BIM技术在医院机电施工中的应用——以某市中心医院羊山分院为例

李明柱 刘燕朝 李路彬 朱国鹏

（1.吉林建筑大学 2.河南广筑工程咨询有限公司）

1 前言

中心医院羊山分院工期紧张，净高要求严格，医疗小车轨道及氧气管道等施工滞后，CAD二维图纸支撑力度不够，对医院机电全专业施工带来了挑战。本文采用BIM技术对医院的管线进行参数化、可视化的研究，建立施工模型的创建和对机电管综的优化，为医院的机电全专业安装提供可视化参照，为医院工期内顺利完成、机电优化等机电施工应用做了充足的准备，提高了医院机电施工的施工效率和质量。

2 中心医院羊山分院在施工过程中遇到的困难

2.1 净高要求严格

因为是公共类建筑，甲方对走廊狭小区域的净高要求严格，为了提升视觉空间效果和品质，多次强调要严格保证公共走廊等关键区域的净高。比如，病房楼层高4500mm、梁高750mm并有将近20根管线布置的走廊（其中排烟风管尺寸1250×400mm、水管管径达到DN150mm，走廊净宽只有1800mm），要求净高达到2400mm以上。

2.2 医疗小车轨道及氧气管道等施工滞后

目前机电专业中存在部分专业施工方案滞后情况，如氧气管道、医疗小车、以及净化空调等施工方案未完全确定，导致在前期施工过程中无法全方位地布置空间，给施工前期规划上造成了一定的困扰。

2.3 CAD二维图纸支撑力度不够

对于该项目的特殊情况，显然目前的CAD二维图纸已不能满足现场对精细化施工的需要，需要该项目的全体工程人员积极运用BIM技术对项目的全过程进行精细管理，确保项目顺利完工，达到预期结果。

鉴于以上各种不利的情况，经过项目组的深入讨论，拟选择病房楼管线较多、施工困难的8层区域，利用BIM技术先行规划出样板施工方案，指导样板施工，过程中探索总结适合该项目实际情况的BIM深化流程及基于BIM技术的施工过程生产管理方法，进行BIM技术的深度业务融合探索，为后续门诊楼和病房楼的机电施工“打好样”，以期达到保证质量、保障工期、减少投入的目的。

3 BIM技术在医院机电施工中的价值及实施策略

3.1 BIM技术在医院机电施工中的价值

3.1.1 通过碰撞检查，有效减少返工

在建筑工程机电设计中，水暖电等不同专业的设计工作是分开进行的。在施工之前，施工单位需要将水暖电等专业设计的图纸进行审查，以保证各专业之间不发生碰撞。传统的检查方式是采用二维图纸一一对比，这种方法往往难以发现、解决一些空间上的碰撞问题，且因为施工图纸众多，在实际操作中难度系数增大，这样的审查方法无疑会造成后期施工过程中设计变更的增加，甚至是施工操作上的返工重建。应用BIM技术可以将水电暖、真空氧气等所有专业模型集成统一到一个模型中，通过Naviswork等软件将模型进行管线碰撞检查，在计算机三维虚拟环境中便可以得到快速、准确、全面的检查结果，并且因为程序和软件的系统性和完备性，碰撞检查结果几乎不会出现遗漏问题。这样做不仅可以排查出所有的碰撞问题，还可以消除后期施工中的90%的设计变更和三方会议谈判，更减少了施工中的返工，节约了成本，也缩短了工期。

3.1.2 通过施工模拟，优化施工方案

在施工前，施工单位需要编制合理的施工方案。传统的施工方案都是采用二维图纸和施工单位经验进行编制，其施工可行性往往偏低，无法满足实际施工的需求，导致施工的过程中施工方案不断的修改、完善和优化，对施工的进度、质量和成本造成了很大的影响。借助BIM技术可视化、参数化的特点，可以实现对施工过程的仿真模拟，在计算机虚拟模型中，按设计和施工要求对水电暖等专业管线进行综合优化，满足功能要求的同时，对施工的进度、质量和成本都是很大的积极作用。

3.1.3 净高优化控制，增加美观度，使空间更舒适

对于每一幢建筑来说，楼层净高越高，给人感觉会越舒适，所以甲方在净高方面都会提出很高的要求。在以往的施工方案中，采用二维图纸进行施工的情况下，为了满足净高常常会有管道翻弯严重的情况，不仅对专业不利，还大大增加了成本；采用BIM技术在走廊管线交汇复杂节点进行碰撞检查，然后进行管线优化。应用BIM技术在其他相对开阔的区域内排布，将管道集中在对净高要求不高的区域，在保证专业度和美观度的同时，获得比原设计更为合理的净高设计。

3.1.4 工程量实时统计，物料管理更有效率

物料管理是项目管理重要的一环。它关系到整个项目的直接支出。传统的项目管理方法是项目中的材料员每日用笔记录耗材，根据材料余量进行备货这种情况下很容易出现仓库材料不足，而采购又需要大量时间，周转材料耗时太长，耽误工期的情况。然若材料购置太多，又容易引起材料积压，造成一定的流动资金占用及新材料的损耗费用。基于BIM技术就可以快速、准确获得过程中工程基础数据换算成实物量，这样做的目的是为采购计划的制定提供及时、准确的数据。随时为限额材料提供准确、详尽的数据，为物料管理提供准确的、三维可视的理论基础。

3.1.5 BIM技术综合管线出图，让管线更清晰

在进行BIM技术交底时，因为成本限制，很多工地还无法做到用ipad等工具进行现场指导施工的工作，这时候就需要运用BIM来进行实时图纸出图的工作。传统的方法是由施工方根据设计方有限的图纸进行指导或者现场CAD图纸绘制，这种情况下绘制的图纸一方面容易产生疏漏，另一方面因人为绘制CAD图纸在方向性、实操性、记忆程度等限制，在方向、比例、设备的数量等等方面都容易出现问题。而在运用BIM技术的情况下，完全可以运用BIM类软件对施工节点的任意一个角度进行二维甚至是3D打印。这样既保证了输出图纸的准确度，也可以让施工现场工人非常直观地识别图纸信息，更加有利于施工。

3.2 BIM技术在医院机电施工中的实施策略

先对机电的各个专业根据专业特点进行大方向上的系统排布，确定大范围内管道的基本标高和翻弯儿原则；然后用Revit等BIM软件对医院进行整理的建模，尤其是机电全专业的模型搭建。继而对机电各个专业进行管线布置优化、净高优化等专业性的优化，最终得出最佳施工方法，导出BIM图纸，将模型和图纸一起带到施工现场，方便施工人员查看、理解、施工。

4 应用实践

根据中心医院羊山分院的实际需要，以BIM技术为手段，采用协同工作模式创建了综合的虚拟的项目模型，又将模型导入其他BIM软件中进行碰撞检查、施工模型、管线优化、工程量提取、BIM出图等应用，不仅弥补了传统工作上的不足，还大大提高了项目管理的质量、进度和综合管理水平。

图1 中心医院羊山分院的机电综合模型

4.1 通过碰撞检查，有效减少返工

在设计院给出全套的设计图纸后，对所有的图纸进行有效核对。核对、梳理完毕后便进行水暖电等全专业的模型绘制，然后在三方会审中对各个专业的高度调整做出专业的、符合规范的调整，然后将模型文件导入到Naviswork、Fuzor等软件中并导出碰撞报告。对管线碰撞的位置根据管线排布原则进行调整，是模型达到无碰撞、能指导施工的程度，这样做大大减少了施工过程中因设计不合理导致的工程变更、现场签证甚至是返工的现象。

4.2 通过施工模拟，优化施工方案

在进行优化实施之前，先对中心医院羊山分院树立了一个实施目标，即减少翻弯次数，降低施工难度。继而对各个专业分别进行系统性的专业性的优化。比如对暖通管道在不影响安全和使用功能的前提下，对模型进行调整通风管道的宽高比例，绝对它对其他管道碰撞的同时，也减少了其他管道在与风管横向相遇时，需要翻弯的高度和几率；然后依据设计文件和施工规范，对走廊及设备间的水、暖、电、通风等各专业管线交叉比较复杂的节点进行优化。这样既可以满足优化目标，最重要的是可以指导现场施工，减少因管线碰撞或施工不符设计规范而引起的返工。

图2 优化后

4.3 净高优化控制，增加美观度，使空间更舒适

先对管线优化后的净高进行梳理，在净高不满足条件的区域进行优化调整。甚至可以应用BIM技术在结构梁内精确预留布置套管，让一些管道穿梁而过，进而提升管线安装高度；也可以将一定区域的管线，在不影响专业效果的同时，排布到其他对净高要求不高或者是管线较为稀疏的区域，这样优化出的方案不仅满足净高要求，也可以增加建筑内部的美观度，使建筑更加舒适，更易于人类居住。

4.4 工程量实时统计，物料管理更有效率

根据BIM模型，分专业导出施工材料表，按照进度、流水段、构件类型等等维度快速精确的提取工程量，可以快速进行风、水、电等各专业材料设备的月需用计划的编制，提高管理效率、减少材料二次搬运和过度积压，从而精确地控制材料用量，达到加强成本控制的目的。

4.5 BIM技术综合管线出图，让管线更清晰

因为目前施工现场平板等设备有限，在工程交底、解说的过程中，仍需要打印出整体的是施工效果图纸，但基于设计院设计的CAD图纸设计的颗粒度、清晰度相对有限，无法打印出不同方向的模拟施工图纸，但是利用BIM技术不仅可以快速打印出复杂节点不同方向的精确图纸，还可以运用3D打印技术，将图纸的某个细节或场地的某块区域运用3D技术快速打印出来。不仅省去了审核期间多张图片平铺计算的时间，还可以让施工人员更加清晰地了解施工图纸，减少理解时间，增加工作效率。

表1 某风管管道的工程量提取表

图3 水、暖、风等机电专业全图纸

5 结语

作为某市重点项目，中心医院羊山分院在机电上挑战难度极高。不仅包括风、水、电、暖等专业，还包括真空、氧气等专业管道的输送工作，这给地下设备间、走廊等区域增加了管线综合的难度，在项目施工过程中，运用了BIM技术，不仅解决了管线综合的问题，也成功运用方案策划、净高优化、物料管理、BIM出图等应用点，让项目如期、高质完成。

BIM技术是项目走向智能化的必经之路。如今BIM技术俨然成为建筑业的主流技术，成为提高建筑业劳动生产率和建筑质量、进度和节约成本的利器。日后会继续拓宽BIM技术的应用维度和深度，向建筑企业信息化更深处迈进！