BIM技術在地鐵車站建筑設計中的實踐

【摘要】地鐵工程是一項綜合性較強且規(guī)模龐大的工程項目，具有投資成本高、建筑周期長等特點。同時，地鐵工程在建筑施工期間涉及到的技術十分復雜，信息協(xié)同化程度較高。因此，在地鐵工程建設過程中，必須要嚴格按照工程設計規(guī)劃進行施工設計，而在此期間利用BIM技術，可以憑借其自身的技術優(yōu)勢，有效解決地鐵工程建設期間的難題，節(jié)省大量的人力、物力和時間成本，從而提高整體生產(chǎn)效率。對此，本文將針對BIM技術在地鐵車站建筑設計中的應用優(yōu)勢進行分析，并提出科學合理的應用策略。

【關鍵詞】BIM技術；三維模型；地鐵車站建筑設計；協(xié)同設計

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.01.058

The Application of BIM Technology in The Design of Subway Station

LI Chuang

（China Communications Railway Design and Research Institute Co.，Ltd.，Beijing 100000，China）

Abstract：Subway project is a comprehensive and large-scale project，which has the characteristics of high investment cost and long construction period. At the same time，the technology involved in subway construction is very complicated，and the degree of information collaboration is high. Therefore，in the process of subway construction，the construction design must be carried out in strict accordance with the engineering design plan. During this period，BIM technology can effectively solve the problems during subway construction by virtue of its own technical advantages，saving a lot of manpower，material resources and time costs，thus improving the overall production efficiency. In this regard，this paper will analyze the application advantages of BIM technology in subway station architectural design，and put forward scientific and reasonable application strategies.

Key words：technical BIM；three-dimensional model；subway station building design；collaborative design

地鐵是現(xiàn)代化城市交通網(wǎng)中的重要組成部分，其工程建設十分復雜，而且耗費的工期較長，通常都需要投入大量的資金，涉及到了很多方面的工作內(nèi)容。如果缺少科學合理的監(jiān)督管理措施，那么就會在建設過程中出現(xiàn)問題。因此，為了保證地鐵車站建筑工程的整體質(zhì)量，則需要將BIM技術應用其中，進而提高地鐵車站施工的整體水平，充分發(fā)揮出BIM技術的優(yōu)勢，從而為地鐵工程的整體建設質(zhì)量提供保障。

1BIM技術在地鐵車站建筑設計中的優(yōu)勢

1.1可視化優(yōu)勢

BIM技術在應用過程中最大的優(yōu)勢就是可視性。在地鐵車站建筑設計過程中，CAD畫圖軟件只有經(jīng)過3DMax和 Sketchup相互輔助作用下才能夠獲得良好的立體效果，但是采用這一方式設計出的建筑圖形和實際建筑物存在一定的差別。所以，在經(jīng)濟水平和科學技術不斷進步的背景下，采用BIM技術可以準確了解地鐵車站建筑和周邊環(huán)境在三維空間中的關系，從而提高建筑工程項目的匯報質(zhì)量，方便業(yè)主做出各方面的決策[1]。

而且與3DMax和Sketchup不同，BIM技術模型中的每個構建步驟都具有各自的屬性，采用BIM技術可以讓墻、柱、窗等裝修物得到明確XYZ軸坐標，將材料屬性、寬度屬性和類別屬性等參數(shù)融入其中，在分類屬性BIM技術模型建成之后，就可以在短時間內(nèi)生成工程清單量來計算地鐵車站工程項目的投資，從而提高了整體施工效率。

1.2優(yōu)化性較強

BIM技術應用期間的三維建模具有較強的精準性和直觀性，有效規(guī)避了傳統(tǒng)二維設計過程中的常見錯誤。比如通過BIM三維建?？梢园l(fā)現(xiàn)，在地鐵施工過程中，可以將合建部分整合在一起進行施工，這樣就可以利用BIM技術展開優(yōu)化設計，減少了市政工程項目的投資，避免了道路反復開挖的施工步驟，有效保證了城市環(huán)境。另外，BIM技術的主要優(yōu)勢一般都體現(xiàn)在工程設計和投資分析計算方面，這樣可以對設計變化和投資回報之間的影響關系進行分析，幫助地鐵車站建筑工程項目選擇更加優(yōu)良的施工方案，使工程造價能夠得到充分優(yōu)化。

1.3指導施工

將BIM技術的可視化功能和時間維度結合在一起，能夠?qū)Φ罔F車站建筑施工給予積極指導，能夠?qū)⑹┕みM度和施工計劃進行實時比較，從而順利完成協(xié)同施工，對施工單位的具體情況有所了解[2]。另外，利用BIM技術將施工模擬和施工監(jiān)測結合在一起，還可以有效減少地鐵車站建筑施工中的安全問題和質(zhì)量問題，避免了建筑工程返工與整改。

2傳統(tǒng)建筑信息模型在地鐵車站設計中的局限性

2.1可視性較弱

以往的地鐵工程建筑信息模式度采用的是二維建筑模型。而由于地鐵工程會涉及到很多復雜的管線，在傳統(tǒng)二維圖紙上很難辨識和觀察，所以在施工期間就很容易出現(xiàn)管網(wǎng)線路沖突問題。比如在鐵路工程走廊下方涉及的排送風管，就會經(jīng)常有水管通過，所以在規(guī)劃設計過程中一般都考慮了風管的位置，沒有重視水管和工程之間的沖突性。

2.2協(xié)調(diào)性不強

二維設計模型存在著協(xié)調(diào)性和統(tǒng)一性較為薄弱的問題，而且可視化程度不高，對此在具體施工過程中，經(jīng)常會發(fā)生管線沖突與場地沖突問題，甚至還會出現(xiàn)施工錯漏等現(xiàn)象，導致地鐵車站建筑工程項目中，不同施工單位和施工技術人員之間的協(xié)調(diào)合作程度不高[3]。

2.3圖面較為復雜

在地鐵車站建筑工程建設過程中的管網(wǎng)施工圖紙得到了剖面圖繪制，但是由于綜合管網(wǎng)面十分復雜，因此圖紙的視覺效果很難得到有效識別，不能夠直觀呈現(xiàn)出真實情況，導致施工期間存在識圖困難的情況，甚至在模糊數(shù)據(jù)的影響下，誤導施工設計人員在施工期間的碰撞分析工作。

3BIM技術在地鐵車站建筑設計中的應用策略

3.1實施可視化與三維化設計

傳統(tǒng)的地鐵車站設計圖紙一般都采用了平面設計法，設計成果也基本都是應用二維圖紙進行交付。從操作方法方面，二維圖紙設計方法較為簡單，出圖速度較快，而且是一項能夠應用在各類工程中的普遍設計手段，但是對于當前現(xiàn)有的三維形體，二維圖紙已無法滿足當前實際需求，而且使用新型的三維形體很難滿足當前基本需求，而且在地鐵車站施工期間也無法將設計師的核心思想利用三維形體完全呈現(xiàn)出來。這時就需要將BIM技術應用其中，這樣就可以將二維圖紙無法處理的問題進行及時解決。在新型地鐵車站設計過程中，涉及到的設計元素不再是簡單的線和面，而是形成了多個三維對象。這一目標采用二維設計很難完美表達出來，但是在BIM技術加入之后，能夠?qū)⑷S設計方案融入其中，不僅可以有效檢查空間管線碰撞問題，還能夠?qū)碗s的結構形體清楚表達出來。通常情況下，空間管線碰撞分為兩種，分別是硬碰撞和軟碰撞[4]。其中，軟碰硬始終都是處于一個實體線上，并沒有發(fā)生直接的碰撞，但是空間和間距等條件無法滿足施工要求。而硬碰撞則可以實現(xiàn)實體之間的碰撞，比如在地鐵車站工程設計中，如果單純依靠二維設計方式處理T型換乘臺節(jié)點處的立體關系，那么各個單位體之間的位置關系就很難完美呈現(xiàn)出來，所以二維設計方案中的樓層凈高設計無法直觀呈現(xiàn)出人們是否滿足于這樣的通行設計，如果車輛和行人通行基本要求無法得到滿足，那么就很容易發(fā)生軟碰撞的問題。因此，應用BIM技術不僅可以有效避免軟碰撞問題，還可以有效提升動畫技術當中的各項參數(shù)與物理特征在模型渲染圖上的呈現(xiàn)效果。另外，還可以通過對內(nèi)部進行優(yōu)化設置，使這些設計路徑全部變成動畫，這樣就可以構建一個虛擬的三維空間并在其中建立一個道路模型，不僅可以使地鐵站設計起到透視作用，還能夠為后期工程質(zhì)量提供更好的保障。

3.2參數(shù)化設計

BIM技術不僅可以應用在多維對象當中，還可以將各種信息參數(shù)精準表達出來，比如地鐵車站建筑中的材料參數(shù)、結構參數(shù)和力學參數(shù)等相關信息，進而可以讓地鐵車站形成一個智能化的三維模型。同時，在地鐵建筑工程中應用BIM技術展開設計，還可以有效提高結構參數(shù)的精準性。例如：在車站扶梯設計過程中，可以利用BIM技術對扶梯角度、長度等方面展開人性化設計，進而滿足后期管理需求。除此之外，在BIM技術實際應用過程中，可以對車站模型進行適當修改，以此來提高扶梯參數(shù)的精準性，從而提高整個地鐵車站工程設計的精確性。

3.3協(xié)同設計

從傳統(tǒng)角度來看，協(xié)同設計指的是利用網(wǎng)絡資源、網(wǎng)絡管理平臺以及通信軟件等方面，將互聯(lián)網(wǎng)作為主要平臺，加強各種信息之間的傳輸和溝通。而BIM技術的應用相當于在協(xié)同設計上構建一個完善的設計平臺。經(jīng)過平臺內(nèi)部專業(yè)設計人員設計完成之后再進行權限修改[5]。在此基礎上，不但可以在專業(yè)內(nèi)實現(xiàn)隨時修改，當其他行業(yè)收到相關修改信息時也可以對自身的設計內(nèi)容進行完善。因此，在協(xié)同設計方式的加入下，能夠有效避免溝通不當和信息傳輸不精準的問題，在設計過程中避免了錯、漏、碰等問題出現(xiàn)。并且模型設計的精確率也會得到明顯提升。另外，當協(xié)同設計對同一模型展開設計時，對其他專業(yè)的分析設計也不會造成影響，這樣就可以有效節(jié)省模型建立時間。比如在地鐵車站傳統(tǒng)設計模式中，設計人員一般都會先將車站建筑平面圖和剖面圖繪制出來，隨后將文件遞交給工程結構設計人員。這樣結構設計人員就能夠根據(jù)設計圖紙來展開精準設計。而一旦在設計過程出現(xiàn)了方案調(diào)整問題，那么地鐵車站建筑結構設計人員就要對結構進行重新計算，對模型做出適當?shù)恼{(diào)整，這樣會加大設計工作人員的壓力，設計時間也很難精準掌握。而將BIM技術應用其中，就可以在同一模型結構設計中，通過3D立體空間進行透明化展示，設計方案也會因此變得簡明易懂，不僅可以減輕設計人員的壓力，還能夠有效推動地鐵車站建筑工程的發(fā)展。

3.4應用BIM技術構建建筑模型

在BIM技術應用于地鐵車站項目設計中，要想提高設計質(zhì)量和設計效果，確保各個專業(yè)之間的協(xié)同設計，則必須要構建共享共建的建筑模型。在實際設計過程中，建筑專業(yè)屬于上游專業(yè)，必須要對其模型進行全方位把控。在模型創(chuàng)建初期，先是要建立起初級建筑模型，隨后再結合機電和結構等專業(yè)模型對地鐵車站的門、窗和隔墻等結構進行補充，進而制定出穩(wěn)定且完整的方案[6]。以此方案為基礎，其他建筑專業(yè)方案也要對模型進行適當?shù)男薷?，在模型參?shù)變化之后進行同步更新。與此同時，在利用BIM技術構建地鐵車站三維模型過程中，還可以應用分成建模方式，將整體分成站臺層和站廳層。因為地鐵車站建筑工程一般都會涉及到很多隔墻類型，所以在利用BIM技術開展模型建設時，可以采用專業(yè)的設計軟件來選擇實際需要的墻體，像砌塊墻、拆卸墻和實心磚墻等等，在墻體建成之后，還要將構造柱插入其中。而不同規(guī)模的地鐵車站區(qū)域的樓板裝修面高度也存在明顯差異，比如環(huán)控機房裝修面高度為130毫米，站廳層公共建筑區(qū)域的裝修面高度通常為150毫米，站臺層的裝修面高度為100毫米。除此之外，利用軟件插件，可以更加便捷地構建地面裝修面，隨后利用相應的軟件開孔工具，在站臺板和車站板當中安裝電纜孔和風孔等等，從而初步形成地鐵車站建筑三維模型。

4結語

綜上所述，伴隨著科學技術的快速發(fā)展，各種先進的技術應用在了建筑工程領域中。而將BIM技術應用在地鐵工程建設中，不僅可以發(fā)揮出可視化、協(xié)調(diào)化與模擬化等相關優(yōu)勢，還可以對地鐵車站建筑中的設計錯誤問題做出及時預警，從而利用BIM技術提高地鐵車站的舒適性、安全性和節(jié)能性特征，提高地鐵車站整體設計質(zhì)量。然而，由于BIM設計系統(tǒng)自身存在十分復雜的特點，所以，必須要由專業(yè)的技術人員操作，這樣才能夠?qū)IM技術的功能優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

【參考文獻】

[1]林藝勇.BIM技術在地鐵車站建筑設計中的實踐[J].建筑技術開發(fā)，2021，48（20）：32-33.

[2]何苑.基于BIM的地鐵車站建筑一體化協(xié)同設計研究[J].智能建筑與智慧城市，2021（10）：158-159.

[3]何潮，田海波，劉一楊，等.BIM技術在地鐵車站建筑設計中的應用[J].冶金叢刊，2020，5（17）：208-209.

[4]曲藝明.BIM在地鐵車站建筑設計中的應用[J].工程建設與設計，2019（7）：151-153.

[5]費睿，趙洋.BIM在地鐵車站建筑設計中的應用研究[J].冶金叢刊，2019，4（6）：169-170.

[6]王浩.BIM技術在地鐵車站建筑設計中的應用[J].建材與裝飾，2019（2）：276-277.

【作者簡介】

李闖，男，1992年出生，工程師，學士，研究方向為軌道交通建筑設計。

（編輯：謝飛燕）