BIM技术在综合性医院机电安装中的专项应用

2020-03-01陈万里谢子健谢旻杲

建筑施工 2020年9期

陈万里谢子健谢旻杲于峰

中天建设集团有限公司浙江杭州 310008

1 工程概况

某综合性医院门急诊及住院综合楼为医院扩建工程，位于合肥市蒙城路与寿春路交叉口，建筑面积95 000 m2，地下室约20 000 m2，地上共75 000 m2。项目地下3层，地上A楼24层，B楼19层，其中裙楼9层，主体为框架剪力墙结构。项目效果图如图1所示。

图1 项目效果图

2 安装工程特点和难点

2.1 安装工程特点

本项目为门急诊及住院的综合楼，本身功能多，安装设计复杂，涉及专业多，安装施工难度大，特别是地上部分为满足城市对建筑的限高要求，裙楼及裙楼以上的层高比通常医院项目的层高要压缩10 cm，且对吊顶下的净高要求又高，导致该项目实际的施工难度比其他类似的医院项目大。

2.2 安装工程难点

1）净高要求严格。该工程为公共服务类建筑，为提升空间效果和品质，业主对走廊等狭小区域的净高要求极其严格。如病房楼某走廊，层高4 350 mm，主梁底净高为3 500 mm，部分区域有降板，走廊内有将近20根管线布置。其中排烟风管尺寸1 250 mm×400 mm，水管管径为DN150 mm，走廊净宽只有1 800～2 000 mm，要求净高达到2 400 mm以上。

2）医疗小车轨道及氧气管道等特殊专业施工滞后，常规机电专业施工时要在本就狭小的空间内为滞后专业预留空间。机电专业中存在部分特殊专业施工方案滞后情况，如医疗氧气管道、医疗小车轨道以及净化空调等施工方案未完全确定，导致现有系统安装时需要为上面几个系统尽可能预留空间，给施工前期规划造成了一定的困难。

3）综合各专业图纸后，末端点位重叠碰撞处多。在各专业图纸中，有多处的灯膜、风口、喷淋头存在重叠碰撞，需要对精装修方案进行深化模拟。

4）大体积超厚墙套管的精准预留预埋难。该医院项目中某些特殊功能房间的套管，因房间特殊性和功能的要求，预埋时需要考虑特殊工艺与预埋的精度。在施工过程中若有漏埋或预埋错误，施工后将无法返工。

5）特殊功能房间因结构特性进场困难，需对一些大型设备的运输进行模拟，防止后期设备进场时出现问题。

6）标准化病房精装修方案多。该项目的精装修方案多，业主在施工开始时还未确定方案，需利用BIM技术考虑效果与成本，为业主确定方案提供参考。

3 BIM技术的应用方案

3.1 净高优化控制，管线综合排布

传统管线排布方法以图纸为平台去发现碰撞，并通过语言表达或简单手绘草图的形式交流想法，往往导致信息损失或环节遗漏，使管线综合成为建筑施工前期最不放心的技术环节。该项目利用BIM技术对图纸进行三维可视化，避免了信息的缺漏，保证了管线布局的合理性[1-3]。

以该项目某层走廊节点为例，该走廊宽度2 050 mm，局部有降板导致梁下净高仅有3 300 mm。走廊上空包含14根水管。其中6根水管都为不锈钢管材，一个尺寸DN80 mm的不锈钢弯头造价需要400元，一个翻弯需要4个弯头，造价十分昂贵。排烟风管尺寸为1 250 mm×320 mm。在三维与剖面节点中，直观发现管底距离建筑做法层的高度为2 140 mm，去除支吊架与吊顶高度后净高为2 000 mm，不满足走廊净高要求（图2）。结合图纸发现，其中大部分管线都是有左右分支。若按照原设计图纸走向去施工，现场实际净高不仅会更低，并且翻弯混乱，造成成本浪费。

为保证安装工程质量，对管线排布影响最大的排烟风管进行了修改，将其设置在该走廊管线较为空旷处，并由设计院验算同意修改后重新出图。

本项目的空调系统是空气与水结合系统，利用风机盘管与新风管斜接进行室内温度和空气新鲜度的调控，如果户内风机盘管与接入户内的新风支管高度不统一，为了两者平稳斜接便要产生翻弯，这就会影响到该空调系统的整体功能性。

所以，为了兼顾户内净高与功能性，门诊房间内的净高与新风管道的高度应息息相关。该走廊中新风管道尺寸为250 mm×200 mm，大部分为靠左侧分支，局部左右分支，并且局部左右分支位置处管线不密集。考虑新风主管道产生的噪声量，以及此新风主管道的横截面不大，通过的风量相对较少，将该走廊处新风管道整体主管改入门诊房间内，高度为风管顶梁下50 mm，预留保温的空间。

将走廊中剩下的管线由上到下分成3层，第1层为消火栓、喷淋、排风管道，第2层为冷热水、弱电桥架，第3层为空调冷热源供回、强电桥架。其中，第2层与第3层的中间预留150 mm空间，利用这个空间将冷热水、空调冷热源供回、喷淋的左右分支管进行统一排布。空调冷热源供回进行下分支容易造成气液逆流，影响室内空调的效果，所以优先于冷热水进行上分支。排布过程中考虑支吊架与施工检修空间，施工检修空间考虑中间500 mm，方便施工检修，也为医用气体管线预留空间（图3）。

图2 某层走廊优化前BIM剖面

图3 某层走廊优化后BIM剖面

深化后的整体效果在不影响系统功能的前提下做到了布局合理，并且方便施工检修，管线底净高达到2 670 mm，加设支吊架与吊顶后成形的空间高度有2 450 mm，满足净高要求。

3.2 为医疗专项系统预留后续安装空间

该医院项目由于层高较低，走廊空间较小，除10多种常规的机电系统之外，还有10多种医疗系统，而医疗系统专业方案滞后，导致在施工阶段前期策划中无法准备预留空间。

以医疗系统管线多的净化区域走廊处管线为例，该走廊宽度2 460 mm，梁下距离建筑做法层的净高度为2 850 mm。在常规专业机电图纸中，该走廊中只有7根管线（图4）。

利用BIM三维技术直观地发现此处常规管线几乎占据了整个走廊的空间，并且管线底部距离建筑做法层的距离为2 206 mm，加上支吊架与吊顶后净高为2 000 mm，已很难满足净高要求。

考虑到此处后期还有至少4种医疗系统管线并且还有设备风机盘管，为保证此处后期医疗系统施工空间，利用BIM技术的可视性对此处风井的上下层空间功能进行分析，提出移动该走廊整个区域的排烟风管，放置在上层或下层，再从顶板或底板开口接入排烟风口的方案。将BIM问题报告与BIM体现形式的解决方案提交设计院，经设计院审查后通过，重新修改了设计图纸并重新出图（图5）。

深化后的整体净高效果相比深化前提高了200 mm，并且为后期进场的医疗气体管线与净化区域暖通管线预留了1 325 mm的施工空间。

图4 净化区域走廊优化前BIM剖面

图5 净化区域走廊优化后BIM剖面

3.3 末端点位优化，出具吊顶综合图

在该医院项目的各专业图纸中，有多处的末端点位存在重叠碰撞，如灯膜、风口、喷淋头等。而该医院项目的吊顶材料为铝板，与常规的吊顶材料石膏板不同，铝板无法随意切割与填补。为保证吊顶一次成形，提高吊顶装饰质量，通过与精装修单位协调，对吊顶末端点位进行综合深化，在避免点位碰撞的同时，实现吊顶施工一次成形。

3.4 大体积超厚墙套管的精准定位

该医院项目放射科室位于地下2 层，墙体厚度1 700 mm，局部达到2 500 mm。为保证防辐射功能，套管在预留预埋时需要倾斜45°。而墙体的厚度导致套管的定位一旦出现错误将无法进行返工。为避免预留错误问题的发生，建立BIM三维模型，结合二维图纸去核查各专业图纸中需要预留预埋的点位，出具预留预埋深化图纸与三维模型。在现场开工前对施工工人进行三维模型交底，并在施工支模后准备预埋阶段时去复核现场的尺寸，确定现场与模型的误差不小于5 mm时允许预埋（图6）。

3.5 特殊功能房间的设备进场

1）直线加速器设备进场模拟。该医院项目放射科室的建筑结构采用的是防辐射迷道设计，医疗专用CT设备长度为6 000 mm，宽度为1 800 mm，迷道区域的宽度为2 010 mm，并且路径中有2个90°的转角。为保证大型设备进场的质量，在建筑结构施工前便采用BIM技术对具有大型设备的机房进行运输路线模拟。结合模拟过程中出现的问题，进行大型设备运输路线策划与优选，并对模拟路线中容易出现的碰撞点进行防碰撞保护（图7）。

2）病床进出房门轨迹模拟。医院项目的病床功能较为特殊，为保证病床在实际使用中不会产生拥挤路线以及有一个合理的曲线半径，利用BIM技术对医院项目中病床设备使用进行移动模拟（图8）。