輔助交底，提升設計意圖的溝通效率。

5 應用總結(jié)

深圳市大鵬人民醫(yī)院在項目前期識別項目重點難點，結(jié)合項目參與方情況，制定了合理的項目BIM應用實踐方法，包括組織架構(gòu)、管理平臺、相關(guān)標準以及實踐流程。通過方案設計推敲、管線綜合規(guī)劃、建筑性能分析實現(xiàn)項目設計質(zhì)量的加強以及溝通管控效率的提升。

BIM在大型醫(yī)療建筑中的應用還有很多價值需要挖掘，也還存在許多問題亟待解決。在大型醫(yī)院的BIM應用中，需要整條建筑產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)支持，涉及到多參與方的配合，還有整體產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)流程的不斷完善(包括各類審批的BIM兼容性)。其中的問題主要有傳統(tǒng)管理模式對于BIM技術(shù)的不適應性，復合型人才難培養(yǎng)，BIM應用價值難量化等。