基于BIM技術的地鐵精細化建筑設計

孫國文

（中鐵第六勘察設計院集團有限公司隧道設計分公司 天津 300000）

BIM技術的工作原理是以建筑物為三維模型的核心載體將其中涉及到的數(shù)據(jù)記錄下來，使三維模型和信息進行相互融合，取得較好的設計效果。在建筑設計的領域中，BIM技術集合了建筑物的所有關于工程信息的參數(shù)與數(shù)據(jù)，包括工程造價、制造信息等，滿足了建筑企業(yè)對建筑結(jié)構(gòu)的所有需求，實現(xiàn)了信息共享。從目前我國的情況來看，我國建建筑行業(yè)雖大規(guī)模使用了BIM技術，甚至該技術的應用領域及規(guī)劃布局在一定程度上有了改進和完善，但是在設置車站點的有關內(nèi)容上還存在一些弊端。

1 BIM技術在國內(nèi)外的應用背景分析

相對比于我國，國外研究和利用BIM技術較早，到目前為止，國外涉及到BIM有關的技術和內(nèi)容近乎成熟的程度，比我國好的程度不是一星半點。在2003年的時候，美國就已經(jīng)提出了利用BIM技術，展開建筑施工的三維和四維思考的工作，與此同時還頒布了相關技術的政策。美國的斯坦福大學他們研究的建設工程項目也以32個工程項目為基礎展開了激烈的探討，總結(jié)出了建筑行業(yè)使用BIM技術的優(yōu)勢。在2009的時候，美國的某兩個州的政府部門共同協(xié)商好了，提議在建筑行業(yè)的大型施工項目中使用BIM技術，導致美國流行起了使用BIM技術的熱風，甚至以龍卷風的速度將BIM技帶到了全球各地。從目前各國調(diào)查報告可知，東亞80%以上的國家都已經(jīng)使用了BIM技術在大型建筑項目中，其相關技術的想法和涉及到的內(nèi)容已經(jīng)發(fā)展的較為成熟。

從目前我國的情況來看，我國應用BIM技術一般在建筑行業(yè)和交通工程中，而地下建筑中應用此技術的就是地鐵建筑物的建造。在我國發(fā)達地區(qū)，像是香港、上海、北京等地區(qū)都在使用以BIM技術為主要地鐵工程建設的施工技術，利用此技術建設的地鐵建筑物群已經(jīng)達到了二十多個，特別是在對采光、人流、物流等方面的應用和檢測的技術已經(jīng)非常純熟，研究的領域已經(jīng)非常廣闊。不僅降低了施工成本，還為城市建筑行業(yè)提供了一份技術保障。上海地區(qū)地鐵12號線路在設計其建筑物的時候就利用了相關BIM技術中的管線碰撞檢查技術。其設計的原理是圍繞構(gòu)造車站大型設備的安裝與運營的工作，開展路徑的BIM設計，達到了對施工過程及3D模擬實驗效果的有效控制，提高了地鐵建筑工程的施工質(zhì)量和建筑物質(zhì)量，排除了安全隱患問題。從各個方面總結(jié)來說，我國使用BIM技術在地鐵建筑物結(jié)構(gòu)設計方面已經(jīng)達到了發(fā)展的高峰期，以構(gòu)造地下建筑物的模型的專業(yè)技術為主要施工技術核心，將地鐵建筑物的信息進行有機結(jié)合，實現(xiàn)了技術和信息的統(tǒng)一。像是地鐵建筑中的4D動態(tài)模擬與碰撞檢查等相關實驗項目就是利用了地下交通工具建筑物在不同施工時期的不同建筑形態(tài)相互摩擦的過程，有效的解決了信息無法共享造成施工階段無法準確實施工程的問題。

2 BIM實施準備

BIM的本質(zhì)是把工程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息，以三維虛擬現(xiàn)實建模為基礎，將建筑工程項目中所涉及到的各種相關信息集成得到工程數(shù)據(jù)模型。模型信息具有完備性、關聯(lián)性、一致性。在項目不同階段，不同參與方通過在BIM綜合系統(tǒng)中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映各自職責的協(xié)同工作。相對于傳統(tǒng)的繪圖軟件，BIM具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性及可出圖性五大特點。通過BIM技術，可以解決原二維平面不能解決的問題，從設計階段開始為建設項目建立互相協(xié)調(diào)、內(nèi)部一致的可運算三維信息模型，從而降低各個參與方進行項目管理的難度。但BIM不僅是一種模型工具，更是一個協(xié)同的工作流程，通過三維模型可視化演示，可以對擬建工程項目進行碰撞檢測、施工進度模擬、工程性質(zhì)分析等。并通過模擬建筑實施建設實施的過程，設計出相關的地鐵建筑物的圖紙。BIM技術的可視化特點，主要用到了3DMAX等三維可視化技術，主要被應用在施工前期設計施工圖紙的過程，可以將設計方案和實際建筑物進行對比，發(fā)現(xiàn)其中存在的差距，利于改進施工設計的方案。BIM技術的最大優(yōu)勢，就是解放了人腦，通過以平面、立體、剖面三種形式對建筑物進行全面的構(gòu)造，使其建筑設計擺脫了人腦思考的有限控制，有效提升了建筑物的質(zhì)量和功能性。在模擬性能方面，BIM技術實現(xiàn)了建筑中的節(jié)能問題，它能有效的構(gòu)建出建筑物結(jié)構(gòu)的模型，對使用電能水能資源的位置進行科學合理的分析，從而設計出最優(yōu)的節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)，不僅解決了能源消耗的問題，還促進了我國可持續(xù)發(fā)展的進程。我國上海地鐵車站的建筑物就實現(xiàn)了用BIM技術進行全面模擬，基于3D基礎，展開以5D為主要模擬形式的方式，一定程度上的優(yōu)化了建筑物功能，還對建筑物的能源進行了科學合理的配置，解決了我國建筑行業(yè)最大的能源消耗問題。

3 BIM技術應用過程

3.1 模型應用

利用智能地鐵建筑的有關軟件（RSA）可以確定建造一個構(gòu)建族樣本文件夾，將創(chuàng)建新項目的系統(tǒng)文件與地鐵車站的3D模型進行相互協(xié)調(diào)。這樣的操作不僅可以設置設計建筑物模型的限制因素，還重新定義了地鐵車站的荷載內(nèi)容。

3.2 精細化設計應用

在對地鐵建筑不同部分進行設計的時候，需要以工程為首要原則，設計出滿足車站建筑物運行參數(shù)的設計圖紙。其中涉及到的內(nèi)容很多，要對設計圖紙的單位格式、建筑材料、建筑設計規(guī)范等步驟進行合理的劃分，在完善設計圖紙的過程中，需要把多余沒有用途的地鐵建筑設計部分刪除，設計完成后需要與設計建筑物進行有效的比對。最后在對地鐵建筑物結(jié)構(gòu)模型進行劃分施工單元的時候，利用結(jié)果明確地鐵建筑物的內(nèi)在支撐力和產(chǎn)生的位移現(xiàn)象的原因，科學合理的調(diào)整建筑物的變形參數(shù)，將計算出的結(jié)果記錄在計算機系統(tǒng)內(nèi)。

3.3 三維施工配合

在完成設計地鐵建筑物的3D模型后，工作人員需要對模型的支座進行檢測，合理的分析出模型的物理性能，進而完善BIM模型。接著，將設計完成的BIM模型設計圖和方案發(fā)送到計算機數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，對模型設計圖紙和方案的要求進一步提升和增多。對模型轉(zhuǎn)換與材料內(nèi)容等進行合理的描述，確保3D虛擬模型與實際建筑物之間的關系具有一致性和協(xié)調(diào)性。最后對模型的材料和彈簧的彈力及支座等模型部分進行辨別，篩選出適宜建造地鐵建筑物的，達到利用BIM技術將地鐵建筑物的設計和通訊信息有機結(jié)合在一起的目的。

3.4 明細表生成分析

在進行設計地鐵建筑物的結(jié)構(gòu)時，會發(fā)現(xiàn)涉及到的內(nèi)容和工程量較為大和復雜，利用BIM技術可以很好的解決這個問題，將地鐵建筑的結(jié)構(gòu)和所需的建筑信息模型準確詳細的生成了列表。

4 總結(jié)

綜上所述，我國對BIM技術的應用得到廣泛的推廣，從而替代了傳統(tǒng)建筑發(fā)展模式，具有效率高、性能強等特點。在本次研究中，主要以地鐵車站進行詳細的研究和分析，結(jié)合對BIM技術的應用，加強了對結(jié)構(gòu)設計的整體性能，并為日后BIM技術給地鐵車站的建設帶來積極的作用，保證了地鐵車站運行中的穩(wěn)定性和可靠性，為我國建設發(fā)展帶來一定深遠的影響。