BIM 技術(shù)在醫(yī)院病房樓項(xiàng)目上的應(yīng)用

陳晶晶 吳圣雪 郭紅軍

（江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 221116），

0 引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，面對我國城市建設(shè)的大力推進(jìn)以及房地產(chǎn)行業(yè)蓬勃興起，中國建筑行業(yè)的技術(shù)能力也得到了極大的發(fā)展與提高。BIM 技術(shù)作為建筑行業(yè)的新技術(shù)，在我國建筑行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。如何更有效地將BIM 技術(shù)應(yīng)用到項(xiàng)目中，以實(shí)現(xiàn)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(yī)療建筑與傳統(tǒng)住宅建筑相比，建筑面積大、結(jié)構(gòu)特殊、管線錯(cuò)綜復(fù)雜，利用BIM 技術(shù)，更能有效提升施工效率，確保建筑在全生命期中的按時(shí)、保質(zhì)、安全、高效完成建設(shè)。

1 項(xiàng)目背景

1.1 項(xiàng)目基本信息

昆山市第一人民醫(yī)院東部醫(yī)療中心建設(shè)項(xiàng)目位于昆山開發(fā)區(qū)前進(jìn)東路北側(cè)，吳淞江北路東側(cè)，同豐路南側(cè)，洞庭湖路西側(cè)。項(xiàng)目占地面積約136807m2，規(guī)劃門診醫(yī)技區(qū)、病房區(qū)、科研教學(xué)辦公區(qū)、傳染病區(qū)和后勤區(qū)?？偨ㄖ娣e237253m2，其中地上建筑面積169967m2，地下建筑面積67285m2，規(guī)劃床位數(shù)1200 床，建成后將成為昆山最大的三級甲等綜合性醫(yī)院之一。

1.2 項(xiàng)目特點(diǎn)

昆山東部醫(yī)療中心病房樓建筑面積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜特殊、建設(shè)周期緊，施工質(zhì)量要求嚴(yán)格，在此情況下，很難用以往的施工方式做到進(jìn)度最快、資源最優(yōu)、質(zhì)量最好、浪費(fèi)與污染更少，通過采用BIM 技術(shù)為該項(xiàng)目的全生命周期提供技術(shù)與信息支持。鑒于此，研究中為昆山東部醫(yī)療中心病房樓項(xiàng)目編制施工管理實(shí)施規(guī)劃，旨在制定合理的施工計(jì)劃，清晰可見且精確地掌握施工進(jìn)度，優(yōu)化施工資源及科學(xué)地進(jìn)行場地布置，對復(fù)雜的施工方案進(jìn)行模擬和分析，提高計(jì)劃的可行性，對整個(gè)工程的施工進(jìn)度、資源和質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制，以縮短工期、降低成本、提高質(zhì)量。

2 BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

2.1 前期準(zhǔn)備工作

BIM 技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)是創(chuàng)建完整的專業(yè)模型。依據(jù)各專業(yè)圖紙，運(yùn)用建模軟件分別創(chuàng)建了建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣五個(gè)專業(yè)的模型。并應(yīng)用模型整合軟件對其進(jìn)行了模型整合。模型創(chuàng)建過程中，關(guān)鍵點(diǎn)在于各專業(yè)模型的坐標(biāo)原點(diǎn)要一致，標(biāo)高軸網(wǎng)要統(tǒng)一，否則在模型整合的過程中會(huì)出現(xiàn)各專業(yè)模型錯(cuò)位，不能進(jìn)行有效整合的問題。

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

2.2 碰撞檢測的應(yīng)用

碰撞檢查是用來發(fā)現(xiàn)項(xiàng)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(gòu)件之間的交叉或者間隙。項(xiàng)目應(yīng)用Navisworks 軟件，實(shí)現(xiàn)了各專業(yè)之間的碰撞檢測，對于設(shè)計(jì)階段圖紙中存在的問題可以提早發(fā)現(xiàn)與解決。

碰撞檢查是建筑行業(yè)二維圖紙時(shí)代轉(zhuǎn)向三維實(shí)體模型時(shí)代的重要標(biāo)志，在傳統(tǒng)的二維圖紙時(shí)代設(shè)計(jì)師各自負(fù)責(zé)各自的部分，很多問題到了真正施工時(shí)才能發(fā)現(xiàn)，比如門窗與結(jié)構(gòu)梁柱碰撞、管線穿梁柱、預(yù)留洞口與風(fēng)管錯(cuò)位等等。這些問題發(fā)現(xiàn)時(shí)可能已經(jīng)開工有一段時(shí)間了或者很長時(shí)間了，這時(shí)再向設(shè)計(jì)院反饋問題、修改圖紙、重新開工修正錯(cuò)誤，不僅浪費(fèi)時(shí)間影響工期，也會(huì)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(fā)現(xiàn)大量隱藏在設(shè)計(jì)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(jié)約成本。

本項(xiàng)目碰撞檢測主要包括：建筑專業(yè)與給排水專業(yè)，碰撞點(diǎn)有9319個(gè)，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(jìn)行模型優(yōu)化，事先為管道預(yù)留好洞口。建筑專業(yè)與暖通專業(yè)的碰撞點(diǎn)3417 個(gè)，與建筑給排水相同，均為建筑樓板與暖通風(fēng)管、建筑墻與暖通風(fēng)管的碰撞，同樣也是有效碰撞。解決方法是進(jìn)行模型優(yōu)化，事先為風(fēng)管預(yù)留好洞口。建筑與電氣的碰撞點(diǎn)有4111 個(gè)，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(jìn)行模型優(yōu)化，事先為風(fēng)管預(yù)留好洞口。結(jié)構(gòu)與給排水的碰撞點(diǎn)有11512 個(gè)，均為結(jié)構(gòu)梁與給排水管道、結(jié)構(gòu)板與給排水管道的碰撞。解決方法是模型優(yōu)化、預(yù)留洞口，并且在實(shí)際施工中還要預(yù)埋套管。結(jié)構(gòu)與暖通的碰撞點(diǎn)有219 個(gè)，分別為結(jié)構(gòu)梁、結(jié)構(gòu)板、結(jié)構(gòu)柱與暖通風(fēng)管的碰撞。依據(jù)施工規(guī)范，風(fēng)管不能穿梁，解決方法是修改風(fēng)管高度避開結(jié)構(gòu)梁、在結(jié)構(gòu)板上為風(fēng)管立管預(yù)留洞口、修改風(fēng)管路徑繞開結(jié)構(gòu)柱。暖通與電氣有798 個(gè)碰撞點(diǎn)，分別為暖通風(fēng)管與電氣橋架、暖通風(fēng)管與電氣線管的碰撞，依據(jù)施工規(guī)范橋架、線管穿過風(fēng)管同樣需要修改將其避開。解決方法依舊同上，向設(shè)計(jì)院反饋后按照修正后的圖紙重新建模。

通過碰撞檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了施工圖紙中的問題，在施工之前向設(shè)計(jì)院反饋，對圖紙進(jìn)行了修改與完善。

3 施工階段的應(yīng)用

3.1 施工進(jìn)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(jìn)度計(jì)劃是施工方案的主要內(nèi)容。施工企業(yè)在實(shí)施一項(xiàng)工程前要面對的首要問題就是如何在建設(shè)單位要求的工期內(nèi)完成施工任務(wù)，進(jìn)度計(jì)劃就是這個(gè)問題的答案。作為項(xiàng)目正式施工前的重要流程之一，進(jìn)度計(jì)劃包括每一具體活動(dòng)的計(jì)劃開始時(shí)間和計(jì)劃完成時(shí)間，可采用橫道圖和網(wǎng)絡(luò)圖表示。基本進(jìn)度計(jì)劃要說明哪些工作必須于何時(shí)完成和完成每一任務(wù)所需要的時(shí)間，但最好同時(shí)也能表示出每項(xiàng)活動(dòng)所需要的人數(shù)。項(xiàng)目的主要特點(diǎn)之一就是有嚴(yán)格的時(shí)間期限要求，而安排進(jìn)度計(jì)劃的目的正是為了控制時(shí)間和節(jié)約時(shí)間，由此決定了進(jìn)度計(jì)劃在項(xiàng)目管理中的重要性。

本項(xiàng)目應(yīng)用Microsoft Project 進(jìn)行進(jìn)度計(jì)劃的制作，步驟如下：先編制任務(wù)名稱，對其進(jìn)行任務(wù)升級或降級；其次安排工期與開始時(shí)間，填寫前置任務(wù)以達(dá)到讓任務(wù)連續(xù)的目的，選擇自動(dòng)安排便于進(jìn)度計(jì)劃的制作與后續(xù)修改。

施工進(jìn)度模擬是根據(jù)施工方案，模仿實(shí)際施工時(shí)的工程建設(shè)進(jìn)度，通過三維電腦技術(shù)把建筑施工的過程提前預(yù)演出來，將進(jìn)度計(jì)劃具象化。通過施工模擬動(dòng)畫可以最直觀地看到施工過程中的問題，提前發(fā)現(xiàn)提前進(jìn)行方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少不必要的損失。

在navisworks 軟件的TimeLiner 功能中導(dǎo)入進(jìn)度計(jì)劃，對其進(jìn)行編輯并重建任務(wù)層次。其次要將施工模擬中涉及到的構(gòu)件做成集合，從首層至機(jī)房層分別創(chuàng)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(chuàng)建文件夾。第三步需要將做好的集合附著到進(jìn)度計(jì)劃中相應(yīng)的地方，并將任務(wù)類型改為構(gòu)造。完成以上三步后就可以進(jìn)行施工模擬并導(dǎo)出動(dòng)畫了。通過施工進(jìn)度模擬，可以將實(shí)際進(jìn)度和計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行鮮明對比，通過對比發(fā)現(xiàn)實(shí)際進(jìn)度中的工作任務(wù)的拖延，從而在之后的工作任務(wù)中加快施工進(jìn)度，按照原計(jì)劃完成，保證工程的工期。

3.2 漫游動(dòng)畫應(yīng)用

可視化漫游能夠讓人們在一個(gè)虛擬的三維環(huán)境中對建筑進(jìn)行身臨其境的全方位的審視：可以從任意角度、距離和精細(xì)程度觀察場景；可以選擇并自由切換行走、飛行多種運(yùn)動(dòng)模式，還可以自由控制瀏覽的路線?？梢越o用戶帶來強(qiáng)烈、逼真的感官?zèng)_擊，獲得身臨其境的體驗(yàn)。本項(xiàng)目室內(nèi)漫游使用Naivsworks 來進(jìn)行制作。

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

由于病房樓的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，很難一次性找到準(zhǔn)確的路線，本項(xiàng)目采用第二種方法。使用視點(diǎn)制作動(dòng)畫可以進(jìn)行詳細(xì)的修改，根據(jù)動(dòng)畫效果來適當(dāng)?shù)卦黾右朁c(diǎn)或刪除視點(diǎn)，最終得到滿意的漫游動(dòng)畫。

3.3 模型渲染

對一個(gè)優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)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(chǎn)生最直觀的印象。一張優(yōu)秀的渲染圖能夠呈現(xiàn)出建筑建成后最真實(shí)的視覺效果，在投標(biāo)過程中，擁有一張對色彩、光影把握準(zhǔn)確的渲染圖較之其他企業(yè)也會(huì)更加出彩。項(xiàng)目選用Lumion 軟件進(jìn)行模型渲染。

步驟如下：首先Revit 模型在導(dǎo)入Lumion 之前需要下載Lumion LiveSync for Revit 插件，將模型從rvt 格式轉(zhuǎn)換成dae 格式。其次更改了地坪、外墻、玻璃、豎挺的材質(zhì)，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(shè)施進(jìn)行了布置，在醫(yī)院病房樓的附件又放置了救護(hù)車、長椅、人物形象和小魚，使效果圖與實(shí)際項(xiàng)目吻合。并在病房樓門口設(shè)置了人工湖，在湖中繪制了噴泉和觀賞魚，以達(dá)到合理美觀的效果。并在病房樓的相應(yīng)位置設(shè)置了停車坪、無障礙設(shè)施等。第四、除此之外，對模型的光環(huán)境進(jìn)行渲染，修改了太陽角度和天空環(huán)境，由于模型中幕墻較多，陽光直射會(huì)導(dǎo)致反光，經(jīng)過對光源的反復(fù)修改，最終讓畫面整體呈現(xiàn)出一個(gè)明亮又不至于反光的效果。通過對模型本身材質(zhì)以及周邊環(huán)境和設(shè)施的渲染，達(dá)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(lián)達(dá)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(yī)院的氛圍，放置了草地、道路、停車坪、樹木、長椅等構(gòu)件。

廣聯(lián)達(dá)BIM 施工現(xiàn)場布置軟件是基于BIM 技術(shù)真正用于建設(shè)項(xiàng)目全過程臨建規(guī)劃設(shè)計(jì)的三維軟件，為施工技術(shù)人員提供從投標(biāo)階段到施工階段的現(xiàn)場布置設(shè)計(jì)產(chǎn)品，解決設(shè)計(jì)思考規(guī)范考慮不周全帶來的繪制慢、不直觀、調(diào)整多以及帶來的環(huán)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(xiàn)場的人、材、機(jī)、料、環(huán)境的布置，使施工現(xiàn)場滿足國家環(huán)保、質(zhì)管部門的要求，讓施工現(xiàn)場更合理化。

4 總結(jié)與展望

BIM 進(jìn)入我國土木工程領(lǐng)域以來，從試點(diǎn)應(yīng)用到全部普及，如今已經(jīng)進(jìn)入飛速發(fā)展的階段，給整個(gè)土木工程領(lǐng)域帶來了不可避免的變革。BIM已經(jīng)成為建筑業(yè)的大勢所趨，作為一個(gè)能集成建筑全過程各階段、各方信息，支持多方、多人協(xié)作，實(shí)現(xiàn)即時(shí)溝通、緊密協(xié)作、有效管理的信息交流平臺，在不遠(yuǎn)的將來，BIM 軟件必將代替建筑也現(xiàn)在經(jīng)常使用的二維軟件，將對建筑行業(yè)帶來革命性的變化。