医院建设项目是一类主要由政府主导的特殊公共建筑, 对社会影响大, 同时专业性强, 建设工艺复杂、涉及专业工种多、建设管理难度大。据统计, 大型医院的管线可达40余种。传统的设计、建造、运维的管理模式和技术手段在应对医院建设项目时出现了不适应。有研究表明, 在复杂项目中, 建设成本在全寿命周期成本中只占很小的一部分, 项目投运后的检修运维成本则会占到全寿命周期成本中的绝大部分。所以, 全生命周期管理对于医院类建设项目意义重大。为了提升医院项目建设管理水平, 需要借助技术的升级来辅助项目管控。

　　 在我国, 最初主要应用在项目设计阶段, 实现方案优化、专业协同等功能。随着BIM理论的成熟及应用, BIM在运维阶段以及全寿命周期管理也表现出显著的价值。BIM技术提高项目管理水平、精益化程度和企业的市场竞争能力, 逐渐被业界所认可, 目前国内已有许多成功应用BIM的案例。

　　 结合实际、设计数字化交付进行研究分析, 在医院建设项目设计过程中引入建筑信息模型的方法, 有利于对医院设计进行更为集约化和详细的设计, 促进医院建筑的信息化和现代化发展。BIM在国外医院建设项目中应用范围较广, 应用范围逐步从设计阶段扩展到项目全生命周期各个阶段。在设计阶段引入BIM进行方案优化, 在施工阶段应用BIM技术加强各方之间的参与协作。Kristen Parrish提出BIM有助于医疗建筑的可持续性发展, 在交付过程中有助于空间设计, 在运营阶段能够改善能量管理、设备更新管理。美国马里兰大学医院等开始探索BIM在全寿命周期的应用。目前我国在医院建设项目中应用BIM大部分集中在设计阶段, 涉及到的功能有碰撞检测和管线优化排布、专业协同以及深化设计等方面。在施工阶段, 研究和应用主要是施工方案模拟方面。因为医院项目的独特性——管线结构复杂, 医疗建筑“机电安装”也一直是一个重要的研究课题, 但总的来说BIM应用比较单一。

　　 医院建设项目不同于一般公共建筑项目, 其工艺性强, 特殊功能需求多, 对物流、净化、流线等要求很高, 对建筑装饰材料的要求也很具体, 对建设环境空间要求更为严格。结合最新版《上海市建筑信息模型技术应用指南》, 对医院建设项目各阶段中的BIM基本应用点及工具软件做了总结, 详见表1。

　　 上海市第一人民医院改扩建项目项目基地位于虹口区武进路86号地块 (原虹口高级中学) , 利用原上海虹口高级中学校址, 改扩建一栋集急诊、急救、手术、住院、办公等功能于一体的综合楼。项目东起九龙路、北至哈尔滨路, 西侧紧邻市级文保单位消防站, 南侧隔武进路与第一人民医院老院区比邻, 总用地面积约8320平方米, 总建筑面积47735平方米, 高层主楼 (A楼) 15层, 建筑高度61.6米, 裙房5层, 建筑高度22米, 保留建筑 (B楼) 4层, 建筑高度16.4米。

　　 第一人民医院改扩建项目位于城市繁华地区, 周边环境复杂、人口稠密, 可供施工的场地非常狭小。同时, 作为改扩建项目, 既要建设新的建筑, 又要对已有建筑进行改造, 协调难度大。针对这些问题, 建设单位决定引入BIM技术, 实行项目全生命周期管理。

　　 根据项目的相关立项信息与周边环境数据参数, 建立BIM参数模型。设计阶段的可变性最大, 投入成本较低, 但对项目后期影响最大。在第一人民医院改扩建项目中, 为了保留原虹口中学部分历史老建筑, 对建设规模、投资、功能流线等内容都重新做出了调整, 并利用BIM进行方案展示。同时, 由于BIM建模对项目的材料、设备及施工工艺等都有较确定的定义, 建设单位在早期对项目成本有了大致的估算。

　　 施工总承包单位进场后, 首先由BIM咨询单位将设计阶段的BIM模型进行移交, 然后由施工总承包单位的技术部门进行项目进场施工BIM模型构建。譬如:三维场地布置模型, 提前规划并协调各个分包及劳务队的材料堆放与加工用地、解决了施工现场场地狭小、分包协调困难的问题。

　　 通过施工模拟, 对医院一些专业性较强、后续特殊部分施工工序进行模拟 (如本工程地下室逆作法施工模拟) , 让施工人员和管理人员可以非常直观地把握施工过程, 并且发现和消除施工中可能存在的安全技术缺陷。

　　 若出现设计变更, 项目部在收到设计变更单的第一时间, 不仅要对分包单位进行施工变更交底, 同时还应根据设计变更单内容以及施工内容, 修改和更新原有的建筑、结构模型, 保证施工过程中使用的模型与最新版本图纸相符合。另外, 应保留原有版本的模型, 便于以后工作中的核对与复验。

　　 针对医院建设项目的独特性, 针对BIM应用的以下方面进行详细分析:

　　 医疗建筑中设备工程复杂, 除水、暖、电、空调、消防等基本民用建筑管线, 还存在医疗气体、智能系统、污洗消毒等管线系统。据统计, 大型医院的管线可达40余种。管线布设不仅关系到医院的设备效率、安全卫生, 还对内部空间、建筑形象以及医疗资源等许多方面产生影响。

　　 本项目碰撞检查存在于机电各专业内部、各专业之间、机电专业与结构之间。通过冲突检测及管线综合形成优化报告, 完成各种管线布设与建筑、结构平面布置和竖向高程相协调的三维协同设计工作, 避免空间冲突。各建设单位确认后调整模型, 同建设单位协调后确定优化方案。

　　 竖向净高分析的主要目的是基于各专业模型, 优化机电管线排布方案, 对建筑物最终的竖向设计空间分析, 给出最优的净空高度。利用BIM软件技术手段, 确定需要净空优化的关键部位, 在不发生碰撞的基础上, 调整各专业的管线排布模型, 最大化提升净空高度, 通过内部动线分析与模拟、内部空间分析与模拟实现绿色环保、人性化和智能化管理等, 如图1所示。

　　 在医院的使用生命周期内, 大部分医院都不可避免地存在着扩张规模和改善医疗环境的需求, 因此经常会有空间变化。BIM不仅可以用于有效管理建筑设施及资产等资源, 也可以帮助医院管理团队记录空间的使用情况, 处理最终用户要求空间变更的请求。分析现有空间的使用情况, 合理分配医院空间, 确保空间资源的最大利用率。

　　 保留下来的设计阶段资料、施工阶段数据与BIM模型中相关设施、设备等对象进行关联, 建立运维模型, 方便医院后期的运行和管理。

　　 在第一人民医院改扩建的过程中, 结合BIM建立了运维系统。第一人民医院改扩建项目基于BIM的后勤运维管理系统是基于3DGIS导入建筑各专业BIM模型, 将三维BIM模型和空间地理位置和属性信息无缝、无损地集成, 实现了从室外到室内、从地上到地下的浏览。管理者通过鼠标点击中键可以从任意角度和高度对项目周边道路管线、建筑环境、站内布置、设施设备等流畅地进行三维地形、三维模型、管线和设施设备的浏览和漫游。同时, 交付的BIM运维模型支持选中BIM构件 (假定为故障构件) , 能够快速定位/查询与该构件直接连接的上下游构件信息, 以及在逻辑上的关节点构件 (如开关、控制阀门等) , 称之为:BIM构件关联技术。在BIM构件关联技术的支撑下, 有利于快速、高效地进行设施管理, 确定故障影响范围、排除设施 (备) 故障, 以及支持备品质量、数量、采购预算、成本分析等应用。

　　 第一人民医院改扩建项目充分证实了BIM技术在医院建设项目中的应用价值。通过BIM可视化功能, 达到了在保留历史建筑的基础之上充分实现项目功能需求, 同时极大地节约了成本。仅设计内墙厚度优化这一项, 节省的投资大约37万元。在施工阶段, 通过利用BIM技术, 绝大部分工序 (包括五轴搅拌桩、地下连续墙等) 都比计划要提前。同时, 上海市第一人民医院改扩建项目在安全文明施工方面也获得了很多荣誉, 如上海市重大工程文明示范工地等。

　　 医院后期功能要求高, 所以在医院前期建设过程中就要充分考虑到后期医疗服务的需求。BIM在工程建设方面的应用中已经展现出巨大的优势, 通过信息集成, 协同各专业工作, 同时做到各阶段之间信息传递和共享。其高度可视化功能让各方在项目前期就可以对方案进行模拟和决策, 能极大地满足后期医疗和运维管理的需求。由于保留了项目全生命周期的设备和构件信息, 对后期检修和设备更新等工作也大有裨益。

　　 本文以上海市第一人民医院改扩建项目工程为例, 介绍了BIM技术在全生命周期中的应用, 对医院建设项目实际运用BIM技术进行项目管理具有一定的借鉴作用。但本文也存在不足之处, 对于运用BIM技术后项目的组织模式、具体怎样实施缺乏深入的讨论。此外, 随着BIM技术、建造技术、互联网、物联网以及大数据等技术的飞速发展, 可以预见, BIM技术与医疗工艺、绿色医院的结合应用, 以及BIM技术和虚拟现实、人工智能等技术的结合也是未来发展和研究的方向。