2022-11-29 基于BIM 的医院建设项目IPD模式应用研究
摘要:医院建筑结构复杂,更新快,日趋智能化。传统的交付方式已经逐渐不适用于此类项目的建设。IPD模式作为一个全新的理念,已经得到越来越多业主、设计方和承包商的关注。BM技术作为IPD的载体,贯穿了项目的全生命周期,推动了IPD的发展。根据BIM的实际应用以及国内外医院建设运用IPD模式的成功项目经验,以鄂尔多斯东胜区某新建健康中心为例,提出作为IPD模式成功实施的技术手段,BM 在项目各阶段的具体应用方法,以期对国内采用IPD模式的医院建设项目提供参考意见。 关键词:医院建设;交付方式;综合项目交付;BIM 引言….. 随着医疗水平的提高,医院新建和扩建项目不断增加。相对于其他建筑,医院建筑具有其自身的特点,主要体现在:①建筑信息量持续增加;②管线系统复杂;③项目建设投资大、工期长;④建设项目参与人员多。” 目前国内在医院建设领域,采用的项目交付方式依旧为传统的如设计-建造(DB)、设计一招标建造( DBB)、建设一管理(CM)等方式,但是在这些传统项目交付方式下,建设项目参与者由于缺乏长期而稳定的合作关系,信息资源共享困难等原因使得设计和施工通常处于独立运作的状态。各个成员之间往往只追求自身利益的最大化,而互相规避风险、推卸责任,因而为医院建设项目带来了一系列阻碍其发展的问题”。 综合项目交付方式 ( Integrated Project Deliv-ery, IPD) 继承了传统项目交付方式的优点并创造性地构建出新型的契约关系。美国建筑师协会将IPD定义为一种项目交付方法,即将业主、设计方、承包商全部集成到一个流程中。在该流程中,所有参与者有效合作,充分发挥自己的智慧和才华,从而在设计、施工和运营等阶段,优化项目成效、为业主增加价值、减少浪费并最大限度提高效率2。与DB、DBB模式相比,IPD 更加强调“团队合作”“消除风险”和“资源共享”。而从其所提倡的“主要参与者的早期加入”“贯穿项目全生命周期”的理念,也使IPD优于传统模式,在项目各参与方之间建立更持久的合作关系,进而成为目前最先进和最具优势的交付方式。 建筑信息模型(Building Information Model,BIM)是支持IPD成功高效实施的技术手段,不仅能提供多维的虚拟仿真,而且包含了项目几乎所有的信息,方便参与建设的各方实时了解项目情况,真正打破了各方之间的隔阂,推动了IPD的发展。IPD和BIM作为一套全新的工程管理模式和一种先进的项目信息化技术,二者的结合已经得到国内外越来越多业主、设计单位、施工单位的关注。但因存在商业和法律方面的障碍,国内医院建设项目还未普遍采用基于BIM 的IPD模式[3。 本文以鄂尔多斯东胜区某新建健康中心为例,讨论基于BIM 的IPD模式在实施过程中如何发挥最大效用,并提出了具体的应用方法,以期为国内大型医院建设项目在BIM及IPD的使用上提供有益的参考。 1基于BIM的IPD模式应用案例研究 1.1案例背景 鄂尔多斯东胜区某新建健康中心,建筑面积为39 948m2。健康中心包括六层楼高的住院大楼,建筑面积为7896m2的医疗办公大楼,6 967m2的日间护理中心以及急诊室和外科手术室等,总床位数为400个。 该项目初期,业主计划与之前有过合作的承包商签订EPC总价合同。但当了解到美国加利福尼亚地区使用IPD模式和BIM 技术,为医疗服务业主带来了巨大的收益,又综合考虑该医院建设项目功能复杂、涉及专业多等情况,从设计阶段到运营阶段都需要综合的设计控制和解决方案,最终业主决定尝试采用IPD模式。在项目的实施过程中,基于BIM的IPD模式的优势也逐渐显露出来。该项目BIM 效果图如图1所示。 1.2组建项目团队 医院建筑因其建造的复杂性,在项目招标阶段,业主应在招标文件中准确无误地介绍工程项目有关的实施要求,包括工程基本情况、工期、支付规定等方面的各种信息。并且将使用IPD和BIM技术的要求加入到招标文件中,以便承包商据之投标。 组建IPD团队主要有三种方式:一是为业主以公开招标的方式选择合适的承包商;二是业主会邀请有IPD经验,熟悉BIM技术的设计单位为项目进行可行性研究,并选择与设计单位有良好合作关系,满足要求的承包商;三是在投标阶段,设计单位和承包商达成共识,双方一起协商制订施工方案,确定合理报价,这种方式让项目的主要参与方在项目开始前就能彼此了解“]。 在该健康中心的招标阶段,设计单位、施工单位与业主在交付方式上达成了一致,即形成了IPD团队,业主、设计单位和施工单位签订三方合同后施工单位提前介入设计阶段。三方共同商讨确定机电、电力、消防、管道等主要的分包商,确保重要的分包商同意在设计阶段就加入到项目中,并且共同承担风险与责任。而一些诸如铺设地板、木工等责任相对较轻的分包商还是采用传统的项目管理方式,签订总价合同。IPD团队组建过程如图2所示。 1.3管线综合排布 医院建筑的管线布置十分复杂。采暖、空调、机电、给排水等近40多种管线系统,犹如人体的神经系统或血液系统,一旦出现问题将导致整个建筑的瘫痪。科学合理地排布这些管道是医院建造中的重中之重。一般来说,为了节省时间,大部分建筑的结构和机电等部分是由不同的设计单位分别设计的。因为设计工作的同时进行,管线的排布上难免会有冲突。传统的2D设计图就是将所有机电系统的平面都套在一张图样里面,然后在图面上逐一分析上下管道之间是否存在冲突。这一过程将花费设计单位、施工单位大量的人力以及时间。 本项目利用Revit软件进行BIM模型的建立以及后期的运营维护,在一定程度上改善了在2D图样上遇到的问题。根据土建模型,建筑管线、电力、水暖电等主要承包商根据业主的要求分别利用BIM建模,对于较复杂的管线系统不仅要提交BIM模型还要做管线施工安装排布图。设计单位根据设计图样及变更材料,将各个部分的BIM模型整合,BIM技术通过软件的协作命令对管线进行碰撞检测,快速查找模型中的所有撞点及视觉的盲点,以高亮提示设计单位修改管线高度,并出具冲突报告。 在本项目中,初步的碰撞检测涉及20多个专业,总碰撞次数达到1000多次。其中,建筑结构与电力系统碰撞次数最多,其次是消防与给排水管线。根据碰撞检测的结果,设计单位综合业主和施工单位的意见对管线进行调整,以实现设计施工规范、符合业主要求、体现设计意图的目标。建模完成后,根据空间以及安全监管机构的要求等,将每种管线设置不同的颜色予以区分。略微调整后,汇总出图。Revit软件所出具的立体图,更加有利于项目各参与方的阅读。BIM管线碰撞检测及高亮提示如图3所示。 1.4分担风险,共享回报 在传统的模式下,项目各参与方通常追求自身的利益最大化,把各单位间的协调放在次要位置,因此业主的价值没有被充分地体现。而IPD合同使业主、设计单位、施工单位结成了契约关系,团队成员的风险和利益一致,并且集中了各参与者的经验与智慧,从而减少浪费,更有效地完成既定目标。 以本项目建设工程责任保险为例,在传统模式下,业主、设计单位和施工单位分别以自身的利益为前提,预测所要遇到的风险,确定责任险的范围。而IPD所提倡的集中保险理念,涵盖了所有主要参与方,在项目前期对各方所面临的风险进行详细的分析,之后由业主统一负责确定保险范围和交付保险费用,如此可以减少投标时保险计量费用,以及参与各方的摩擦成本。省下来的费用可以作为节余进入激励池,在整个项目的各部分间合理调配。集中保险管理预计要比传统的各参与方所交付的险费之和还要低。传统工程责任险交付与集中保险理念对比见图4。 图4传统工程责任险交付与集中保险理念对比该健康中心的设计单位和施工单位在项目开始时被限定了整体的开支,但其可以完全自由地分配资金,合理地将预算分配到各个施工环节中。如果一个环节节省下来的资金,会用于其他环节的建设或者成为整个项目的结余。这种集中资源的方式节约了投资,使资源得到合理利用。相关方不仅仅使自己的利益得到保证,而且实现了整个IPD团队的利益最大化。 1.5信息共享 利用Revit软件建立的 BIM模型携带了大量的建筑信息,避免传统的交付方式中设计、施工环节信息的分立,加强了双方的信息共享,也使建成后的运营维护更加便捷。例如,本项目对于住院大楼病房门的设计,当在建模完成后,门不仅包含几何特征及属性等图形信息,还包括所选材料的材质、数量、拓扑关系等非图形信息。而且这些信息将始终与设计保持一致。在设计出现变更时,如门的尺寸缩小,该变更将自动反映到所有相关的施工文档和明细表中。 在项目建成后的运营维护上,以机电设备的管理为例,因其在医院建设项目中尤为重要,一旦发生故障,可导致整个医院瘫痪。而 BIM模型携带大量的建筑信息,能让医院查询到设计时每一个步骤的资料,在第一时间找到解决问题的方法。 1.6协同决策 一项工程通常需要几十、上百甚至上千的单位或团队来共同参与。以往设计单位和承包商之间的沟通仅限于双方在出现问题时开一个协调会。这样的方式很容易因为人为的失误,造成项目在实施过程中数据的丢失。 在本建设项目中,IPD团队采取了三层决策的沟通方式。第一层级为项目处理实施小组,包括建设项目的所有参与者,每天固定时间回顾当天的进展以及遇到的问题;第二层级为业主、设计方、施工方代表组成的核心团队,每个星期交流阶段性成果,并且为下一步制订计划;第三层级为三方高级领导团队,每月召开一次会议,商讨由核心团队无法解决的事项。通过这种沟通方式,建造过程中发现的问题可以得到及时地解决,且主要参与者随时掌握项目的进度以及各方的态度,对下一阶段的成本、进度安排做到了心中有数。IPD团队协同决策方式见图5。 1.7设计变更…