楊炳曄

摘要：近年來，伴隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市人口數(shù)量的不斷增加，以及城市居民出行距離延長、出行次數(shù)增多，高運(yùn)量、高速度、高頻次的城市軌道交通得以迅猛發(fā)展。地鐵工程設(shè)計(jì)涉及專業(yè)種類繁多、專業(yè)接口多、界面管理復(fù)雜，各專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙往往存在管線碰撞、接口標(biāo)高不一致、空間布置不合理等問題。BIM技術(shù)三維信息模型的可視化設(shè)計(jì)、各專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)可以大大提高地鐵設(shè)計(jì)的集成化程度，使得工期緊、任務(wù)重的地鐵設(shè)計(jì)質(zhì)量得以保證。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；地鐵；車站設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1 BIM的特點(diǎn)

BIM模型通過各種直觀的物理特性將各種生澀難懂的工程數(shù)據(jù)展現(xiàn)在各種不人員面前，讓各個層次的人員都能清晰明了地了解整個項(xiàng)目，并通過BIM軟件提供的各種功能提取各自需要的數(shù)據(jù)。BIM為項(xiàng)目參與方提供了一個共享平臺，參與各方可以隨時(shí)查詢項(xiàng)目相關(guān)信息，為項(xiàng)目管理提供所需的信息。各參與方可以在BIM模型中進(jìn)行修改、編輯、更新，并將相關(guān)的信息第一時(shí)間傳遞到所有參與方。更好的實(shí)現(xiàn)各參與方之間的認(rèn)知差別，將各種信息第一時(shí)間傳遞到各參與方。

BIM具有可視化，可以實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)模型中對建筑工程的效果進(jìn)行觀察，進(jìn)而可以對工程整體的施工情況進(jìn)行掌控，為施工設(shè)計(jì)與施工管理提供依據(jù)。其協(xié)調(diào)性可以及時(shí)對出現(xiàn)問題的地方進(jìn)行溝通與調(diào)整，并確保施工可以順利進(jìn)行。其模擬性同時(shí)還可以進(jìn)行5D模擬（基于3D模型的造價(jià)控制），從而來實(shí)現(xiàn)成本控制；對后期運(yùn)營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式的模擬，例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等，信息傳達(dá)及時(shí)準(zhǔn)確。

2 BIM技術(shù)在地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用流程

2.1車站結(jié)構(gòu)建模

將 BIM 技術(shù)應(yīng)用到地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要是利用Revit Structure 2012 建立地鐵車站標(biāo)準(zhǔn)段的 BIM 三維模型。該建模軟件通過檢查支座、分析模型、檢查物理模型等是否一致，對 BIM 模型加以完善。除此之外，該建模軟件還能夠在 BIM 技術(shù)配套軟件 Robot Structural Analysis 2014 中導(dǎo)入相關(guān)模型，采用專業(yè)方法分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力是否達(dá)標(biāo)，不僅能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成地鐵車站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，而且降低了成本低，提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。Revit 軟件構(gòu)成相對單一，不能滿足車站結(jié)構(gòu)的建模要求。因此不要盲目地將 Revit 軟件應(yīng)用到車站結(jié)構(gòu)建模工作中，需要對相關(guān)構(gòu)件簇進(jìn)行合理創(chuàng)建，選擇有效的樣板文件對新型項(xiàng)目進(jìn)行構(gòu)建。完成上述工作后，同時(shí)選擇已創(chuàng)建的簇文件、系統(tǒng)簇文件等完善構(gòu)建效果，獲得更好的站臺區(qū) 3D模型。倘若選用重新創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)對三維模型進(jìn)行構(gòu)建，該軟件將能夠同時(shí)構(gòu)建用于結(jié)構(gòu)分析的三維分析模型。如需查看模型，雙擊項(xiàng)目瀏覽器分析模型即可。

2.2結(jié)構(gòu)分析

該建模軟件通過檢查支座、物理模型和分析模型是否一致以及碰撞檢查等使 BIM 模型更加完善。正確的實(shí)施方法為完成 BIM 模型制作之后，使用 Revitext Ensions 將該模型發(fā)送至 Robot Structural Analysis Professional；在發(fā)送模型的過程中，還要對基本選項(xiàng)和附加選項(xiàng)等進(jìn)行靈活設(shè)置，主要包括桿端釋放、自重工況、材料、模型轉(zhuǎn)換等一系列內(nèi)容 ；嚴(yán)格執(zhí)行上述 2 項(xiàng)操作后，獲得地鐵車站 Robot 結(jié)構(gòu)分析模型。開展結(jié)構(gòu)分析工作時(shí)，因 Robot 和 Revit 兼容性好，倘若以Revit 為載體，定義模型材質(zhì)、荷載組合、彈簧約束、支座等各個指標(biāo)，這些指標(biāo)都能夠被 Robot 識別和使用，保留原有設(shè)置即可。與此同時(shí)，Robot Structural 還有一個優(yōu)勢就是其能夠在第一時(shí)間將反饋分析結(jié)果反饋給 Revit，從而實(shí)現(xiàn)各類結(jié)構(gòu)信息的雙向?qū)印?/p>

3 BIM在設(shè)計(jì)階段中的具體應(yīng)用

3.1進(jìn)行三維設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的可視化

傳統(tǒng)地鐵車站設(shè)計(jì)采用平面設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)成果交付也采用二維圖紙。這種設(shè)計(jì)方法相對簡單、操作方便、出圖速度較快，但對于較為復(fù)雜的三維形體，很難通過大腦的想象完整的表達(dá)出來或者在施工時(shí)還原出來。BIM技術(shù)的運(yùn)用，使這一問題迎刃而解。在車站設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)元素不再是二維設(shè)計(jì)中的線和面，而變成了一個個三維對象。如二維圖紙中的墻線變成了墻體，梁線變成了三維梁體，樓層面變成了三維樓板等等。

3.2突出典型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

突出模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，直觀地進(jìn)行分析。通過復(fù)雜的分析過程，我們可以充分了解項(xiàng)目的復(fù)雜部分，進(jìn)一步了解地鐵站的一些內(nèi)容。例如，觀察地鐵車站交通管理的充分性，檢查復(fù)雜框架結(jié)構(gòu)的不足，找出如何改善這種情況的方式。

3.3碰撞檢測

通常情況下，碰撞檢測工作主要從兩點(diǎn)展開，分別是單專業(yè)模型碰撞檢測和全專業(yè)整體模型碰撞檢測，其中，單模檢測包括建筑模型和綜合管道的碰撞檢測。建筑模型碰撞有時(shí)會發(fā)生地鐵車站和地鐵系統(tǒng)間的邊接問題，或者是在布局上面有一些不合理的情況。應(yīng)用三維立體模型就能夠縮短問題查找的時(shí)間，同時(shí)以更快的速度提供應(yīng)對方案。綜合管道碰撞檢測工作主要指的是在施工過程電、氣、水等方面所使用的一些管道，有沒有發(fā)生搭接碰撞的現(xiàn)象。以往的CAD設(shè)計(jì)方式，一般在管線方面的設(shè)計(jì)都比較粗獷，但Revit的應(yīng)用，使各方面的設(shè)計(jì)都更為精細(xì)。而現(xiàn)場工作人員所需要的圖紙則是越詳細(xì)越好，單純的示意圖并不能夠滿足施工對于精確度的需求。而經(jīng)過精細(xì)設(shè)計(jì)的圖紙，能夠衍生出更加明晰的管道布局。將工程設(shè)計(jì)更加精細(xì)化，可以給地鐵站空余出更大的空間和高度，同時(shí)保證了工程項(xiàng)目的品質(zhì)，并且使完工的速度更快。

3.4精確化相關(guān)參數(shù)

BIM技術(shù)不僅僅是簡單的三維對象空間疊加，更重要的是能夠賦予三維對象更多的參數(shù)信息，如形體多維參數(shù)、材料特征、物理特征、力學(xué)參數(shù)、設(shè)計(jì)屬性、廠商信息、價(jià)格信息等，這使得建筑構(gòu)件成為智能實(shí)體，三維模型升級為BIM模型。在地鐵車站建筑設(shè)計(jì)過程中，構(gòu)件參數(shù)化設(shè)計(jì)將大幅度提升設(shè)計(jì)效率及精確度。如車站扶梯設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)車站坡度、坡向、機(jī)箱長度等計(jì)算提升高度以及吊鉤位置，建立扶梯BIM模型后只需修改扶梯參數(shù)即可準(zhǔn)確的得到扶梯提升高度及吊鉤位置，同時(shí)自動生成扶梯平剖面圖。

3.5生成設(shè)計(jì)圖

在出圖方面，使用BIM模型能夠在后期自動生成施工圖，過程中產(chǎn)生的各種信息存在聯(lián)系，所以不能單獨(dú)更改其中一個信息。因?yàn)锽IM模型是以參數(shù)化作為基礎(chǔ)的，因此在二維圖紙中能夠得到相關(guān)的信息，所以我們不能隨便更改相關(guān)數(shù)字，這樣就能夠避免在設(shè)計(jì)過程中主觀錯誤，保證施工圖足夠精準(zhǔn)。利用BIM模型可以自動生成預(yù)留的孔洞，這些都能為后期的施工提供便利，幫助我們加快施工的進(jìn)度，保證后期施工能夠順利。

結(jié)語

綜上所述，根據(jù)地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，靈活運(yùn)用 BIM技術(shù)能夠提高地鐵車站工程的質(zhì)量和施工效率。充分發(fā)揮BIM 技術(shù)優(yōu)勢進(jìn)行建模工作，嚴(yán)格把控施工過程，減少工程漏洞，獲得良好的地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化效果。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭鑫鑫，王文君.地鐵站設(shè)計(jì)簡述[J].四川水泥，2015（04）.

[2]周增強(qiáng).地鐵車站結(jié)構(gòu)的防水與堵漏施工技術(shù)[J].設(shè)備管理與維修，2017（11）.

課題支持：本課題受中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司科技開發(fā)重點(diǎn)課題：城市軌道交通工程數(shù)字化設(shè)計(jì)交付研究（合同號：721818）；基于BIM技術(shù)下的暗挖工法建造車站關(guān)鍵技術(shù)研究（合同號：721739）；城市軌道交通數(shù)字化建設(shè)與測評技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室數(shù)字化建設(shè)與評估技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)平臺支持。

（作者單位：中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司）