BIM技術在醫(yī)療建設項目策劃與設計中的運用
來源:中建設計集團 時間:2015-04-28 14:53:37 [報告錯誤] [收藏] [打印]
*場地與交通組織分析——得出最佳方案
在醫(yī)院建筑工程中,場地的選擇和布置對醫(yī)院的后期運行起到至關重要的作用。
場地分析是研究影響建筑物定位的主要因素、確定建筑物的空間方位、確定建筑物的外觀、建立建筑物與周圍景觀的聯系過程。在規(guī)劃階段,場地的地貌、植被、氣候條件都是影響設計決策的重要因素,因此需要通過場地分析來對景觀規(guī)劃、環(huán)境現狀、施工配套及建成后交通流量等各種影響因素進行評價及分析。例如:利用BIM模擬醫(yī)院交通流線和出入口布置分析以求最佳方案。
傳統(tǒng)的場地分析存在諸如定量分析不足、主觀因素過重、無法處理大量數據信息等弊端,尤其是一些山坡地、河道低洼地,通過BIM結合地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,簡稱 GIS),對場地及擬建的建筑物空間數據進行建模,通過BIM及GIS軟件的強大功能,迅速得出令人信服的分析結果(如土方平衡量、排水泄洪方案等),幫助項目在規(guī)劃階段評估指定場地的使用條件和特點,從而做出新建項目最理想的場地位置、交通流線組織關系、建筑主體布局等關鍵決策。
*模擬空間發(fā)展——做關鍵性規(guī)劃
在醫(yī)院建筑策劃時,我們總希望在用地與建筑空間留有發(fā)展余地,用于滿足日后發(fā)展或功能轉變之需。
策劃是在總體規(guī)劃目標確定后,根據定量得出設計依據的過程。相對于根據經驗確定設計內容及依據(設計任務書)的傳統(tǒng)方法,醫(yī)療建筑策劃利用對建設目標所處社會環(huán)境及相關因素,包括對城市化進程、人口圖譜、疾病譜和當地醫(yī)療資源及分布等進行邏輯數理分析,研究項目任務書對設計的合理導向,制定和論證建筑設計依據,科學地確定設計的內容,并尋找達到這一目標的科學方法。在這一過程中,主要是以實態(tài)調查為基礎、以數據分析為手段對目標進行研究。
BIM能夠幫助項目團隊在建筑規(guī)劃階段,通過對空間進行分析來理解復雜空間的標準和法規(guī),從而節(jié)省時間,為團隊提供更多增值活動的可能。特別在客戶討論需求、選擇以及分析最佳方案時,借助BIM及相關分析數據,可以做出關鍵性的決定。
在建筑策劃階段,BIM還會幫助建筑師隨時查看初步設計是否符合業(yè)主的要求,是否滿足建筑策劃階段得到的設計依據,通過BIM連貫的信息傳遞或追溯,大大減少設計階段因不合理設計造成修改的巨大浪費。
*評估設計方案——獲得較高的互動效應
在方案論證階段,項目投資方可以使用BIM來評估設計方案的布局、照明、安全、聲學、色彩及是否符合相關規(guī)范。BIM甚至可以做到利用建筑外觀部分的細節(jié)來迅速分析設計和施工中可能需要應對的問題。
以某醫(yī)院某科室門診區(qū)域的設計為例,我們可以利用BIM去模擬測算,以判別門診設計的合理性。該科室日常常規(guī)參數如下:
常規(guī)門診量:150人(最高峰250人);
峰值門診時段:9:00―11:00 (平均1人/5分鐘);
平均就診時間:20分鐘;
患者可容忍等候時間:老人45分鐘,中青年30分鐘。
通過對上述數據進行模擬動態(tài)測試,可以對設計方案進行論證,具體內容包括:
人群是否始終或長時間處于聚集狀態(tài),從而判斷整個科室診室區(qū)域面積是否足夠;
什么時間就診人群開始聚集,聚集在何處,以此判斷整個診室區(qū)域面積、診室數量和候診空間的比例是否合理;
根據診量高峰與低谷的比例,調整部分專科門診的開放時間,如某些慢性專科門診,高峰時段不開門,而在低谷時段開放;
根據對患者就診路徑、就診時間、等候時間規(guī)律的判別,考慮在診室區(qū)域植入相關醫(yī)技、治療功能。
在這個案例中,通過BIM平臺的運用,可以優(yōu)化診室設計方案,使之更高效、舒適、方便,達到診室設計效果最佳狀態(tài)。
方案論證階段還可以借助BIM方便地、低成本地提供不同的解決方案以供項目投資方進行選擇,通過數據對比和模擬分析,找出不同解決方案的優(yōu)缺點,幫助項目投資方迅速評估建筑投資方案的成本和時間。
對設計師來說,通過BIM來評估所設計的空間,可以獲得較高的互動效應,以便從使用者和業(yè)主那里獲得積極的反饋。設計的實時修改往往基于最終用戶的反饋,在BIM平臺下,項目各方關注的焦點問題比較容易直觀地展現并迅速達成共識,相應地,決策所需的時間會比以往減少。
*可視化設計——真正的三維方式來完成建筑設計
建筑師在與醫(yī)生溝通的過程中,往往會出現醫(yī)生無法判別使用面積是否足夠的問題,3Dmax、Sketchup這些三維可視化設計手段的出現,有力地彌補了業(yè)主對傳統(tǒng)建筑圖紙識別能力缺乏造成的和設計師之間的交流鴻溝,但由于這些軟件設計理念和功能上的局限,使得這樣的三維可視化展現不論用于前期方案推敲,還是用于階段性的效果圖展現,與真正的設計方案之間均存在相當大的差距。
對于設計師而言,除了用于前期推敲和階段展現,大量的設計工作還是要基于傳統(tǒng)CAD平臺來完成。但由于CAD平臺的功能局限,使得設計師不得不放棄三維空間的思考方式,退而求其次地使用平、立、剖三視圖的方式表達和展現自己的設計成果。這種由于工具原因造成的信息割裂,在遇到項目復雜、工期緊的情況下,非常容易出錯。
BIM的出現,使設計師真正回歸到了三維的世界,使用三維的思考方式來完成建筑設計,同時也使業(yè)主真正擺脫了技術壁壘的限制,隨時了解自己的投資與回報。
*多專業(yè)協同設計——從單純的設計階段擴展到建筑全生命周期
協同設計是一種新興的建筑設計方式,它可以使分布在不同地理位置的不同專業(yè)的設計人員通過網絡協同展開設計工作。協同設計是在建筑業(yè)環(huán)境發(fā)生深刻變化、建筑的傳統(tǒng)設計方式必須得到改變的背景下出現的,也是數字化建筑設計技術與快速發(fā)展的網絡技術相結合的產物。
現有的協同設計主要是基于CAD平臺。這種基于二維的協同設計并不能充分實現專業(yè)間的設計信息交流,這是因為CAD的通用文件格式僅僅是對圖形的描述,無法加載附加信息,并且由于平臺局限,專業(yè)間的數據不具有關聯性,導致計算機圖形技術和專業(yè)設計內容未能很好融合。
BIM的出現,使協同已經不再是簡單的文件參照。BIM技術為協同設計提供底層支撐,大幅提升協同設計的技術含量。協同設計不再是單純意義上的設計交流、組織及管理手段,它與BIM融合,成為設計手段本身的一部分。借助于BIM的技術優(yōu)勢,協同的范疇也從單純的設計階段擴展到建筑全生命周期,需要規(guī)劃、設計、施工、運營等各方的集體參與,因此具備了更廣泛的意義,從而帶來綜合效益的大幅提升。
*建筑性能化分析——可自動完成
利用計算機進行建筑物理性能化分析,國外的研究開始于20世紀60年代,甚至更早,早已形成較為成熟的理論,并已開發(fā)出豐富的工具軟件。但是在CAD時代,無論什么樣的分析軟件,都必須通過手工的方式輸入相關數據才能開展分析計算。而操作和使用這些軟件不僅需要由專業(yè)技術人員經過培訓才能完成,同時由于設計方案的調整,造成原本就耗時耗力的數據錄入工作需要經常性的重復錄入或者校核,導致包括建筑能量分析在內的建筑物理性能化分析通常被安排在設計的最終階段,使得建筑性能化分析趨于象征性。最終導致了建筑師在進行方案設計時,無法非常方便地對設計方案進行定性與定量的性能化計算分析,或者建筑設計與性能化分析計算之間發(fā)生嚴重脫節(jié)的現象。
利用BIM技術,建筑師在設計過程中創(chuàng)建的虛擬建筑模型已經包含了大量的設計信息(包括幾何信息、材料性能、構件屬性等),只要將模型導入相關的性能化分析軟件,就可以得到相應的分析結果,原本需要專業(yè)人士花費大量時間輸入大量專業(yè)數據的過程,如今可以自動完成,這大大降低了性能化分析的周期,提高了設計質量,同時也使設計公司能夠向業(yè)主提供更專業(yè)的技能和服務。
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