BIM技术在上海莱佛士国际医院机电系统施工中的应用

王竞千，陈艳超，周大伟，彭琳，蒋建云

（中建一局集团安装工程有限公司，北京 102600）

WANG Jing-qian,CHEN Yan-chao,ZHOU Da-wei,PENG Lin,JIANG Jian-yun

1 工程概况

上海莱佛士国际医院项目位于上海市浦东新区黄浦江南延伸段前滩国际商务区，医院占地面积约1.25 万m2，总建筑面积约7.28 万m2，项目机电系统施工过程秉承绿色理念，应用清洁能源，减少材料浪费，做到绿色施工。本项目有以下难点：①建筑呈现半弧造型，钢结构与房间布局存在方向差异，导致机电管线深化设计难度大；②各科室房间机电需求不同，同时涉及医疗气体、气动物流等多项机电系统，机电各专业管线协调管理、施工工序管理难度大。

2 BIM技术的应用

2.1 BIM技术助力绿色施工

绿色施工方面，利用BIM 技术通过材料精细化管理，整体控制主材损耗，合理利用管道余料，减少废料产生。

材料精细化管理方面，完成BIM 深化模型后，通过模型直接进行材料数量提取，如图1 为项目水管材料明细表。依照施工进度对楼层内风管、水管、桥架及相关管件、配件进行分类统计，形成相应的工程量清单，编制材料计划。加强材料过程管控，将材料计划作为总控目标，对材料请购数量、进场数量以及调拨情况进行记录，如图2 为材料精细化管理记录。对材料计划使用偏差及时分析并纠偏，进行限额领料管理，使材料整体使用情况受控，减少材料浪费。

图1 水管道明细表

图2 材料精细化管理

深化排布后，管道走向变化多样，以往工程在管道施工时，会依照管道安装进度和现场需求对管道进行切割，剩余短管作为废料，增加了现场施工垃圾的产生。BIM技术能够模拟机电管道安装效果，并对管道的施工和加工工作进行整体规划。首先通过BIM 模型提取管道系统整体管路数据，应用自主研发插件对模型进行定尺切割。定尺切割依据为管道进料单根长度，模型切割后，对剩余短管进行统计，依照单根进料长度进行重组计算，如图3 为模型管道切割的短管重组情况，同时每截短管的安装位置都可以在模型内标识出来，结合施工进度计划，更好地指导现场施工。余废料重组计算结果作为管道切割依据，能够最大程度减少管道切割剩余的短管数量，减少施工垃圾的产生。

图3 模型管道余废料重组

项目倡导应用绿色能源，屋面共设有88 块太阳能集热板，总计176m2。而屋面可利用的有效建筑面积不足140m2。原安装方案为在屋面搭设统一钢架平台，太阳能集热板依次排布、该方案整体架体太高，对整个建筑外形影响较大且耗用型钢量大，同时后排太阳能板会有一定遮挡，制热量无法达到额定值。通过BIM 技术对太阳能板屋面安装方案进行优化（图4），结合屋顶造型，采用型钢架高成两阶平台的方案，降低整体太阳能板安装高度，在减小对建筑外形的影响，节约型材的同时，确保太阳能板互不遮挡。

图4 屋面太阳能集热板安装方案优化

2.2 传染病房的气流模拟

本项目为综合型国际医院，除包括常规科室外，还包括传染科等特殊科室。如何优化该区域房间内的气流组织、降低医疗人员感染风险也是项目施工中的重要内容。利用BIM 技术对传染科区域进行气流模拟，对病毒源的空气龄进行计算，模拟气流与病毒扩散轨迹，确保传染科室的送排风气流组织合理。根据原设计方案，医生座位在房间距左侧墙2.5m 范围内，模拟显示原设计医生所在区域病毒浓度略高，且由于房间内部负压，两个外门都有补风进入室内，医生感染风险提高，结合模拟结果，提出将传染科室内布局改变，医生办公区域调整为病毒整体浓度较小区域。

2.3 机电综合协调

本项目机电系统设置复杂、BIM 深化工作量大、要求高，为提升深化设计工作效率，项目采用多人协同方式开展深化工作。首先通过协同模式，创建工作集，对建模区域与专业进行划分，如图5。通过平台的应用，将各专业工程师纳入深化设计工作中，实现了深化设计-施工的无缝对接。在业主变更图纸发放晚，地上设计模型粗糙，施工工期紧等各种不利条件下，保质保量完成了本项目除净化区域以外的所有楼层综合模型，大大减少了现场碰撞协调工作，有效保证了施工进度。

图5 协同工作任务分工

项目机电管线综合难度大，以医疗科区域为例，如图6 所示。钢结构梁与建筑墙体方向不统一，结构与吊顶间管线水平布置达10 余根，空间高度0.6m，无法依照往常经验利用梁深进行管线翻弯布置，通过BIM 模型进行深化设计，调整部分管线布置路径，部分有特殊安装要求的管线在钢结构内提前做好洞孔预留，保证满足规范及施工需求，该区域管道最低标高控制达到2.7m。

图6 医疗科区域机电管线综合

原屋面管道设计方案，北侧走廊管道落地安装，影响疏散楼梯门开启且疏散通道宽度较小，影响设备配管及检修。通过BIM 技术对屋面消防通道方案进行优化（图7），将管道架高敷设，通过设置架高管廊避让楼梯门、疏散通道及设备配管、检修空间。方案调整后，保证疏散通道高度达到2.3m，宽度达到1.5m，并无障碍遮挡，满足疏散与维修需求。

图7 屋面消防通道方案优化

2.4 辅助施工管理

通过将深化后的BIM 模型上传至平台，便于模型的统一管理并及时与项目团队共享。上传平台后，还可利用移动终端完成模型轻量化的查看，将模型带到现场完成可视化交底，方便、快捷地指导施工。通过施工质量、安全管理系统的应用，充分发挥移动终端优势，实时跟踪，推进项目施工质量、安全问题排查及整改工作。并对质量、安全问题进行统计分析，针对薄弱环节加强控制，有效提升现场施工质量。

3 结论

本文结合上海莱佛士国际医院项目案例，将绿色施工理念融入机电施工中，通过基于BIM 技术的材料精细化管理减少施工垃圾的产生，屋面管道架空以及太阳能板排布等方案均对同类项目有借鉴价值。作为施工方，目前在深化设计阶段和施工管理阶段BIM 技术应用较为成熟，未来还应逐步探索将BIM 技术应用于机电系统的运行调试、运维交付等阶段，不断提升项目品质。O