《全国医院后勤优秀论文奖》参评论文，作者：盐城市大丰人民医院柏正群、张志勇、蔡同庆。

    【摘要】随着社会经济的快速发展，我国的民众对于医院环境的要求日益的提高，一个医院建设规模也不断地扩大，功能也日趋庞杂，我国医院建设面临能耗也越来越高，粗放的节能措施未达到效果、节能软件可用性差、建造质量不佳等实践难题，除了传统的节能计算和设计措施，还需要一种新的、更有效的精确解决方案，新技术和新理论对医院建设十分必要。基于建筑信息模型(BIM)技术和医院建设评价标准研究,分析BIM技术的应用三维设计的优点,并提出了医院建筑设计的BIM应用点，以确保医院最大的节约能源、土地、节水，材料节省提供分析手段和方法,可以在医院建筑设计阶段起着重要的作用。

    【关键词】医院建筑BIM技术研究

    一、引言

    《“健康中国2030”规划纲要》于2016年颁布实施，其中提出了“提供优质高效的医疗服务”的目标。在实现其战略目标的进程中，医院建设是重要内容之一。根据国家卫计委分析研究，预计在未来5年内，全国范围将需新增150万张床位，相应地，投资数千亿元建设大约1.5亿平方米的各类医院。与此同时，《医院建筑评价标准》（GB／T51153—2015）于2016年颁布实施，该标准定义“医院建筑”，是指在建筑的全生命周期内，在保证医疗流程的前提条件下，最大限度地节能、节地、节水、节材，保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的医院建筑。

    建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）是以三维数字技术为基础，集成建筑工程信息的数据模型。基于BIM技术的可视化、参数化和可模拟性等特点，可以为医院建筑的设计提供有力的支撑作用。

    二、基于BIM设计的优势

    2.1三维设计解放思维

    基于BIM三维建模的设计，使得设计师直接应用BIM建模软件进行设计工作，非常直观，所想即所建。与传统的基于CAD的设计相比，其设计流程为：建筑师的构思创作→二维图形→二维图纸和三维效果，显然减少了“由抽象的二维到形象的三维”转化过程，从而解放思维、提高设计效率。

    2.2可视化成果利于沟通

    基于BIM的三维建模设计大大促进了设计沟通效率，主要体现在设计师与业主的沟通、设计师与施工工程师等参建人员的沟通。尤其是医院的各使用部门和科室人员，大多数为非建筑类专业人员，BIM成果的具体形象、细节逼真，非常直观地展示最终建成的空间，减少了设计成果信息传递的错误，可以减少沟通次数和时间，达到高效推进设计工作的目的。

    2.3改善设计流程

    传统的设计流程：方案设计→扩初设计→施工图设计→深化设计。随着设计的不断深化，有时会推翻最初的方案设计成果，导致重新设计，尤其出现施工阶段的设计变更，将会造成工料机等资源的浪费。基于BIM的设计，在方案设计阶段，有很多细节提前介入，例如医疗设备、医疗管线、医疗家具等内容可以提前进行初步布置，在BIM三维模型的展示成果中，提前发现二维图纸中不易发现的问题，改善设计流程，避免重新设计，避免后期的设计变更，减少工程建设的损失，节约投资成本（见图1）。

    2.4数据集成并联动

    BIM三维模型的信息量巨大，既包括几何信息，也包括非几何信息，工程项目建设的相关信息都可以集成到统一的BIM模型之中。在设计过程或者施工过程中，若对模型进行修改，则相关联的构件或其他专业都可能产生联动反应，从而保持了图纸的一致性和协同性，可以省去了人工逐一修改多份图纸的情况，尤其是在医院建筑中，普通管线与医用专业管线多达40种以上，由于设计修改而产生的图纸变化较大，因此引发的图纸修改量很大。基于BIM三维设计，数据集成可以节省人力物力。同时BIM模型中可以准确生成医院楼宇建筑总面积、楼板面积、科室净面积、墙梁板柱等工程量明细表，非常有利于建筑师核算相关的建筑指标、可持续性建筑材料使用率、绿化率和成本估算。当指标超限后，方便调整，快速高效地实现绿化设计。

    2.5BIM具有可模拟性

    通过应用核心建模软件构建各专业BIM三维模型后，可以采用其他各种分析软件进行医院建筑的性能模拟，例如消防疏散模拟、建筑物理(声、光、热、气流)性能模拟，从而可以参数化地分析医院建筑在使用过程的品质，将定性分析与定量分析有机地结合到一起，模拟分析真实情境下医院建筑运营的状况，从而优化设计，达到医院建筑的标准。

    2.6全生命周期内共享数据

    BIM三维设计的模型，通过增加、修改、补充相关信息，可以延续应用于施工阶段和运营维护阶段。在医院建筑工程项目的全生命周期共享数据，能够产生二维设计所不具有的价值。尤其在漫长的运维阶段，可以为医院设备设施日常维护、专业检修、大修、改扩修等工作准确地提供相关信息。

    三、医院设计的BIM应用点

    3.1BIM模型的构建

    应用Revit软件构建医院建筑的各专业模型，主要包括建筑专业、结构专业、水暖电专业、各类医用设备专业、市政专业、绿化专业等等。而且随着设计的不断深入，经历方案设计阶段、扩初设计阶段和施工图设计阶段，BIM模型的深度不断增加、补充各类信息，为设计过程中进行各类模拟分析奠定良好的基础。

    3.2场地分析

    通过构建场地BIM模型，其内容包括医院建筑周边道路、地形、地貌、景观绿化等。进行设计过程基于BIM的交通模拟和绿化率等指标分析，并可对照《医院建筑评价标准》相关条文，保证医院建筑场地的优化和土地的合理使用，采用合理的平均用地面积、医院建筑容积率、绿地率和地下空间利用率，并且优化设计停车场设置、场地与公共交通的联系、急救车通道等设计内容，使得对应的评价标准“评分项”获得较好的得分。

    3.3建筑性能分析

    将BIM三维设计的模型导入专业的建筑使用性能分析软件，或者在专业的分析软件中构建相关的BIM模型，进行医院建筑的日照、通风、采光、噪声、能耗等物理性能模拟分析。将分析结果与《医院建筑评价标准》相关条文对照，满足评价标准中所规定的规划布局，利于自然通风和自然采光、照明设计，避免光污染、场地内环境噪声控制、降低热岛强度、水暖电能耗控制等设计要求。

    3.4建筑设备选型分析

    对医院建筑内部的医用气体设备、大型医疗专业设备、空调机组、各类洁污电梯等设备进行设计选型，基于BIM模型进行空间布置分析和能耗性能分析，选择合理的功能参数，从而保证符合《医院建筑评价标准》中的相关指标要求。主要包括房间照明功能功率密度值、建筑设备系统节能运行措施、设备能效指标、能耗降低指标、可再生能源设备和水资源充分利用相关设备的选择等评价内容。

    3.5净空分析

    通过将医院建筑的建筑专业BIM模型、结构专业BIM模型与动力、空调、给排水、强弱电、医用气体等多专业的BIM模型进行“合模”处理，在无碰撞的前提条件下，采用计算机软件分析医院建筑的各个功能区域实际净空高度。保证医院运营使用过程中安全可靠、方便通行，符合《医院建筑评价标准》中人性化设计的指标要求。

    3.6碰撞检测与管线综合

    在医院建筑的BIM三维设计过程中，各专业的管线布置非常复杂，不仅要考虑常规的给排水、强弱电、供热通风、消防，还要考虑医用气体和设备设施，诸如氧气、二氧化碳、氮气等气体管线、气动物流、轨道物流和智能物流等排布。就需要应用BIM软件进行自动检测，检查各专业管线之间的碰撞问题、管线与建筑结构之间的碰撞问题，这类碰撞现象通常称之为“硬碰撞”;还有一些考虑安装、维修、保温、安全操作等需求的间距不够现象，此类称之为“软碰撞”。应用BIM技术的碰撞检测，进行管线综合和管线优化，从而减少施工阶段和运营阶段对管线的变更和拆改，节约材料、节约成本，从而符合《医院建筑评价标准》中“节材和材料资源利用”的指标要求。

    3.7模拟仿真漫游

    基于BIM技术的可视化功能，应用BIM软件模拟医院建筑的三维空间和场景，尤其是手术室、医疗检验室、医用试验室等特殊空间，通过动画漫游、虚拟现实(VR)等措施，进行空间体验和分析研究，从而优化设计，包括室内医用设备、医用家具、装饰装修等设计内容的完善，从而符合《医院建筑评价标准》中“室内环境质量”的相关要求。

    3.8医疗流程的仿真及优化

    在应用BIM进行三维设计的过程中，充分应用BIM可以参数化仿真的优点，进行一级、二级和三级医疗流程的仿真模拟，从而优化医院建筑的相关设计。主要优化医院院区内建筑之间、医院建筑内医疗功能单元之间、医院建筑内各房间内，3个层面的布局问题，从而保证医疗流线合理、洁污分流、医患分流、高效便捷等实用功能，防止运营过程中，不断地拆除和修改墙体的分隔，造成材料浪费和各类资源浪费，从而符合《医院建筑评价标准》中所要求的“全寿命周期内使用”。

    3.9安全运营模拟分析

    医院建筑是人员密集的公共建筑，安全运营中重中之重的大事。在医院建筑的三维设计阶段，基于BIM进行消防疏散模拟、危险源排查模拟分析等工作，可以事先消除安全隐患。保证医院建筑的各个空间安全畅通。并且基于BIM三维分析，加强医院感控的管理，合理布置污染源，使得污浊气体不在院区内滞留，从而保证医院建筑的卫生安全。

    四、结语

    由于医院是治愈病患的公共场所，社会影响性更大更广，因此在建筑设计方面，对人性化和比其他类型的公共建筑要求更高，在医院建筑的设计阶段应用BIM技术，这是医院建筑设计的必然选择。通过三维建模和合理“用模”，可以实现医院建筑最大限度地节能、节地、节水、节材，并且保护环境、生态自然、减少污染，符合《医院建筑评价标准》的相关要求。

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