試論BIM技術在地鐵車站結構設計中的應用

李 暉

湖北省城建設計院股份有限公司

試論BIM技術在地鐵車站結構設計中的應用

李 暉

湖北省城建設計院股份有限公司

近年來，隨著BIM技術相關制度的完善以及大力推廣，使得其在車站結構設計中的作用越來越明顯，因此，必然會促使BIM技術逐步朝著有序化方向發(fā)展，進而實現(xiàn)軌道交通設計行業(yè)的巨大變革。本文主要從BIM 技術應用于地鐵車站結構設計的意義、所存在問題以及應用方面進行了闡述。

BIM技術；地鐵車站；結構設計；應用分析

前言

隨著社會經濟的快速發(fā)展，當前各大城市都在大力推行軌道交通事業(yè)。在地鐵工程的設計中，受工程涉及專業(yè)種類繁多、管理界面復雜等影響，傳統(tǒng)方法難以做到整個設計環(huán)節(jié)的集成，而建筑信息模型技術(BIM)以三維數(shù)字技術為基礎，集成建筑項目各種信息，因此該技術已經被廣泛應用于地鐵車站結構設計中。

1、BIM 技術應用于地鐵車站結構設計的意義

在地鐵項目建設的過程當中，一些傳統(tǒng)管理模式下的工程施工與工程設計以及工程運用的信息是不能夠共享的，不同專業(yè)之間不能很好的協(xié)調起來，造成項目管理中出現(xiàn)了不同的問題。例如在設計規(guī)劃的階段，不能把設計人員的真實想法很好的表現(xiàn)出來，項目設計和項目施工以及項目的運作都是處于在一個相對獨立的狀態(tài)下，這將容易產生差錯，而且還將嚴重的浪費資源。然而BIM模型是以三維模型為重要基礎，并且在模型當中輸入建筑相關的各種信息。BIM模型可以做到對項目進行全生命周期的有效管理，也可以實現(xiàn)工程設計與工程規(guī)劃以及工程運作的傳遞，保證相關管理人員與工程技術人員可以更加精準與高效的面對各類工程信息。BIM技術的重點就是共享信息，并通過在模型當中輸入建筑物相關的設計參數(shù)與設計信息，并且在無損的情況之下將信息傳輸?shù)礁鱾€施工單位，還要在模型當中加入施工階段的相關信息數(shù)據。在工程項目運維的階段，在BIM模型當中加入物業(yè)管理與維修等相關信息。從而使得BIM模型構成工程項目的目錄與索引，從而使得所有的施工環(huán)節(jié)將很好的聯(lián)系起來。

2、地鐵車站結構設計存在的問題

2.1 交通疏解問題

利用有限的道路空間，在區(qū)網絡交通分流的重要前提之下，要選擇科學合理的施工方法，并且要盡量降低地鐵施工過程當中對城市交通與沿線人們以及單位生產的影響。在交通疏解的過程當中，要優(yōu)先布設人行道與人行活接設施以及公交設施，從而更好的方便人們的正常出行。

2.2 地鐵耐久性問題

根據目前的地鐵設計規(guī)范，地鐵主體工程設計的使用年限為一百年。地鐵結構如果整體都出現(xiàn)了結構上的問題，就只有依靠維修來解決相關問題，一棟地面建筑出現(xiàn)了安全上的問題，可以重新再建，其損失是局部的，但是地鐵結構出現(xiàn)問題，重新維修將比新建更加困難。

由于地鐵上面有各種的市政管線與通道以及天橋等重要基礎設施。其兩側可能還有高層建筑，因此地鐵和這些建筑物已經形成既獨立又相互關聯(lián)的聯(lián)合體。當前，對于地鐵結構的耐久性的問題，規(guī)范導致的規(guī)定尚不健全也不能夠很好的滿足相關設計人員的使用要求。

3、BIM 技術的主要特點

3.1 信息集成

BIM 技術主要是通過數(shù)字信息來模擬建筑物的真實信息，將建筑物的空間關系以及幾何形狀展現(xiàn)出來，并且還包含建筑設計的各個關鍵要素，比如梁、柱、墻、管線等幾何信息，建筑物的構建物理特征以及構建的功能特性等?？傊珺IM 技術核心在于利用數(shù)字信息組建可供計算機管理的三維建筑模型數(shù)據庫，這樣便于建筑設計師從中獲取相關的信息，該技術相比傳統(tǒng)建筑 CAD 技術有巨大優(yōu)勢。

3.2 可傳遞性

BIM 的另一大基本特征是建筑工程數(shù)據在設計創(chuàng)建時就能夠保持相對一致的關聯(lián)性，也就是說工程項目中的某些內容被修改后，BIM 系統(tǒng)能夠修改影響到其它圖元的內容，這樣減少建筑設計師自己處理圖紙的工作量，并且處理效果更加優(yōu)質。

3.3 支持協(xié)同工作

BIM 系統(tǒng)為建筑設計方、施工方以及運營管理者搭建及時溝通、工作以及監(jiān)測的平臺，這大大提高了工程設計、 施工以及管理水平以及實際施工質量。例如在實際施工中可以利用 BIM 技術搭建建筑的三維模型，并進行建筑梁、 柱以及管線的碰撞檢測，及時發(fā)現(xiàn)設計不合理的情況，提高設計整體水平。

4、BIM技術在地鐵車站結構設計中的應用

4.1 車站結構建模

由于Revit自身的軟件構件族比較少，無法很好的滿足車站結構的建模需求，因此要運用Revit軟件來進行車站結構建模時，必須創(chuàng)建需要的構件族，首先是要選擇適合中國用戶使用的Structure Analysis?DefaultCHNCHS.rte項目樣板文件來創(chuàng)建新的項目，最后使用創(chuàng)建的族文件和系統(tǒng)族文件創(chuàng)建車站站臺區(qū)的3D模型。在使用重新創(chuàng)建的結構族創(chuàng)建三維模型的過程當中，Revit軟件會同時創(chuàng)建用于結構分析的三維分析模型，并雙擊項目瀏覽器的分析模型就可以進行查看。

4.2 結構分析

對地鐵車站的BIM模型進行支座檢查、物理及分析模型一致性檢查和碰撞檢查完善BIM模型。主要的檢查過程是：首先，使用Revit Extensions發(fā)送完善后的BIM模型至Robot Structure Analysis Professional；其次，在發(fā)送過程中對BIM模型進行基本選項與附加選項的設置，主要包括桿端釋放、材料、自重工況及模型轉換等；最后，得到地鐵車站Robot結構分析模型。

4.3 生成地鐵車站施工明細表

在利用BIM技術生成明細表時要按照一定的操作進行，例如在對地鐵車站墻生成明細表時，要按照以下步驟進行：首先，創(chuàng)建墻的明細表，在類別中選中墻，階段選擇新構造，單擊確定，彈出明細表屬性對話框；其次，在對話框中設定字段、排序、過濾、格式及外觀，要注意在字段對話框中選擇創(chuàng)建墻的明細表中包含的名內容，如：體積、功能、制造商、合計、寬度、型號、成本、結構說明、結構用途、防火等級及面積等；最后，要在明細表左上角對屬性、解組、成組、隱藏以及在模型中高亮顯示等進行設置。

5、結束語

綜上所述，地鐵車站屬于地下建筑中的一種，由于其建造位置的特殊性，使得建筑難度較大。地下建筑的主要目的便是節(jié)省地上空間，并幾乎都是建造在繁華地帶，由于施工場地面積較小，使得施工中的各個環(huán)節(jié)都會受到極大限制。而利用 BIM 技術通過三維幾何信息模型的方式，可以對地鐵車站的結構進行更為合理的設計與演示，從而降低了施工的難度，并加快了地鐵車站的施工進度。

[1]楊昭君，沈銳.BIM技術在軌道交通工程設計中的應用[J].門窗，2017，05：152.

[2]張澤毅，張雙艷.地鐵車站蓋挖逆作法施工技術研究[J].建筑技術開發(fā)，2017，07：63-64.