《施工技术（中英文）》好文推荐|基于BIM的平疫结合医院设计
作者：章 明, 詹健江，杨 冕，高 鹏，张 颖，黄心雨
作者单位：中南建筑设计院股份有限公司；华中科技大学土木与水利工程学院
国家自然科学基金面上项目(51978302)
全文刊登于《施工技术（中英文）》2022年第1期
摘要
Abstract
平疫结合医院作为一种应对突发疫情的医疗设施，能够在正常时间段作为综合医院收治常规患者，在疫情发生时，快速转换为专门的传染病医院，有效避免传统综合医院和临时医院的不足。通过将平疫转换过程中的功能流线设计、应急场地设计、病房转换设计等与BIM正向设计相结合，医院的建设信息能够以可视化等方式在相关各方高效传递，从而提高参与者协同工作的效率。同时，某平疫结合医院的建设过程作为例子，被用以阐述基于BIM的正向设计方案及平疫结合设计。该案例充分利用了BIM模型数据进行设计优化与验证，保证了设计质量，提高了项目参与方协同工作的能力。
Part 01
基于BIM的平疫结合医院正向设计方案分析
1.1平疫结合设计重难点
平疫结合医疗设施作为应对烈性传染病的重要场所，需要在设计上具有相对弹性，并能够在应对突发疫情时快速转换为应急医疗设施。其重难点包括3个方面:①总体功能布局；②通道流线布设；③病区功能变换。
1.2 基于BIM的正向设计方法
从传染病医院平疫转换设计的实际需求出发进行项目的顶层设计，并以此目标逐步分解设计任务，确定功能分区布局、人员流线组织以及空气流向，以形成具有平疫转换功能并可在转换后持续平稳服务的建设产品。其中，BIM正向设计的重难点在于项目管理，它对于建设的实施过程具有导向作用。在此过程中，建设参与方组成了一个复杂的系统，系统的各部分具有相互协作与相互制约的关系，并共同组成具有一定功能的整体。信息随着建筑生命周期的变换和环境的改变还具有动态性。因而，基于正向设计理念，在规划设计阶段引入BIM工具，使得各方参与更早更深入地融入到工程实施流程中，为项目提质增效。
Part 02
案例分析
2.1 BIM应用规划
本项目全程进行了BIM标准化流程建设，建立了完善的BIM协同流程和管理平台。根据项目自身特点，依据实际设计需求，制定了项目BIM实施流程，明确不同专业在项目各阶段的主要建模范围、表达深度、基准坐标、模型命名及提资格式与方式等内容，以及多专业之间设计协调的流程。实施技术路线分为３个阶段，分别为实施策划、设计与深化应用以及数字化项目管理。每个阶段由若干过程组成，并形成一个主要任务，如图1所示。
图1 BIM实施技术路线
项目基于VmWare平台应用虚拟化进行部署，统一软件工具及数据管理流程,设计人员在平台进行协同设计。信息模型作为设计分析的数据基础被用以进行医院功能分区、流线组织、气流分析等，从而进一步比选与优化方案，以提高管理效率。此外，为保证模型的可重复利用性，建模使用的构件均来源于自主研发维护的标准化模型库，有利于提高建设中的BIM标准化程度，也提高了医院的设计效率。
2.2某传染病人民医院平疫转换设计方案
本部分介绍的医院总体布局如图２所示。
图2 医院总体布局
医院主要设门诊楼、值班公寓楼、应急场地等，在平疫转换过程中，医院需要做出相应部署调整整体功能。
2.2.1功能流线变化
本项目功能流线设计主要分为平时状态、疫情二三级响应状态、疫情一级响应状态３种功能流线。
１)平时状态
在平时状态下，医院主要分为两部分，一是隔离区(污染区)ꎬ包括传染楼，二是普通区(洁净区)，包括门诊楼、住院楼、行政楼，如图３所示。此外，医院主要设置４条流线，分别是感染患者通道、门诊患者通道、后勤办公通道、住院患者通道，实现不同人群的分散。污染区域的污物有单独出口，并与清洁区域分开。
图３ 平时状态下院区功能流线
２)疫情二三级响应状态
在疫情二三级响应状态下，将隔离区(污染区)面积扩大，传染楼外设置室外应急场地，同时门诊、急诊部分转换为发热门诊，如图４所示。医疗物资经医技楼转运至污染区域。在该状态下，住院楼高层标准病区视需求逐层转换为传染病区，医护人员与医疗物资经平时状态的后勤办公入口进入。
图４ 疫情二三级响应状态
３)疫情一级响应状态
疫情一级响应状态下，医院的整体布局将发生巨大转变，并将被主要用于应对突发公共卫生事件，如图５所示。首先，在场地整体布局上，医院更多的区域被用来治疗传染病病人，同时，预留的应急场地被迅速改造为应急医院以增加应对突发公共卫生事件的治疗能力。停车场转换为焚烧炉、垃圾暂存以及车辆洗消等工作场地，增强医院的应急缓冲能力。
图５ 疫情一级响应状态
其次，单独设置感染患者入口，临时建立的应急医院入口，医护人员与医疗物资入口３条路线，此外设置领导指挥入口。不同人群流线相互分开，避免发生交叉感染。物资专门设置地下转运路线。最后，医院整体还是由洁净区和污染区两块构成，并以此为基础进行了整体功能流线的调整。医院主要建筑功能也将做出相应调整，值班楼、行政楼、科研楼全部转换为医护人员宿舍。原住院楼根据实际需求自上而下逐层转换为传染病区。BIM体量模型能够直观体现平疫转换过程中医院功能流线的变化。
2.2.2应急场地改造
在平时状态下，医院预留了应急场地用于在一级响应状态时迅速扩充医院容量。在图５中可以看出，在该应急场地处设立了应急医院。为方便应急场地的平疫转换，应急场地在平时状态下也保留了方便转换的方式。
应急场地下会预留机电接口，在疫情时。拆除停车位。同时，参考火神山、雷神山医院的模块化设计，按照装配化施工等方式，实现临时医院快速建造，如图６所示。在BIM模型中可以快速对转换方案所需的空间、资源等进行评估和分析，直观得到两种方案涉及的材料明细，并以最高效的方式进行工序搭接安排。
图６ 应急场地转换为临时医院
2.2.3通道流线改变
平疫转换过程中，住院楼将逐层转换为传染病区，在平常状态下，医患通道相互交叉，并未设置“三区两通道”，如图7a所示。疫情发生时，整体区域将按照“三区两通道”的做法进行调整，有效避免交叉感染，如图7b所示。利用BIM平台对通道流线布置进行可视化展示，用于医护人员培训和转换实施依据，可以提高信息传输和利用的效率。
图 ７ 病区通道流线的改变
2.2.4 病房转换
基于BIM模拟负压病房的气流组织和污染物扩散，并采取XFLOW软件进行流体仿真，在该平台上实现方案比较，以保证医院的安全性。
按照呼吸道传染疾病病房设置的要求，在平疫转换过程中，需要设置负压病房，重新调整气流组织。在本项目中，平疫结合传染楼，3层消化道病房送、排风系统做战时设计。风机内装初效过滤和平板静电净化段，预留亚高效过滤段。平时状态下，安装送风机、排风机各1台，卫生间排气扇开启，保障日常通风，如图8a所示。疫情状态下，传染楼消化道病房转化为呼吸道负压隔离病房。加装亚高效过滤器，高速运行送风机和排风机各1台，并开启卫生间排气扇，形成稳定的负压，阻止空气中污染物扩散，如图8b所示。同时，疫情状态下，传染楼消化道病房也可转化为呼吸道负压ICU病房。此时，加装亚高效过滤器，高速运行送风机排风机各2台，并开启卫生间排气扇，以保障负压稳定，如图8c所示。
图 ８ 不同状态下病房气流组织
Part 03
参考文献
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章明,詹健江,杨冕,高鹏,张颖,黄心雨.基于BIM的平疫结合医院设计[J].施工技术(中英文),2022,51(01):137-141.
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今日责编：李伟
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