BIM技術在醫院建筑設計階段的應用策略

張輝

湖南省建筑設計院集團股份有限公司 湖南 長沙 410000

當前工程建設行業設計和建設工作中逐漸從傳統二維設計模式向BIM數字化模式轉變，BIM技術指的是利用計算機作為技術輔助形成的新的技術形式，可以形成集成型的信息化建筑模式。提升建筑工程的設計能力，保證建筑施工質量，有效降低設計風險。醫院建筑結構一般為大型建筑群，內部結構復雜。在建筑設計中需要兼顧節能降耗綠色建筑理念。因此在建筑的設計階段，要針對建筑施工中的能耗以及原料等因素進行綜合考量，加強設計優化。

1 BIM技術在醫院建筑設計中的應用優勢

BIM技術是一種應用于建筑設計的信息化模型，可以針對建筑設計形成3D數字模式化，更直觀的觀看設計內容。簡單來說就是通過模擬技術對建筑進行虛擬化，模仿整個施工過程，包括設計、施工、維護等，實現對建設工程的動態化、可視化管理的模式。從BIM技術的應用情況來看，具有如下優勢作用。

1.1 BIM技術的可視化

建筑項目傳統設計工作中，最開始的設計圖紙是設計人員手繪完成，后來計算機技術的發展開始出現CAD技術，可以更直觀的展現施工設計圖紙的規格，保證設計的精準性[1]。但是相對于整個建筑結構來說，仍然不夠直觀，可以用于確定施工方案，但是數據方面仍然不夠完善。BIM技術具有可視化特點，并保證數據的精密性，能夠為建筑設計工作提供更直觀的設計模型，有利于設計人員針對設計項目的交流，而且有利于及時發現設計中的不足之處，在初期及時改進。

1.2 BIM技術的協調性

建筑項目工程設計工作開展中，涉及到比較多的部門和工種，需要做好各方面的協調，才可以保證工作順利開展。同時在設計階段也需要各部門的參與，從不同的角度保證設計的完善性，傳統設計工作中，要求各部門代表聚集在一起共同商議設計，這種情況下不僅會耗費大量的人力，同時也會導致設計圖紙更改難度大。BIM技術的應用可以將所有部門參與人員整合到一個平臺，各專業人員都可以看到其他專業的設計信息建議，設計人員結合各部門的建議和工程需要更改設計，避免后期施工中出現專業間的沖突或者造成施工碰撞等。

1.3 BIM技術的模擬性

建筑項目工程施工中，施工前可以對施工模型進行模擬，及時發現設計中存在的問題并及時修訂。模型的構建中形成大量的物理信息，對方案的可行性進行測定。避免設計中出現隨意或者不確定的因素內容，防止造成設計偏差問題。使設計方案的選擇可以更理性、更高效，避免設計方案浪費。

2 醫院建筑的特點

2.1 當前醫院建筑設計的現狀

從我國當前醫院建筑設計情況來看，醫院設計的研究起步晚，在建筑研究和創新方面不足，導致醫院的設計理念和形式落后。同時醫院在醫療設備和醫療技術的高速發展狀態下，建筑設計的情況無法滿足設計要求。此外，當前醫療機構的患者人數增多，對醫院設施的需求量擴大，原有的建筑結構已經無法滿足醫療需求，需要進一步擴大規模[2]。最后綠色建筑是當前建筑行業發展的主流趨勢，同時建筑技術和方法都不斷創新，需要醫院的建筑結構向綠色化發展。

2.2 醫院醫療建筑的特殊性

醫院建筑設計中需要考慮建筑的特殊性，能夠滿足醫療建筑的綠色性和高效性特點。首先，醫院建筑需要全天候24小時運行。醫院是救死扶傷的場所，為了保證隨時為患者服務，需要全天候運轉。其次，醫院建筑結構具有多功能特點。醫院的醫療服務呈現多元化，要結合當前醫療設施和技術，實現建筑結構的創新。最后，醫院的服務對象面對的是具有身體疾病的患者以及醫護人員、新生兒等，因此醫院的環境要保證舒適性。

2.3 醫院建筑結構強調綠色性

醫院建筑結構設計中要尊重綠色建筑理念，保證建筑的整個周期都能夠實現節約資源、降低污染和保護環境的目的，實現人與自然的和諧相處。同時綠色建筑要保證建筑的安全性、健康性和耐久性，符合節能、節水要求。在建筑的全生命周期內，盡可能的節約資源，合理使用建筑空間和自然環境。

3 醫院建筑設計中的問題分析

3.1 管理問題

醫院建筑設計開始前需要經過多種手續的審批和實地調研工作。并針對建筑中涉及到的各個專業進行設計溝通，關系到的內容多，任務重，因此容易造成溝通不及時、信息傳遞失誤以及重復工作等方面的問題[3]。影響設計工作開展效率，不利于設計工作質量控制。

3.2 圖紙設計問題

醫院建筑設計工作開展中，需要院方人員的參與，但是院方人員往往只從醫療需要方面考量，不懂建筑的專業知識。建筑設計中臨床參與人員包括醫療、護理、采購以及院感等多個部門。此外，醫院建筑設計的特殊性導致參與設計方眾多，不同人員的設計水平和設計能力不同，容易導致設計圖紙出現矛盾問題，影響后期施工。建筑設計中還需要結合醫院的設備情況進行優化，保證預留基礎條件的準確性。如果溝通不暢，極容易導致預留條件出現偏差，影響后期施工和使用。最后，當前醫院建筑中強調節能降耗，但是部分建筑設計人員對節能理念的認知有限，導致建筑設計無法達到綠色節能的效果。

4 BIM技術在醫院建筑設計中的應用策略

4.1 BIM技術有利于優化建筑設計思想

BIM技術在醫院建筑設計中的應用，可以擺脫傳統建筑設計的理念，整合傳統二維設計中的平面、剖面設計模式，形成三維設計影像。結合建筑設計的各項條件以及參數等形成虛擬的建筑模式，在設計中可以結合具體的模型進行探討。將傳統抽象化、平面化的設計模式，轉化為具象的、可控的設計模型，使設計內容更加具體[4]。仿真模擬的形式可以使數據更清晰，滿足建筑的精神和物質要求，避免后期反復更改造成施工材料和能源的浪費。此外，還可以在建筑的設計初期，利用BIM技術完成醫院建筑的功能評估和能耗模擬，更好的解決問題，達到節能的效果。

4.2 BIM技術的管線綜合與碰撞檢測

BIM三維設計在醫院建筑中的應用，可以對各種管線布設進行提前考量。醫院的特殊性，使建筑施工中需要布置和鋪設多種專業管線，這些管線的結構比較復雜，包括電路、供暖、通風、給排水以及醫療服務中的各種線路等。比如氧氣供應管路、軌道物流等。錯綜復雜的管理如果設計中不能做好布設，后期極容易出現管理碰撞問題，這也是建筑中比較常見的問題。BIM技術的應用可以對管線結構和布設位置進行全面檢測，直觀的觀察建筑管線間是否存在碰撞情況。除了管線間明顯的穿插碰撞之外，還有管線間的軟碰撞問題，比如管線間的距離過小，導致后期的管道保溫、維修等工作無法安全操作等情況。BIM檢測技術可以對這些管線的碰撞情況進行檢測，實現管線結構和排布的優化，降低后期管線的拆改和變更，實現節約能源、材料的作用。

4.3 BIM技術優化建筑的空間布局

BIM技術在醫院建筑設計中的應用，對建筑空間設計和規劃具有重要作用。建筑空間規劃是建筑結構設計的核心點和關鍵點，可以在很多方面形成更強大的建筑效果。具體可以表現在以下幾個方面：第一，可以結合醫院建筑的地形結構合理設計建筑模型，通過與3D以及地圖軟件的應用，實現對建筑位置地形的全方位解析，了解建筑位置地形的原有結構形式，以及地形對建筑施工帶來的不良影響等。BIM技術可以與ECOTECT技術結合，形成更優化的風環境結構效果，可以結合風向確定建筑的外部結構，降低風向影響，避免后期建筑應用中存在隱患。同時還可以結合風環境情況設計建筑內部結構，合理利用風環境能源降低醫院建筑結構后期的耗能。

4.4 BIM技術在模型結構設計的應用

BIM技術在醫院建筑設計中的應用，可以結合建筑設計模型和建筑構建方面形成更合理的設計效果，保證建筑模型設計的科學性、有效性，避免后期建筑施工中出現不合理的問題，導致建筑存在缺陷性。BIM技術在建筑模型中的應用，能夠反映出建筑設計中各個方面的問題，包括建筑的采光、通風等情況[5]。設計人員可以根據模擬的情況做出設計更改，提升設計人員的糾錯意識。通過通風以及采光最大化的設計方式，避免后期施工中暖氣以及光源等方面電器的應用，達到節能降耗的效果。比如可以利用REVTIT模型，這種模型與傳統二維模型不同，有利于為設計人員的設計工作提供更強大的掌控能力，保證建筑后期的應用效率。比如，建筑工程完成后，確定門窗結構，不僅是建筑門窗的位置，還包括具體的尺寸、建構節點、保溫系數等內容。并以此為基礎設計建筑的隔熱保溫設施和裝飾，保證建筑物內部的溫度與濕度滿足建筑要求，降低后期施工和應用中造成資源浪費。

4.5 模擬仿真設計漫游

BIM技術的可視化特點對建筑設計工作開展具有巨大的優勢作用，可以利用BIM技術形成更立體化的建模。醫院建筑與其他建筑具有較大的區別，建筑內部的結構更復雜，功能性更強。比如醫院建設中需要建設手術室、實驗室等，這些設施的建設要從多個層面進行評估和優化，達到醫院建筑要求和室內環境管理標準。BIM技術的建?？梢詫︶t院的安全設施進行模擬，包括建筑的消防安全疏散源，各種危險源等，有效消除建筑結構中的安全隱患，保證醫院各種安全管道間的通暢性。此外，還可以對醫院的排氣管道進行全面管理，保證可以及時將醫院內部的污濁氣體排出，提升內部衛生能力。

4.6 BIM技術在數字化交付中的應用

醫院建筑施工中，建筑的運行管理尤為重要，直接關系著建筑的建設質量和收益，為了保證建筑空間以及設施設置的合理性，可以充分利用信息技術，在設計中保證建筑以及設施的最高周轉率，提升建筑空間與設施的使用效益。醫院需要保留建筑設計項目的施工圖紙，作為存檔，以便之后查閱。但是建設設計圖紙的技術性比較高，主要的應用對象為施工人員。一般管理人員能力有限，難以識別圖紙的內容。同時二維圖紙中的管線結構、建筑構造等都具有立體性，對管理人員的立體思維要求高。同時部分原圖紙設計存在碰撞和沖突的位置在施工中會整改、優化，圖紙也需要進行更改，但是這些問題無法在施工圖紙中準確反映，導致后期的維護、運營等都存在一定的難度。BIM技術的應用可以將建筑設計文檔形成數字化的結構形式，立體化的設計模式有利于后期管理人員的查閱，此外更改的痕跡可以準確、直觀標記，不會影響后期的查閱。

5 BIM技術在醫院建筑設計中的控制要點

5.1 智能化方面的設計控制

在醫療技術的快速發展下，醫療工作開展中增加了大量的智能化設備，為人們就醫提供方便。不需要分散排隊掛號，可以利用智能化管理系統完成就診的預約，保證就醫和取藥時間的合理性，縮短患者就醫時間。因此在醫院建筑設計中需要保證綜合布線的智能化。同時綜合考量建筑中的智能化系統分布問題，針對醫療建筑設計的技術應用需求進行精準把握。智能化系統中需要大量的弱電，因此在建筑設計中要做好對建筑設計與電氣設計的緊密配合。避免設計不合理影響后期的智能化設備應用。此外，大量機械設備涉及到后期的維護問題，因此建筑設計還需要考慮后期使用，預留充足的空間，并合理分配智能化管線位置。

5.2 節能方面的設計控制

醫療建筑施工中，生態節能也是當前建筑改革的重要一環。當前部分大型醫療建筑設計中為了追求立面的設計效果，會采用玻璃幕墻的建筑模式。但是這種設計方式難以保證建筑內部的通風和保溫效果。需要另外設置空調系統，這種情況下不僅不利于室內環境的調節，還會浪費大量的能源。醫療建筑本身具有特殊性，在建筑中必須要綜合考量各種自然因素，包括通風和采光問題。保證室內的清潔性，減少機械的耗能，控制運營成本。

5.3 交通方面的設計控制

醫院建筑設計中也包括室外的設計內容，主要指的是交通的設計。醫院交通流中主要為人流和車流兩個部分。當前大部分醫院中人流量和車流量都比較高，如果不能設置分流的方式，極容易導致安全事故，同時造成交通環境的惡化。針對這種情況需要結合醫院的人流量，做好交通的平面設計。合理設計交通的出入口位置，并采用分設的方式。同時門診與住院部的車流量也需要單獨設置，避免交叉影響交通運行效果。大型醫療機構建筑設計中，停車問題也是關鍵，為了解決停車問題，在場地設計中要做好緩沖帶處理，保證公共交通與醫療建筑設計中的連接點。盡可能設計立體停車場，滿足醫院停車要求。此外，針對病人流、醫生流、物資流以及后勤流等設置不同的通道，避免交叉影響運輸效率。

6 結束語

綜上所述，醫院建筑在功能以及建筑結構方面具有特殊性，因此在建筑設計中也需要結合醫院建筑的特點，保證建筑設計的科學性。但是從當前的建筑設計情況來看，傳統二維設計模式以及CAD設計都難以保證設計的精準性，不利于設計的討論以及后期施工的驗證。為了有效解決這些問題，可以嘗試BIM技術對醫院建筑設計階段進行優化。利用BIM的可視化、精準化、模擬化特點，將設計建筑形成虛擬的結構模式，及時發現建筑問題，保證設計的合理性。而且有利于后期不同人對建筑設計的察看，為后期建筑設施的維護奠定基礎。