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BIM技术在医院建设项目全生命周期的应用.doc

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BIM技术在医院建设项目全生命周期的 应用 顾向东 吴锦华 赵文凯 吴玉凤 上海市第一人民医院 同济大学经济与管理学院 摘 要: 针对医院建设项目的特殊性以及目前医院建设项目中存在的超成本、 超工期以及 设备更新快等问题, 提出基于建筑信息模型 (BIM) 技术的医院建设项目全生命 周期管理, 从项目全生命周期各阶段介绍 BIM 的应用价值。 以上海市第一人民医 院改扩建项目为例, 具体分析BIM技术在医院建设项目全生命周期中的应用价 值和有效性, 为BIM 技术在医院建筑建设领域的推广、 全生命周期的使用提供借 鉴和参考。 关键词: BIM; 医院建设项目; 全生命周期; 应用价值; 作者简介:顾向东, 男, 生于1968 年, 上海人, 基建处处长, 高级工程师, 主 要从事基本建设规划编制和大修项目实施工作。 基金: 上海市医院协会医院管理研究基金项目“基于BIM技术下的医院建筑建设 与运行管理研究” (201640318) Application of BIM Technology in Hospital Construction Projects of Whole Life Cycle GU Xiangdong WU Jinhua ZHAO Wenkai WU Yufeng Shanghai Central Hospital; School of Economics and Management, Tongji University; Abstract: Aiming at the particularity of hospital construction projects and the existing problems in hospital construction project, such as over cost, over time limit and quick renewal of equipment, etc, this paper puts forward the whole life cycle management of hospital construction projects based on BIM technology, and introduces the application value of BIM from different stages in whole life cycle. Taking Shanghai central hospital reconstruction and expansion project as an example, analyzes the application value and effectiveness of BIM technology in the whole life cycle of hospital construction projects, in order to provide references for the promotion of BIM technology in the field of hospital construction and the use of whole life cycle. Keyword: BIM; hospital construction projects; whole life cycle; application value; 1 引言 医院建设项目是一类主要由政府主导的特殊公共建筑, 对社会影响大, 同时专 业性强, 建设工艺复杂、涉及专业工种多、建设管理难度大。据统计, 大型医院 的管线可达40余种。传统的设计、建造、运维的管理模式和技术手段在应对医 院建设项目时出现了不适应。 有研究表明, 在复杂项目中, 建设成本在全寿命周 期成本中只占很小的一部分, 项目投运后的检修运维成本则会占到全寿命周期 成本中的绝大部分。所以, 全生命周期管理对于医院类建设项目意义重大。为了 提升医院项目建设管理水平, 需要借助技术的升级来辅助项目管控。 在我国, 最初主要应用在项目设计阶段, 实现方案优化、专业协同等功能。随着 BIM理论的成熟及应用, BIM在运维阶段以及全寿命周期管理也表现出显著的价 值。BIM技术提高项目管理水平、精益化程度和企业的市场竞争能力, 逐渐被业 界所认可, 目前国内已有许多成功应用 BIM 的案例。 结合实际、 设计数字化交付进行研究分析, 在医院建设项目设计过程中引入建筑 信息模型的方法, 有利于对医院设计进行更为集约化和详细的设计, 促进医院 建筑的信息化和现代化发展。BIM在国外医院建设项目中应用范围较广, 应用范 围逐步从设计阶段扩展到项目全生命周期各个阶段。 在设计阶段引入 BIM进行方 案优化, 在施工阶段应用 BIM技术加强各方之间的参与协作。Kristen Parrish 提出BIM 有助于医疗建筑的可持续性发展, 在交付过程中有助于空间设计, 在 运营阶段能够改善能量管理、设备更新管理。美国马里兰大学医院等开始探索 BIM在全寿命周期的应用。目前我国在医院建设项目中应用 BIM大部分集中在设 计阶段, 涉及到的功能有碰撞检测和管线优化排布、 专业协同以及深化设计等方 面。在施工阶段, 研究和应用主要是施工方案模拟方面。因为医院项目的独特性 ——管线结构复杂, 医疗建筑“机电安装”也一直是一个重要的研究课题, 但 总的来说BIM应用比较单一。 2 BIM技术在医院建设项目全生命周期的应用价值 医院建设项目不同于一般公共建筑项目, 其工艺性强, 特殊功能需求多, 对物 流、净化、流线等要求很高, 对建筑装饰材料的要求也很具体, 对建设环境空间 要求更为严格。结合最新版《上海市建筑信息模型技术应用指南》, 对医院建设 项目各阶段中的BIM 基本应用点及工具软件做了总结, 详见表1。 表1 医院建设项目各阶段中的 BIM应用价值 下载原表 3 案例分析——上海市第一人民医院改扩建项目 3.1 项目概况 上海市第一人民医院改扩建项目项目基地位于虹口区武进路 86号地块 (原虹口 高级中学) , 利用原上海虹口高级中学校址, 改扩建一栋集急诊、急救、手术、 住院、办公等功能于一体的综合楼。项目东起九龙路、北至哈尔滨路, 西侧紧邻 市级文保单位消防站, 南侧隔武进路与第一人民医院老院区比邻, 总用地面积 约8320 平方米, 总建筑面积 47735平方米, 高层主楼 (A楼) 15层, 建筑高度 61.6米, 裙房5层, 建筑高度22米, 保留建筑 (B楼) 4层, 建筑高度16.4米。 第一人民医院改扩建项目位于城市繁华地区, 周边环境复杂、 人口稠密, 可供施 工的场地非常狭小。 同时, 作为改扩建项目, 既要建设新的建筑, 又要对已有建 筑进行改造, 协调难度大。 针对这些问题, 建设单位决定引入 BIM技术, 实行项 目全生命周期管理。 3.2 BIM 在项目各阶段的应用 根据项目的相关立项信息与周边环境数据参数, 建立BIM参数模型。 设计阶段的 可变性最大, 投入成本较低, 但对项目后期影响最大。 在第一人民医院改扩建项 目中, 为了保留原虹口中学部分历史老建筑, 对建设规模、投资、功能流线等内 容都重新做出了调整, 并利用BIM进行方案展示。 同时, 由于BIM建模对项目的 材料、 设备及施工工艺等都有较确定的定义, 建设单位在早期对项目成本有了大 致的估算。 施工总承包单位进场后, 首先由BIM咨询单位将设计阶段的 BIM模型进行移交, 然后由施工总承包单位的技术部门进行项目进场施工 BIM模型构建。譬如:三维 场地布置模型, 提前规划并协调各个分包及劳务队的材料堆放与加工用地、 解决 了施工现场场地狭小、分包协调困难的问题。 通过施工模拟, 对医院一些专业性较强、 后续特殊部分施工工序进行模拟 (如本 工程地下室逆作法施工模拟) , 让施工人员和管理人员可以非常直观地把握施 工过程, 并且发现和消除施工中可能存在的安全技术缺陷。 若出现设计变更, 项目部在收到设计变更单的第一时间, 不仅要对分包单位进 行施工变更交底, 同时还应根据设计变更单内容以及施工内容, 修改和更新原 有的建筑、 结构模型, 保证施工过程中使用的模型与最新版本图纸相符合。 另外, 应保留原有版本的模型, 便于以后工作中的核对与复验。 针对医院建设项目的独特性, 针对BIM应用的以下方面进行详细分析: (1) 碰撞检测 医疗建筑中设备工程复杂, 除水、暖、电、空调、消防等基本民用建筑管线, 还 存在医疗气体、智能系统、污洗消毒等管线系统。据统计, 大型医院的管线可达 40余种。管线布设不仅关系到医院的设备效率、安全卫生, 还对内部空间、建 筑形象以及医疗资源等许多方面产生影响。 本项目碰撞检查存在于机电各专业内部、各专业之间、机电专业与结构之间。通 过冲突检测及管线综合形成优化报告, 完成各种管线布设与建筑、 结构平面布置 和竖向高程相协调的三维协同设计工作, 避免空间冲突。 各建设单位确认后调整 模型, 同建设单位协调后确定优化方案。 (2) 净空分析 竖向净高分析的主要目的是基于各专业模型, 优化机电管线排布方案, 对建筑 物最终的竖向设计空间分析, 给出最优的净空高度。 利用 BIM软件技术手段, 确 定需要净空优化的关键部位, 在不发生碰撞的基础上, 调整各专业的管线排布 模型, 最大化提升净空高度, 通过内部动线分析与模拟、 内部空间分析与模拟实 现绿色环保、人性化和智能化管理等, 如图 1所示。 在医院的使用生命周期内, 大部分医院都不可避免地存在着扩张规模和改善医 疗环境的需求, 因此经常会有空间变化。BIM 不仅可以用于有效管理建筑设施及 资产等资源, 也可以帮助医院管理团队记录空间的使用情况, 处理最终用户要 求空间变更的请求。 分析现有空间的使用情况, 合理分配医院空间, 确保空间资 源的最大利用率。 (3) 运维平台 保留下来的设计阶段资料、施工阶段数据与 BIM模型中相关设施、设备等对象进 行关联, 建立运维模型, 方便医院后期的运行和管理。 在第一人民医院改扩建的过程中, 结合BIM 建立了运维系统。 第一人民医院改扩 建项目基于BIM的后勤运维管理系统是基于3DGIS导入建筑各专业BIM模型, 将 三维BIM 模型和空间地理位置和属性信息无缝、 无损地集成, 实现了从室外到室内、从地上到地下的浏览。管理者通过鼠标点击中键可以从任意角度和高度对项 目周边道路管线、建筑环境、站内布置、设施设备等流畅地进行三维地形、三维 模型、管线和设施设备的浏览和漫游。同时, 交付的BIM运维模型支持选中 BIM 构件 (假定为故障构件) , 能够快速定位/查询与该构件直接连接的上下游构件 信息, 以及在逻辑上的关节点构件 (如开关、控制阀门等) , 称之为:BIM构件 关联技术。在BIM构件关联技术的支撑下, 有利于快速、高效地进行设施管理, 确定故障影响范围、 排除设施 (备) 故障, 以及支持备品质量、 数量、 采购预算、 成本分析等应用。 图1 地下一层主要空间优化前的净高及优化后的净高 下载原图 第一人民医院改扩建项目充分证实了 BIM技术在医院建设项目中的应用价值。 通 过BIM 可视化功能, 达到了在保留历史建筑的基础之上充分实现项目功能需求, 同时极大地节约了成本。 仅设计内墙厚度优化这一项, 节省的投资大约 37万元。 在施工阶段, 通过利用 BIM技术, 绝大部分工序 (包括五轴搅拌桩、 地下连续墙 等) 都比计划要提前。 同时, 上海市第一人民医院改扩建项目在安全文明施工方 面也获得了很多荣誉, 如上海市重大工程文明示范工地等。 4 结语 医院后期功能要求高, 所以在医院前期建设过程中就要充分考虑到后期医疗服 务的需求。BIM在工程建设方面的应用中已经展现出巨大的优势, 通过信息集成, 协同各专业工作, 同时做到各阶段之间信息传递和共享。 其高度可视化功能让各 方在项目前期就可以对方案进行模拟和决策, 能极大地满足后期医疗和运维管 理的需求。 由于保留了项目全生命周期的设备和构件信息, 对后期检修和设备更 新等工作也大有裨益。 本文以上海市第一人民医院改扩建项目工程为例, 介绍了BIM技术在全生命周 期中的应用, 对医院建设项目实际运用 BIM 技术进行项目管理具有一定的借鉴 作用。但本文也存在不足之处, 对于运用BIM 技术后项目的组织模式、具体怎样 实施缺乏深入的讨论。此外, 随着BIM技术、建造技术、互联网、物联网以及大 数据等技术的飞速发展, 可以预见, BIM技术与医疗工艺、 绿色医院的结合应用, 以及BIM 技术和虚拟现实、人工智能等技术的结合也是未来发展和研究的方向。 参考文献 [1]张建忠, 乐云.医院建设项目管理-政府公共工程管理改革与创新[M].上海: 同济大学出版社, 2016. 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