BIM技术在医院机电管线中的设计应用

位阳

（华建数创（上海）科技有限公司 上海 200040）

0 前言

BIM以三维信息技术为核心和基础，具有可模拟、可计算、可视化等特点，它将理念与技术整合，贯穿工程项目全过程，应用于设计、建造、管理、运营维护等多个阶段，既可以说它一个工程数据模型，也能说一种信息化管理思维，再或者为一次数字化技术[1]。BIM将工程项目中所涉及到的各个专业的数据信息都整合在同一个模型中，并对其建筑结构、设备管线等进行三维模拟仿真，这可以帮助项目人员在不同阶段利用模型做出正确的判断和合理的决策，实现精细化设计和施工管理，以此节省资金成本。

1 BIM技术在管线优化设计中的应用

1.1 传统管线设计的弊端

在以往的管线综合设计过程中，通常会采用CAD软件进行设计[2]。由于二维图形的限制，单靠图纸无法全面细致地表达各个管线的走向与分布，设计师需要花费更多时间来想象三维管线，由此判断设计是否合理或者存在冲突，而这种判断方式所带来的成果往往存在大量难以发现的碰撞问题。此外当一个专业的设计出现变动时，很容易就影响到整体管线的布置，必须要及时更新给其他专业的设计人员，因此协调管线布局的过程前后会重复多次并且难免会有疏漏，极大地降低了工作效率。再加上现场施工时的未知因素又太多，这就会让前期潜在的问题在施工阶段直接暴露出来，出现成本增加、工期延误等一系列问题。

1.2 BIM管线设计的应用优势

应用BIM技术参与管线综合的设计，可以将MEP各专业的管线系统模型如：空调冷热水、送排风、照明、应急疏散、应急电源、弱电控制和医疗气体管道[3]等多个系统的模型链接在一起，并依据标准规范和实际施工要求，结合管线设计原则进行布局，保证在设计阶段的审图中就发现大量隐藏在图纸中用传统审图方法难以发现的设计问题，查找出各个潜在的冲突点，弥补存在的错漏补缺问题，再基于可视化模型解决管线之间以及管线和建筑结构等其他专业之间的交叉碰撞问题，协调好各机电设备和建筑结构以及装饰装修等专业之间的碰撞，保证设计的合理性和安装的可行性，优化设计，合理布线，这样便减少了后期施工时由于返工所带来的损失。另外，在施工前阶段，还可以在BIM模型中进行虚拟漫游来模拟施工过程，能够更加直观地发现施工期间可能存在的异常，仔细分析各管线和设备在日后使用过程中的空间使用。设计师借助模型关注真正的重难点，结合所做工程的专业性和特殊性，将更多的精力放在研究适当的设计和施工方案上。通过设置模型信息平台，促使管线项目的参与方都能够协同合作，保证信息的实时更新，做到交流无障碍、共享无间隙，极大地提高工作效率。

1.3 BIM技术的应用目标

1.3.1 管线碰撞检测

通过软件如 Navisworks Management中的”Clashdetective”功能[4]可以自动检测模型的碰撞，彻底规避管线和管线等其他专业之间的冲突，指导设计进行管道避让调整，综合协调管线的布局，合理分布相关设备，确保建筑物交付后的实际使用性。

1.3.2 空间分析

为了满足医疗建筑的使用功能和病房空间对病人使用感受的要求，走廊房间等的吊顶高度都会有严格的控制要求。在对碰撞问题给予完美解决后，随后可通过优化BIM模型中的空间结构，来保障各专业管线的合理调控，分析空间及净高以保证其合理性，为设备安装、管线安装预留洞口的精确定位和尺寸大小，减少对梁板柱产生的影响，减少后期二次设计和施工。

1.3.3 可视化交底

设计人员可利用BIM优化后的管线模型对工人进行直观清晰的可视化技术交底，一方面可以减少因主观想法差异导致的反复施工、增加成本等问题，确保工程按时且高效的完成，另一方面也可以模拟体验走廊和房间的层高舒适度，向医院人员模拟展示未来各房间区域之间的相互关系，专业性地审核设计是否符合医疗流程和要求为良好的就医环境搭桥铺路。

1.4 BIM在医院管线项目的应用步骤

1.4.1 搭建各专业模型

由于医院管综项目中管线系统复杂，因此需要根据项目所处的阶段不同、专业分工不同、房间使用特殊性不同等多种情况，建立众多的子模型。同时也需要在局域网内建立一个中心文件作为数据平台，方便模型信息的共享，让各参与方能够及时沟通交流，而且此数据库对于以后实现碰撞检测、管线优化、提取工程量、保证施工进度、质量、资料管理等都起着不同小觑的作用。

1.4.2 图模审核

在构建BIM初版模型时，首先需将发现的图纸问题给予总结，比对相同位置的图纸、模型，撰写图纸问题汇总报告，反馈给设计人员检查和修改，并根据回复及时修改与完善BIM模型，并进行各子模型的汇总，汇总为管综总体模型[5]。

1.4.3 碰撞检测

将汇总后的管综总体模型与土建模型、结构模型、装饰装修模型等整合在一起，制定相应的检测规则，进行各专业相互之间可能存在的碰撞检测，此时，BIM软件则能够自动生成碰撞检查报告，其包含了碰撞对象等详细信息，便于迅速查找定位处碰撞的管线和设备等。报告对接下来进行设计变更提供了直观清晰的可视化表达，有助于寻找消除碰撞的对策。

1.4.4 管线综合优化

在BIM碰撞报告出来后，则需要对综合管线进行设计完善。在此之前，首先需进行单独优化设计。同样，在保证医院项目的特殊规范和要求的前提下，设计需要考虑施工先后顺序和管线综合优化的原则，重新制定合理的施工方案，深化各专业管道的最终信息，优化公共区域的净高，例如，针对于医院中心供应室等场所的排水管径不能够超过DN75；其次，气体释放口的安装距离不能低于0.20m等等。通常，一般管综设计优化的原则有：大管优先，小管让大管；有压管让无压管；低压管避让高压管；常温让高温低温管等。

1.4.5 虚拟漫游及可视化交底

将优化后的管综及各专业模型导入BIM协同管理平台，结合施工进度计划进行施工模拟及漫游，安装进度与现场管线排布一目了然，这种交付方式和效果是二维图纸所无法表达的。可减少施工方在施工中的大量信息误差和由此导致的返工等问题，提高工作效率和质量的同时，也方便成本的控制和管理。

2 结论

在这个信息越来越重要的时代，BIM技术使传统的工程项目变为了带有数据信息的三维模型，优化设计综合管线只是BIM管理的其中一环。在未来，尤其是像医院这种功能性特殊的大型公用建筑，基于BIM模型和数据可搭建医院的可视化运营管理平台，更贴近医院的管理需求和未来趋势。BIM技术在建筑物的建造和管理中将发挥更大的作用，它将提升各类业态建筑的建造水平和经营管理水平。