某地国际机场急救中心项目中BIM应用案例赏析

2021年10月13日
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本案例以某机场急救中心项目为例,利用BIM技术对其进行精细化建模,建立参数化族库进行设计深化,通过施工动态模拟指导工作人员施工,旨在建立一套适合于医疗建筑工程的 BIM 管理体系,推动 BIM 技术在我国的深入发展。
项目背景
该急救中心用地位于某机场生活区北部,建设用地面积约 2.27 公顷,地上建筑面积约 1.6 万平方米。为适应快速发展的需要,加强应急医疗救护保障能力,拟对该急救中心进行改扩建,拆除车棚、血 透楼等现状建筑约 5568 平方米,新建病房急救和感染楼,总建筑面积 26923 平方米,其中地上 22579 平方米,地上 8 层,建筑最高点高度 38.6m。建成后,院内总地上建筑面积 34416 平方米,容积率 1.51,绿地率 30%。其效果图如图所示。
某地国际机场急救中心项目中BIM应用案例赏析
BIM应用内容
以该急救中心扩建工程为依托,结合医疗建筑项目建筑复杂、施工难度大的特点,针对国内大中型公 共建筑项目以及医疗卫生项目设计和管理中的难题,利用 BIM 技术,进行参数化建模,开发了医疗设备专 用族库。结合该急救中心项目,研究了 BIM 技术在施工阶段的具体应用,包括施工场地布置,施工进度模拟,管综碰撞深化等。
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1、基于 BIM 的参数化建模 
(1)参数化构件族库的开发 
该急救中心项目在建立 BIM 模型之前,首先需要建立参数化构件族库。由于在该项目中,大量构件类型及参数类别相似,为避免因图纸变更和工程改动造成的整个模型的修改和调整,推进工程进度和减少人力物力浪费,项目在建模过程中基于 BIM 技术的参数化特征,建立支持实时快捷修改的参数化专项构件族库。如果对族类型参数进行修改,这些修改将仅应用于使用该类型创建的所有图元实例。
参数化的定义及调整可快速建立或修改构件模型,从而有效实现数据库与模型的双向链接。基于该急救中心项目的需求,在 BIM 实施过程中,进行了族库标准的制定,包含尺寸、材质、密度、 造价等参数化数据,并开发了基于本项目的专项族库,包括系统族、标准构件族、内建族,如下图所示。急救中心项目中多为医疗设备族,我们安装现实设备进行专业族库的创建。
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参数化族库的建立在该急救中心项目中发挥了很好的应用效果。
1)将族导入相关的性能分析软件,得到相应的分析结果,利用可调节属性的族自动完成输入数据的 过程,大大降低性能分析周期,提高设计效率。
2)在项目中利用族文件,进行三维环境中的碰撞试验,显著减少由此产生的变更单,降低了由于施 工协调造成的成本增加和工期延误。
 3)通过族与施工过程的记录信息相关联,与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,提高运维效率,降低风险。
(2)整体模型建立 
传统的建模方式是根据工程需要,在 CAD 等二维建模软件中依次创建构件柱、构件梁、构件墙、构 件板、构件屋顶等基本构件,每个构件都需手动添加,并且在构件中不包括参数(几何、材料、成本等) 信息。建模工作完成后,由于缺乏三维形象化图形,对后期施工人员的想象力与专业技能要求较高,易影响施工进度与质量。该急救中心项目实现了基于 BIM 的参数化建模。建模流程为如图所示。
某地国际机场急救中心项目中BIM应用案例赏析
该急救中心基于 BIM 技术建立的参数化模型,建筑BIM模型、结构BIM模型、机电BIM模型、各专业模型整合分为如下图所示。
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2、基于 BIM 的施工场地布置 
由于该急救中心项目施工结构复杂,施工难度大,施工前对材料堆放和大型施工设备的布置,合理分区尤为重要。在项目中利用 BIM 技术进行三维可视化立体施工规划,可以避免施工中不必要的问题。
如材料堆放空间不够或布置不合理造成场地浪费、交通无法满足构件运输空间要求、起重吊装等大型设备操作预留空间不能满足施工安全要求、焊接及切割等分区不合理造成对办公及休息区甚至周边居民生活的不良影响等。
基于建好的急救中心整体结构 BIM 模型,可以对施工现场进行三维合理规划,使平面布置紧凑合理, 尽量避免占用施工场地,同时做到场容整洁、道路畅通;可以合理安排库房、加工工地和生活区等位置, 解决现场场地划分问题;通过与业主的可视化沟通协调,对施工场地进行优化,选择最优施工路线,符合防火安全及文明施工要求。BIM 模拟施工场地布置如图所示
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3、基于 BIM 的可视化施工进度模拟 
在该急救中心项目实际实施过程中,由于施工环境及现场较复杂,施工人员专业素质不统一,故信息沟通不对称现象常有发生,易造成施工错误或延期。为寻找最优的施工方案,该急救中心项目采用基于 BIM 的施工过程及进度可视化模拟。通过将 BIM 与施工进度计划相链接,将空间信息与时间信息整合在 一个可视的 4D 模型中,可以直观、精确地反映整个建筑的施工过程,真正做到前期指导施工、过程把控 施工、结果校核施工,实现项目的精细化管理。
实现施工模拟的过程就是将 Project 计划进度表、BIM 三维模型与 Navisworks 施工动态模拟软件进行 链接,制定构件运动路径和构件属性信息,并与时间维度相结合的过程,其施工进度模拟及控制流程如图所示。
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4、基于 BIM 的管线综合碰撞与深化设计 
该机场急救中心项目走廊内的管道种类繁多,包括给排水管、送风风管、回风风管、排烟风管、强弱 电桥架、消火栓水管、自动喷淋水管、医用气体管道、洁净风管、空调水管与冷凝水管等管线。机房内管道规格较大,且需要与机电设备进行连接。水、暖、电、等各种管线错综复杂,各预制构件搭接处钢筋密 集交错,如在施工中发现各种管线、预制构件搭接发生碰撞,将给施工现场的各种管线施工、预埋和现场 预制构件的吊装带来极大的困难。
针对该急救中心项目的复杂性,运用 BIM 技术进行建模与整合,根据检测任务的需要,选择系统内 不同的模型构件、类型或范围,对待检模型进行内部碰撞检测,导出碰撞报告,进行类别筛选分类。利用 BIM 模型的三维可视化查找机电内的碰撞问题。通过优化管线排布解决碰撞问题并可指导现场施工,提高 工程质量,减少材料的浪费。进行机电专业的碰撞检查,将碰撞问题分类筛选并生成详细的碰撞报告。部分碰撞问题和BIM 模型管线优化前后对比分别如下图所示。
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