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建筑信息模型(BIM)技术如何助力“工程奇迹”建设

发布:中文网小编3号 浏览:652人 分享
发布于:2020-02-14

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一、从火神山、雷神山医院说起  

火神山医院,总建筑面积3.39万平方米,可容纳1000张床位,建设工期10天,于2月2日交付。雷神山医院总建筑面积7.5万平方米,病床超过1500张,于2月8日正式交付。两所医院以小时计算的建设进度,不仅演绎了我国人民抗击疫情所体现出顽强拼搏、同舟共济的精神,也向世界展示了中国建造的速度与力量。  

与民用建筑相比,医院建造是一项庞大的系统工程,防水防渗、通信、强电、弱电、医疗信息系统、医疗救助系统等等,涉及到几百项工序相互穿插、衔接、配合,且质量要求更高。而火神山医院能在24小时之内拿出设计方案,60小时内与施工单位协商敲定施工图纸,多项作业有条不紊的协同施工,与BIM技术应用是分不开的。那么,BIM技术是如何助力医院建设的呢?本文筛选了代表性的几个应用场景,为大家做简要介绍。  

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图|火神山医院  

二、管线综合——及时排除施工中的碰撞冲突,避免返工  

在CAD时代,设计院主要由建筑或者机电专业牵头,将所有图纸打印成硫酸图,然后各专业将图纸叠在一起进行管线综合。相比于一般民用建筑,医院建设所涉及的专业更多,各类设备更加错综复杂,更容易导致不同专业设备设施在同一位置的“打架”。  

利用BIM技术,通过搭建建筑、结构、机电等专业的BIM模型,设计师能够在虚拟的三维环境下方便地发现设计中的碰撞冲突,从而大大提高了管线综合的设计能力和工作效率。这不仅能够及时排除项目施工环节中可能遇到的碰撞冲突,显著减少由此产生的变更申请单,而且大大提高了施工现场的生产效率,降低由于施工协调造成的成本增长和工期延误。  

应用案例:  

上海市胸科医院新建科教综合楼项目,通过应用BIM技术进行碰撞冲突分析、漫游检查等,预先发现建筑结构问题共计193处、地下管线综合问题共计9类99处、地上管线综合问题共计5类44处。基于BIM进行工程量审核与造价跟踪管理,累计节省造价1668.9万元,其中通过BIM技术提前工期创造经济效益662.7万元,通过BIM技术优化设计及施工方案创造经济效益100万元,通过BIM技术优化设计图纸创造经济效益201.6万元,通过BIM造价核算优化经济效益704.9万元。  

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三、可视化管理——为各方提供交流的沟通平台  

BIM可成为施工现场各方交流的沟通平台,这一平台不仅史无前例地集成了建筑物的完整信息,同时还提供了一个三维的交流环境。这大大提高了传统模式下项目各方人员在现场从图纸堆中找到有效信息进行交流的沟通效率。  

通过在施工现场搭建基于BIM模型的交流平台,可以让项目各方人员方便地通过BIM模型协调项目方案,增加项目的可造性,及时排除矛盾,显著地减少由此产生的变更。由于BIM模型直观的表现力,也为机构和专业人员之间的交流减少了语言交流障碍。这些都有助于缩短施工时间,降低由于设计协调造成的成本增长(譬如业主需求变化),提高施工现场生产效率。  

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应用案例:  

在天津医科大学空港国际医院项目中,充分应用BIM技术的可视化管理优势,帮助建设单位领导班子快速做出决策。例如,通过BIM技术三维模拟设计院平面表达,并加以性能可视化分析,从而加快方案决策过程;利用BIM模型,高效组织协调会,进行可视化交底;通过4D管理应用直观地反映整个建筑的施工进度,帮助项目管理人员合理制订施工计划、优化施工资源。

四、模型交付——提供完整的建筑物全局信息  

在项目完成后的移交环节,医院管理部门需要得到的不只是常规的设计图纸、竣工图纸,还需要正确反映真实的设备、材料安装使用情况,常用件、易损件等与运营维护相关的文档和资料。实际上,这些有用的信息都被淹没在不同种类的纸质文档中了,这不仅造成项目移交过程中可能出现的问题隐患,更重要的是需要物业管理部门在日后的运营过程中从头开始摸索建筑设备和设施的特性和工况。  

BIM模型能将建筑物空间信息和设备参数信息有机地整合起来,从而为业主获取完整的建筑物全局信息提供平台。通过BIM模型与施工过程的记录信息相关联,甚至能够实现包括隐蔽工程图像资料在内的全生命周期建筑信息集成,不仅为后续的物业管理带来便利,并且可以在未来进行翻新、改造、扩建过程中为业主及项目团队提供有效的历史信息,减少交付时间,降低风险。  

应用案例:  

在北京天坛医院项目中,通过将图纸与模型对接,可以快速查询指定构件的各专业图纸详细信息,包括不同版本的图纸、图纸修改单、设计变更洽商单、答疑文件等资料。同时,针对项目变更的1204条图纸,在图纸模块都进行了相应的申报状态的动态跟踪。利用图纸高级检索功能,可以在海量的图纸中,快速锁定相应图纸及其信息,原来需要2-3人1小时完成的任务,现在只需要在高级检索中输入条件即可查到,速度比传统模式相比快了数倍。

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图|天坛医院效果图  

五、医院运营管理——信息集成  

医院中的设备设施故障,尤其是与生命维持相关的设备设施发生故障,将会对患者生命安全带来巨大影响。因此,在医院使用期间,建筑物结构设施(如墙、楼板、屋顶等)和设备设施(如机械、电气、管道等)都需要及时维护。  

BIM模型结合运维管理系统可以充分发挥空间定位和数据记录的优势,合理制定维护计划,分配专人专项维护工作,以降低建筑物使用过程中突发状况的维修风险的次数。对一些重要设备还可以跟踪维护工作的历史记录,以便对设备的适用状态提前做出判断。  

应用案例:  

在上海市东方医院改扩建工程项目中,使用BIM建模技术创建建筑、结构、机电设备、装饰装修等各系统的模型,为最终的运维管理系统的建立提供原始的模型。在建模的基础上,添加初始的空间分配、维护维修计划和相关流程、BA监测和视频监控等信息内容,通过修复机电系统物理连接、自动生成机电系统逻辑结构、轻量化处理几何模型等步骤,最终形成建筑的BIM运维管理模型。通过构建面向运维的BIM模型,将工程设计、工程建造阶段积累的数据转化为结构化的运维知识库数据,为运维管理系统提供高效的服务。此外,项目明确要求相关系统的供应商提供运维系统可以使用的数据接口。通过BIM中的监测对象与BA中获取的监测数据匹配,实现对监测数据的采集、传输和显示。目前已实现医院资产管理系统、楼宇自动化系统、视频监控系统、能耗分项计量、报修服务系统、客流车流监控系统、医疗气体监控等运维信息系统与BIM的深度融合,并采用分布式存储技术实现建筑全生命期大数据的高效存储与便捷应用。

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图|医院设备维护系统  

六、资产和空间管理  

BIM中包含的大量建筑信息能够顺利导入现有的资产管理系统,这对于资产管理而言,大大减少了系统初始化在数据准备方面的时间及人力投入。此外由于传统的资产管理系统本身无法准确定位资产位置,通过BIM结合RFID的资产标签芯片还可以使资产在建筑物中的定位及相关参数信息一目了然,实现精确定位,快速查询。  

BIM不仅可以用于有效管理建筑设施及资产等资源,也可以帮助资产管理团队记录空间的使用情况,处理业主要求空间的变更请求,分析现有空间的使用情况,以及评估设备试用期间空间相关环境参数的变化情况。  

通过BIM模型结合空间追踪系统可以合理分配建筑物空间,追踪当前空间的使用情况,确保设施空间资源最大利用率,还能根据统计数据协助日后空间改造时的空间使用需求。  

应用案例:  

海南省肿瘤医院打造的非临床支持系统,实现了建筑与空间管理等多项功能,帮助医院的工作人员了解医院的资产和空间使用情况,方便管理,解决了以前医院后勤管理复杂的问题。基于该平台,医院工作人员可以主动发现问题并解决问题,提升了管理水平。

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七、结语  

BIM是建筑领域的信息化革命,它改变了建筑行业的生产和管理方式。随着医院建筑功能多样化、现代化,医院建设和运营管理技术要求不断提升,全数字化的设计、施工和运维管理都需要借助BIM实现。随着BIM技术的不断发展和成熟,其在医院建设和管理工作中将发挥更大的作用。


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