BIM技术在天津市海河医院改扩建项目机电安装工程中的应用

BIM技术在天津市海河医院改扩建项目机电安装工程中的应用

聂惠捷 吕领玉 郭 溪 李红宇

（中国建筑第八工程局有限公司华北分公司，天津，300450）

摘要：本文以天津市海河医院项目为例，结合项目的重难点，在设计、深化、实施阶段运用BIM技术，针对负压病房施工过程中机电管线安装施工过程中遇到的困难，通过设置不同风口位置进行气流组织模拟，选择最佳方案。

关键词：机电BIM；管综深化；负压病房；气流组织模拟；受力计算；C8BIM；三维交底

一、工程概况及重难点分析

本项目位于天津市津南区，是天津市最大的传染病医院。本次改扩建工程主要包括5个建筑单体，总建筑面积5.2万平方米，其中增建住院楼为中国北方最大的负压单体住院楼。

截止到目前为止已是海河医院第五次改扩建工程，工程既有部分管线，复核工作量大、机电专业多，协调配合难度大、负压隔离病房，气密性要求高等三大难点。

二、BIM应用配置

结合医疗类项目特点，针对本项目成立了9人的专项BIM小组。深化过程中严格执行BIM应用内部标准化文件，保证工作高效统一，针对工程的特点及难点，项目BIM团队科研攻关，归纳总结，形成5项BIM成果。

推行和围绕“2+3”的指导思路，应用红瓦大师平台协同建模，C8BIM平台协同项目管理，实行我司“全员、全过程、全专业”的三全BIM理念，以满足工程每个阶段对BIM应用的需求。

三、BIM实施应用阶段

3.1改造工程BIM应用

结合施工进度计划，将深化设计进度前置，在施工前解决项目疑难杂症。

运用三维扫描技术，快速分析原图纸与现状不同之处，新旧管线可视化，减少拆改，生成施工模型用于施工交底和现场动态管理。将现状数据与机电管线深化模型整合，提前检测机电各专业安装时是否与现有结构存在碰撞问题。

考虑到改造加固及梁的特点，采用了双向综合支架、三角支撑、落地支架等多种支架进行组合，避免对加固区域的破坏，节省钢材的同时，保证了支架强度和美观。

核对竣工图和现场的差异21处，整理汇总图纸问题近300条，管线回收利用节约成本5万元，缩短工期约40天。

3.2常规工程BIM应用

机电系统多，跟甲方、设计、精装单位反复协调，多次修改深化方案和精装造型，达到甲方满意的要求。

住院楼一层走廊宽度仅1.6米，涵盖14个机电系统，经过多方协调，允许管线穿入诊室，吊顶高度由2.2米提升至2.6米。

对地上走廊位置，我们充分考虑管线功能、支架形式、检修空间及穿管层等因素，选择最优方案进行深化，并运用Fuzor净高分析功能，辅助机电三维深化设计，满足业主对净高的要求。

手术室深化需要考虑吊塔支架影响，既要满足使用要求和手术室高度，又要考虑检修空间。对病房内进行灯光照明效果模拟，结合设计单位和甲方提出合理化建议，最终将冷色照明荧光灯更改为暖色照明灯。

根据深化完成后管道、风管阀门、风盘的安装位置变化，以及不同房型的检修需求，提资检修口共计1000余处。

根据BIM深化模型，出具二次结构预留洞图纸，配合现场土建施工，减少后期开洞，为确保围护结构气密性打下坚实基础，提升工程质量。

屋面深化时，利用BIM技术，复核风机选型参数，确保现场设备施工的顺利进行。并对屋面 设备基础重新优化排布，同类型设备集中排列，优化空间。优化屋面行人检修通道，在影响通行处设置钢爬梯。设置落地支架，并对支架进行受力校核，出具支吊架计算书、单专业施工平面图。

制冷机房深化时将集水器从楼梯处移至制冷机组旁，设备操作空间满足规范要求。深化时充分考虑设备检修空间，人员通行空间，及整体排布美观度确定排布方案。

3.3应用亮点

3.3.1提高综合天花机电末端点位一次安装合格率

医院吊顶覆盖面积达5万平方米，为保证装修吊顶质量，BIM团队建立专项沟通渠道，进行机电二次深化，避免一二次机电管线之间及吊顶龙骨碰撞，提高末端点位一次安装合格率。

结合精装图纸、装修效果、机电综合排布，出具详细的风口追位标注图纸。机电末端在满足间距规范要求的基础上均成排成线，整齐美观。

深化成果归纳总结出末端点位安装质量控制要点，将其标准化、制度化、规范化，纳入企业标准，在公司内推广使用。

3.3.2提高甲类传染病医院负压病房施工合格率

海河医院作为天津市定点呼吸科传染病医院，对病房负压梯度要求极高。控制房间气密性是负压病房使用功能的重要指标，因此，如何提高负压病房施工一次成型率，是本项目的重点。

如图所示，影响负压病房施工质量的关键制约因素有以下三点。

影响“压差梯度”的关键是房间气密性，通过召开负压专题设计图审会，确定了多项变更和深化内容，增加了围护结构气密性，确保负压效果实现。

通过对负压病房的气流组织及污染源扩散分析，辅助设计，制定了六种风口排布方案。利用软件对选定的风口形式下的气体流动轨迹进行分析，分析设计风口合理性。

对选定的不同风口形式下，患者床侧污染物分布进行分析，分析设计风口合理性。

对医生呼吸区污染物分布情况，分析设计风口合理性。

根据气流模拟结果、污染物质量分布以及项目特点，得出本项目应用方案4：顶送风单侧下排风的风口方案科学合理。进一步结合BIM对房间内机电管线综合排布，实现负压病房高效运行。

第四部分、应用总结

根据本项目制定的出图标准，出具各类图纸488张。

团队深化完成后，对机电排布方案进行详细的技术交底，定期追踪BIM落地情况，用云平台实时协调监督，保证BIM模型落地质量。

施工阶段全员全过程利用C8BIM平台把控施工质量与进度，随时随地利用互联网查看云模型，PC、网页、手机端各平台实时同步问题及问题视角，云平台储存项目资料，提高了各环节的沟通效率。

利用HDY水力计算软件，对空调系统送、排风量进行计算。分析深化后管路在阀门全开的情况下，空调机组的机外余压能否满足实际需求。计算空调系统中阀门开启度，模拟负压运行情况，节省负压调试工作量。

应用MagiCAD机电算量软件，以BIM精细化模型为工程量统计依据，快速导出机电深化后各个阶段的工程量。现场管理人员依据BIM工程算量结果，按照施工进度进行物资采购计划的编写，提高算量效率，节省采购成本。

对于支架辅材，进行了钢材量统计，结合一架一图出具钢材量表，为预算采购提供依据。

与业主及运维方一同制定BIM建模标准及设备族文件的建立标准。梳理各系统层级，确定录入信息的表格标准，完成各类设备的唯一编码。模型几何细度与信息深度满足后期运维要求，使得项目全过程资料的全部覆盖，辅助院方完成对模型运维的要求。

运维模型导入至I4U智慧医院平台，监测水泵和压力阀的实时状态如运行、离线、预警、报警和严重报警等。

负压病房施工成型率、机电末端点位安装合格率提升后，节约工期延误、管线拆改等费用共计约72.5万元。

作为天津市新冠肺炎定点治疗医院也是全国首个硬刚奥密克戎的医院，本工程被天津市卫健委、疫情防控指挥部列为疫情防控应急工程项目，政府、业主、社会各方关注度极高。得到了社会各界的高度评价，社会效益显著。

参考文献：

[1]冯昕，许钟麟，等.负压隔离病房气流组织效果的数值模拟及影响因素分析[J].建筑科学，2006,第001期.

[2]刘卫，张立，郭洁，等.BIM技术在机电综合管线安装工程中的应用[J].建筑节能(中英文)，2021，49 (1):145-150.

[3]陈文伟.BIM技术在大型医院项目机电安装施工中的应用 [J].建设科技， 2023,第001期

作者简介：聂惠捷，女，初级工程师，463891037@qq.com