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        淺議BIM在醫(yī)院建筑工程中的應(yīng)用

        2020-12-22 02:21:28戚永剛
        工程技術(shù)與管理 2020年13期
        關(guān)鍵詞:醫(yī)院模型施工

        戚永剛

        南京鼓樓醫(yī)院集團(tuán)宿遷市人民醫(yī)院,中國·江蘇 宿遷 223800

        1 項目概況

        中國江蘇省宿遷市人民醫(yī)院是宿遷地區(qū)最大的一所三級甲等綜合醫(yī)院,2003年,宿遷市人民醫(yī)院在市政府的強力領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行了改制,由一家純由中國國家衛(wèi)生局領(lǐng)導(dǎo)下的公立醫(yī)院改制為國有股份制醫(yī)院。

        近幾年,醫(yī)院基礎(chǔ)建設(shè)的步伐也逐步加快。2020年7月正式通過驗收并投入使用的6.9 萬平方的門急診樓及病房綜合樓工程,工程計劃總投資2.8 億元,2017年7月15日開工。工程分為門急診樓、病房綜合樓、地下人防車庫及設(shè)備用房三個部分:門急診樓總面積22086 m2,層高為6 層,建筑高度23.5m,設(shè)計為門診及急診用房;病房綜合樓總面積30899m2,層高15 層,建筑高度59.25m,設(shè)計為以病房為主的綜合性用房;地下建筑面積為16123 m2,地下2 層,地下建筑高度-7.4m,其中人防總面積11132 m2,戰(zhàn)時為人防,平時作為車庫使用,設(shè)備用房面積約4991 m2。

        2 BIM 應(yīng)用

        2.1 全專業(yè)建模及圖紙會審

        2.1.1 全專業(yè)模型搭建

        工程施工準(zhǔn)備階段,宿遷市人民醫(yī)院要求合作的BIM 公司依據(jù)設(shè)計院提供的二維圖紙進(jìn)行建筑、結(jié)構(gòu)、機電、智能化等專業(yè)模型搭建,形成如圖1所示的效果圖。各階段模型精度須滿足施工階段要求,一是便于醫(yī)院對設(shè)計成果的滿足性給予準(zhǔn)確研判;二是醫(yī)療專業(yè)的院領(lǐng)導(dǎo)對建筑工程有了直觀的了解。

        圖1 宿遷市人民醫(yī)院BIM 效果圖

        2.1.2 圖紙審核

        在模型搭建過程中發(fā)現(xiàn)大量的問題,尤其涉及不同專業(yè)之間的問題,如建筑專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)之間的沖突,土建專業(yè)與設(shè)備專業(yè)之間的沖突,專業(yè)設(shè)備的水電、暖通、消防之間的相互沖突。

        圖2 構(gòu)件無標(biāo)注

        圖3 機電平面圖中并無密閉通道

        本項目發(fā)現(xiàn)圖紙問題123 處,其中建筑22 處、結(jié)構(gòu)56 處、機電45 處,其中比較典型的是如圖2、圖3所示結(jié)構(gòu)和機電系統(tǒng)的問題,將上述問題歸類匯總,及時反饋至設(shè)計院,避免后期出現(xiàn)返工的可能性。

        2.2 基坑支護(hù)工程

        醫(yī)院基坑工程屬于超過一定規(guī)模的危險性加大的分部分項工程(基坑支護(hù)超過5m),故協(xié)調(diào)難度大、施工風(fēng)險較高。設(shè)計院提供的CAD 圖紙進(jìn)行建模依據(jù),利用三維可視化對基坑進(jìn)行深入透析,用現(xiàn)有技術(shù)對建筑行業(yè)重點區(qū)塊進(jìn)行模擬施工制作方案,避免基坑中的安全隱患,在安全穩(wěn)定的基坑支護(hù)中提高工作效率。制定備用方案,在特殊情況下有所應(yīng)對有所作為[1]。

        2.2.1 虛擬施工

        根據(jù)設(shè)計院提供的如圖4所示的CAD 圖紙進(jìn)行建模,形成圖5所示的模型,利用三維可視化對基坑進(jìn)行深入透析,用現(xiàn)有技術(shù)對建筑行業(yè)重點區(qū)塊進(jìn)行模擬施工制作方案,避免基坑中的安全隱患,在安全穩(wěn)定的基坑支護(hù)中提高工作效率。制定備用方案,在特殊情況下有所應(yīng)對有所作為。

        圖4 基坑CAD 圖

        圖5 BIM 基坑模型

        2.2.2 工程量統(tǒng)計

        收集項目相關(guān)巖土工程地勘報告和設(shè)計資料,獲取地形、地質(zhì)數(shù)據(jù),建立三維地質(zhì)數(shù)據(jù)模型(如圖6所示),基于土方開挖設(shè)計數(shù)據(jù)及地形數(shù)據(jù)進(jìn)行土方算量(如圖7所示)。

        圖6 場地地形

        圖7 土方量匯總

        2.3 場地布置

        2.3.1 場地三維總平面布置

        醫(yī)院施工場地狹小、裙房高度較高,南側(cè)緊鄰已建醫(yī)技樓,東西兩側(cè)為城市道路。場地三維總平面布置的目的是利用場地分析軟件或設(shè)備,建立場地模型(如圖8所示),在場地規(guī)劃設(shè)計和建筑設(shè)計的工程中,提供可視化的模擬分析數(shù)據(jù),在施工現(xiàn)場改善施工作業(yè)人員條件,消除事故隱患,落實事故隱患事故整改措施,防止事故傷害的發(fā)生,促進(jìn)安全文明施工。

        圖8 中國宿遷人民醫(yī)院場地布置整體效果圖

        2.3.2 BIM 三維場地布置的優(yōu)點

        (1)有助于保障施工計劃順利執(zhí)行

        嚴(yán)格按BIM 設(shè)計的場地布置,能保障施工計劃的執(zhí)行?;贐IM 的三維場地布置,能有效的避免材料亂放、機械設(shè)備安裝妨礙施工等情況的發(fā)生。

        (2)有助于成本控制

        BIM 設(shè)計的場地布置能有效的控制現(xiàn)場成本支出。由于施工場地狹小,會產(chǎn)生大量的二次搬運費,在施工現(xiàn)場合理的布置并結(jié)合施工進(jìn)度,進(jìn)行合理的材料堆放。減少因為二次搬運而產(chǎn)生的費用,降低施工成本。

        (3)有助于優(yōu)化車輛路線

        BIM 設(shè)計的場地布置能合理進(jìn)行車輛路線規(guī)劃。依托BIM 技術(shù),設(shè)置施工車輛和機械的進(jìn)場路徑,進(jìn)行車輛路線模擬,確保施工設(shè)備在進(jìn)場過程中不出現(xiàn)任何問題[2]。

        2.3.3 施工場地多階段動態(tài)管理

        在主體施工階段,伴隨基坑與地下室結(jié)構(gòu)框架的澆筑完成,現(xiàn)場辦公室與施工機械和車輛并伴隨內(nèi)移,相關(guān)車輛路徑也隨之相應(yīng)修改?;贐IM 的場地進(jìn)度模型(如圖9所示)能直觀的展現(xiàn)相應(yīng)位置的變化過程,避免出現(xiàn)重復(fù)移位,材料亂放情況的發(fā)生。

        圖9 醫(yī)院地上主體結(jié)構(gòu)場地布置模型(a)

        圖9 醫(yī)院地上主體結(jié)構(gòu)場地布置模型(b)

        2.4 機電優(yōu)化

        為節(jié)約成本,設(shè)計院在設(shè)計地下室層高相對較低,按傳統(tǒng)方式安裝協(xié)調(diào)難度大、返工率較高!該項目地下室凈高2.8m,風(fēng)管高度400 ~450mm;地下室有人防工程,風(fēng)管尺寸超過1600mm,需在其底部增設(shè)噴淋頭?;谝陨享椖侩y點,利用BIM 技術(shù)虛擬建造,提前發(fā)現(xiàn)管線碰撞問題,確定最終排布方案,做到有序施工,提高安裝效率。圖10為方案優(yōu)化前后的對比圖。

        圖10 優(yōu)化前方案(a)

        圖10 優(yōu)化后方案(b)

        2.5 進(jìn)度管控

        2.5.1 項目整體進(jìn)度模擬

        利用BIM 技術(shù)對現(xiàn)場施工進(jìn)度進(jìn)行4D 施工流程模擬,將模擬結(jié)果制作成施工動畫,并將動畫成果以相同視角與工地現(xiàn)場進(jìn)行比對實證,通過直觀且易懂的動畫特性,對現(xiàn)場生產(chǎn)進(jìn)度流程一目了然。

        2.5.2 進(jìn)度計劃的編制

        進(jìn)度任務(wù)安排和3D 施工模型的構(gòu)件對象相對應(yīng),運用BIM 工具將細(xì)分的活動4D 進(jìn)度模擬中展示出來,實現(xiàn)任務(wù)、甘特圖和三維模型完全對接(如圖11所示),整個進(jìn)度計劃就是4D 模擬需要展示的全部內(nèi)容。

        圖11 Navisworks 環(huán)境下項目進(jìn)度任務(wù)文件

        2.5.3 工期管控

        (1)進(jìn)度控制

        進(jìn)度控制的關(guān)鍵是進(jìn)度優(yōu)化比選。3D 可視化,形象化,動態(tài)模擬,精確計劃、跟蹤和控制,動態(tài)及時地分配各種資源,實現(xiàn)對項目進(jìn)度的控制,保證項目能按時竣工。

        (2)4D 進(jìn)度模擬

        通過將BIM 與施工進(jìn)度計劃相鏈接,整合在一個可視的4D(3D+Time)模型中,可以直觀、精確地反映整個建筑的施工過程和虛擬形象進(jìn)度。通過BIM 技術(shù)及時展現(xiàn)項目計劃進(jìn)度與實際進(jìn)度的模型對比,隨時隨地三維可視化監(jiān)控進(jìn)度進(jìn)展,提前發(fā)現(xiàn)問題,保證項目工期如期完成。

        圖12 綜合樓13 層頂板實時過程對比(a)

        圖12 綜合樓13 層頂板實時過程對比(b)

        2.6 模板工程

        中國宿遷人民醫(yī)院項目主體建造過程中,施工模板具體調(diào)整是由木工現(xiàn)場調(diào)整,在遇到特殊疑難節(jié)點時無法做出正確的支模工藝,現(xiàn)場咨詢難度大。利用BIM 解決傳統(tǒng)項目上出現(xiàn)的問題,如變截面、降板等位置,BIM 為方案可行提供了前提條件[3]。

        2.6.1 模板精確控制與定位

        在模板現(xiàn)場施工中經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象就是模板在支模過程中存在計劃量與實際量不符合,導(dǎo)致模板進(jìn)行二次修正的現(xiàn)象。利用BIM 技術(shù)的信息化三維建模優(yōu)勢,從空間與信息兩個方面準(zhǔn)確定位模板大小及位置,完全杜絕了任何模板位置、大小錯誤的現(xiàn)象出現(xiàn)[4]。

        2.6.2 現(xiàn)場布置的優(yōu)化

        在項目的組織協(xié)調(diào)中,讓現(xiàn)場最為頭疼的就是支模過程中流水段分工及現(xiàn)場資源擺放等歸類協(xié)調(diào)問題。而BIM 技術(shù)為現(xiàn)場工作布置提供了一個很好的平臺,在工程場地模型上進(jìn)行機械、物料等資源的合理化安排布置,可大大提高施工進(jìn)度,參照進(jìn)度計劃,可以直觀的模擬現(xiàn)場具體施工情況,最大化的減少施工風(fēng)險,提升工程質(zhì)量。

        3 結(jié)語

        BIM 技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)改變了建設(shè)管理的流程和方式,基于BIM 技術(shù)自身優(yōu)勢合理安排各階段工作,BIM 也真正從質(zhì)量、進(jìn)度、成本、安全等方面提升了醫(yī)院建設(shè)工程管理的價值。實踐終將證明,BIM 技術(shù)帶給醫(yī)院建設(shè)將是一個革命。

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