信息技術為曲阜路站設計“點睛”

文｜本刊記者 寧冉

上海市地下空間設計研究總院有限公司（以下簡稱“地下總院”）隸屬于上海城建（集團）公司，是國家建筑行業中甲級設計單位，具有建筑行業甲級、工程總承包甲級，工程咨詢甲級以及市政行業（軌道交通工程）甲級資質。同時，地下總院是上海市第一批全面質量管理達標單位，并通過ISO9001:2008版質量體系認證。

上海市地下空間設計研究總院有限公司創建于1979年，從一成立便創造了輝煌歷史，在上世紀80年代完成了上海市第一個地鐵車站的設計。在其后30多年的歷史中，地下總院的軌道交通設計經驗可謂豐富多元。作為上海最早從事軌道交通工程設計的設計院之一，地下總院還承擔了上海軌道交通1、2、3、4、6、7、8、9、10、12、13號線等40余座軌道交通車站的設計及各線的人防總體設計。

地下總院綜合實力在全國地方人防設計院中排名第一，而且地下總院在軌道交通工程設計以及地下空間開發領域具有較高的業界知名度，在上海軌道交通工程設計市場保持了較高的占有率并積極開拓軌道交通周邊及城市地下空間規劃、設計和咨詢業務市場領域。

如今，BIM技術成為地下總院提升設計質量的又一利器，為上海軌道交通12號線曲阜路站的設計錦上添花。上海市地下空間設計研究總院有限公司BIM仿真中心技術主管辛佐先指出：“軌道交通項目一般建設周期長，機電系統復雜，建設運營風險高，社會責任大。BIM技術作為提高軌道交通建設管理效能的必要實施手段，實現了項目從設計、建造到運營全過程中的建筑信息化管理，堪稱設計過程中的點睛之筆。”

為全生命周期保駕護航

軌道交通12號線是上海軌交規劃中的重要線路之一，它強化了上海中心城區向外圍的交通輻射功能；同時適時輔以地面公共交通，形成多個換乘樞紐，建成后將充分發揮網絡化公共交通的整體效應。作為上海城市軌道交通網絡中串聯上海西部與東北部的直徑線，12號線是縱貫中心城區“西南—東北”軸向的主干線。而曲阜路站作為12號線與8號線的換乘站，重要性和難度都遠高于其他站點。

基于BIM技術在項目中發揮了巨大作用。在規劃、設計階段、建設階段通過協同設計、3D可視化、管線綜合等功能，減少了返工和設計變更現象，大大提高了工作效率，使企業競爭力得到了提升。同時，規劃、設計和建設階段的數據信息可以無縫傳遞給運維階段，大大提高了運維的數字化程度，給運維帶來較大的便捷，提高了設計院在市場上的競爭力。

在上海軌道交通12號線曲阜路站項目中，重點使用了兩款BIM軟件：Revit 和 Navisworks。地下總院項目經理金振指出：“歐特克基于長期對建筑行業的研究和理解，其軟件使用方便，建筑師不需要花太多時間就能夠掌握；此外，歐特克的BIM軟件非常全面，考慮到建筑全生命周期不同客戶的使用需求，大大加強了數據間的傳遞工作，有利于項目全生命周期的運用。”

金振進一步闡釋，在曲阜路站的三維設計中， Revit的建筑、結構、設備等各項專業功能齊全，其三維協同設計功能更使不同工作地點、不同專業的設計人員能在同一個平臺進行專業信息快速傳遞，保障設計信息溝通及時、準確。

實際上， Revit可進行效果圖渲染以及云渲染，并具備了碰撞分析及綠色建筑分析等功能，其強大的聯動功能建立了平、立、剖面、明細表的雙向關聯，實現了一處修改、處處更新，可自動避免低級錯誤，節省設計變更成本，加快工程周期。通過 Revit軟件，設計師可以方便快捷地導出各建筑構件工程算量，為概預算提供資料，資料的準確程度同建模的精確成正比。

此外，在場地仿真、管線搬遷和道路疏解方案模擬、機電管線和大型設備安裝模擬、管線碰撞檢查、場景實時漫游等應用點中，地下總院還選用了Navisworks，這些應用極大地展現出該軟件在工程分析、仿真以及方案模擬等領域進行軟件集成優化的能力。“BIM技術能兼容多領域設計數據，整合同一項目不同數據文件，以供沖突管理以及碰撞檢測使用，幫助及時發現設計和施工中潛在的問題；動態四維仿真、實時漫游及照片級可視化等功能則能為設計和施工過程中重要的難點、節點提供解決方案，將項目信息直觀完整地呈現出來。”辛佐先如是說。

在項目中使用的BIM軟件支持IFC--AEC/FM（建筑、工程、施工、設備管理）領域中的數據統一標準，可幫助地下總院實現不同軟件間數據信息的自由交換。Revit軟件在自定義Revit IFC文件輸出時更是十分靈活，能夠滿足特殊項目需求的IFC輸入要求；也可以打開其他設計軟件保存的IFC文件，并添加自定義參數設置，有效地促進了不同軟件之間數據信息的傳遞與交換。

圖1 軌道交通12號線平面圖

圖2 站內效果圖

在三維空間中自由表達

在設計階段，BIM三維設計與傳統平面設計存在很大差異，設計師要改變原有的設計習慣和傳統工作模式需要做出很大努力，經歷一段融合、過渡的時間。然而，標準化的工作模式一旦形成，BIM對設計階段產生的效益也最為明顯，起到化繁為簡的作用。

相較于傳統的二維平面，BIM三維模型的優勢突出。設計師在三維模型中可以直觀地檢查設計中的空間沖突、碰撞、缺漏，提高設計質量和設計效率。在辛佐先看來，BIM讓設計脫離了二維線條，設計師可以在三維空間內自由表達建筑意圖，使空間層次感和視覺表現力產生質的飛躍。當設計師熟悉這種全新的工作模式之后，應用難點會逐漸轉移到后期的其他階段。

具體而言，設計階段的BIM應用可分為三大步——準備、搭建、完善調整。在準備期間，各專業建模負責人可以根據建模內容統一BIM應用的參數設置與設計原則，為后期應用打好堅實基礎。搭建期間則進入協同設計模式，所有設計人員都在同一中心文件內開展建模工作，各自的完成進度都在同一個BIM模型中體現出來，并且搭建的內容完全關聯。

“利用BIM模型，設計人員對曲阜路站模型進行碰撞檢測，把現場可能發生的沖突與碰撞事先消除。”金振指出，設計師在三維可視化的交互界面中提前發現問題，檢測構件之間是否存在干涉和碰撞，根據碰撞檢測的結果調整和修改設計，提高了設計質量。

在完善調整階段，建模完成后的BIM模型可作為后期擴展應用的基礎模型，通過有針對性的細部調整，導入到各類應用程序中進行擴展應用，例如進行日照性能分析、采光性能分析、能耗性能分析、結構性能分析等。辛佐先補充到：“這些應用還可以作為設計修改完善的重要參考，反饋到設計環節中，幫助設計師提高建筑整體品質，構造BIM技術，推動建筑革新的良性循環。”

發力收益量化

BIM給設計工作帶來的收益眾多，諸如信息傳遞更高效、避免了因信息不對稱導致的工作失誤和沖突、顯著提高了設計質量和生產效率等；另一方面，集中的中央數據庫也對項目甚至設計院的知識管理發揮著巨大作用。然而，量化BIM給項目帶來的收益依然是個難題。

辛佐先坦言：“我們曾在一些項目上跟蹤測算應用BIM的投資回報率，不過其他量化指標還未涉及。‘不能量化就不能衡量，不能衡量就不能管理。’量化收益的意義重大，今后我們將積極開展這方面的研究。”

近年來，地下總院對于在內部推廣BIM應用的工作十分重視。據辛佐先介紹，地下總院從2009年就開始探索BIM技術的前沿應用，并于2010年正式成立BIM研究中心，以建筑工程全生命周期BIM技術研究與應用為主要工作。成立3年來，BIM中心的研究成果已獲得8個國家級BIM應用一等獎。

為提高設計人員應用BIM技術的水平，地下總院組織院內BIM中心及外部BIM專家分步、多次對員工進行BIM技術應用培訓，并定期進行學習討論活動，同時還結合實際項目開展針對性的BIM應用，這讓員工的BIM應用水平飛速提升，效果顯著。

此外，BIM應用也掀起了設計流程的變革。例如傳統的設計流程是各專業設計完成后，再提資給其它專業完成后續設計工作；而在BIM的協同設計流程中，各專業的設計過程就是提資的過程。地下總院在實際項目應用中一邊嘗試、一邊摸索，通過不斷的討論總結，得出了一套項目BIM應用流程，成功完成了設計流程再造。

辛佐先認為：“BIM技術可以看作是一種新興的生產力，隨著其在建筑業的深入應用，必將帶來建筑業組織與流程的變革。在應用領域上，BIM技術將逐漸從現在熱門的管線結構、碰撞檢查等應用拓展到項目管理、設施運維等更多領域，發揮其更大的價值。”