信息技術(shù)為曲阜路站設(shè)計(jì)“點(diǎn)睛”

文｜本刊記者 寧冉

上海市地下空間設(shè)計(jì)研究總院有限公司（以下簡(jiǎn)稱“地下總院”）隸屬于上海城建（集團(tuán)）公司，是國(guó)家建筑行業(yè)中甲級(jí)設(shè)計(jì)單位，具有建筑行業(yè)甲級(jí)、工程總承包甲級(jí)，工程咨詢甲級(jí)以及市政行業(yè)（軌道交通工程）甲級(jí)資質(zhì)。同時(shí)，地下總院是上海市第一批全面質(zhì)量管理達(dá)標(biāo)單位，并通過ISO9001:2008版質(zhì)量體系認(rèn)證。

上海市地下空間設(shè)計(jì)研究總院有限公司創(chuàng)建于1979年，從一成立便創(chuàng)造了輝煌歷史，在上世紀(jì)80年代完成了上海市第一個(gè)地鐵車站的設(shè)計(jì)。在其后30多年的歷史中，地下總院的軌道交通設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可謂豐富多元。作為上海最早從事軌道交通工程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)院之一，地下總院還承擔(dān)了上海軌道交通1、2、3、4、6、7、8、9、10、12、13號(hào)線等40余座軌道交通車站的設(shè)計(jì)及各線的人防總體設(shè)計(jì)。

地下總院綜合實(shí)力在全國(guó)地方人防設(shè)計(jì)院中排名第一，而且地下總院在軌道交通工程設(shè)計(jì)以及地下空間開發(fā)領(lǐng)域具有較高的業(yè)界知名度，在上海軌道交通工程設(shè)計(jì)市場(chǎng)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(guī)劃、設(shè)計(jì)和咨詢業(yè)務(wù)市場(chǎng)領(lǐng)域。

如今，BIM技術(shù)成為地下總院提升設(shè)計(jì)質(zhì)量的又一利器，為上海軌道交通12號(hào)線曲阜路站的設(shè)計(jì)錦上添花。上海市地下空間設(shè)計(jì)研究總院有限公司BIM仿真中心技術(shù)主管辛佐先指出：“軌道交通項(xiàng)目一般建設(shè)周期長(zhǎng)，機(jī)電系統(tǒng)復(fù)雜，建設(shè)運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)高，社會(huì)責(zé)任大。BIM技術(shù)作為提高軌道交通建設(shè)管理效能的必要實(shí)施手段，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目從設(shè)計(jì)、建造到運(yùn)營(yíng)全過程中的建筑信息化管理，堪稱設(shè)計(jì)過程中的點(diǎn)睛之筆。”

為全生命周期保駕護(hù)航

軌道交通12號(hào)線是上海軌交規(guī)劃中的重要線路之一，它強(qiáng)化了上海中心城區(qū)向外圍的交通輻射功能；同時(shí)適時(shí)輔以地面公共交通，形成多個(gè)換乘樞紐，建成后將充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化公共交通的整體效應(yīng)。作為上海城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中串聯(lián)上海西部與東北部的直徑線，12號(hào)線是縱貫中心城區(qū)“西南—東北”軸向的主干線。而曲阜路站作為12號(hào)線與8號(hào)線的換乘站，重要性和難度都遠(yuǎn)高于其他站點(diǎn)。

基于BIM技術(shù)在項(xiàng)目中發(fā)揮了巨大作用。在規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段、建設(shè)階段通過協(xié)同設(shè)計(jì)、3D可視化、管線綜合等功能，減少了返工和設(shè)計(jì)變更現(xiàn)象，大大提高了工作效率，使企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力得到了提升。同時(shí)，規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)階段的數(shù)據(jù)信息可以無縫傳遞給運(yùn)維階段，大大提高了運(yùn)維的數(shù)字化程度，給運(yùn)維帶來較大的便捷，提高了設(shè)計(jì)院在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。

在上海軌道交通12號(hào)線曲阜路站項(xiàng)目中，重點(diǎn)使用了兩款BIM軟件：Revit 和 Navisworks。地下總院項(xiàng)目經(jīng)理金振指出：“歐特克基于長(zhǎng)期對(duì)建筑行業(yè)的研究和理解，其軟件使用方便，建筑師不需要花太多時(shí)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(qiáng)了數(shù)據(jù)間的傳遞工作，有利于項(xiàng)目全生命周期的運(yùn)用。”

金振進(jìn)一步闡釋，在曲阜路站的三維設(shè)計(jì)中， Revit的建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等各項(xiàng)專業(yè)功能齊全，其三維協(xié)同設(shè)計(jì)功能更使不同工作地點(diǎn)、不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員能在同一個(gè)平臺(tái)進(jìn)行專業(yè)信息快速傳遞，保障設(shè)計(jì)信息溝通及時(shí)、準(zhǔn)確。

實(shí)際上， Revit可進(jìn)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(qiáng)大的聯(lián)動(dòng)功能建立了平、立、剖面、明細(xì)表的雙向關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了一處修改、處處更新，可自動(dòng)避免低級(jí)錯(cuò)誤，節(jié)省設(shè)計(jì)變更成本，加快工程周期。通過 Revit軟件，設(shè)計(jì)師可以方便快捷地導(dǎo)出各建筑構(gòu)件工程算量，為概預(yù)算提供資料，資料的準(zhǔn)確程度同建模的精確成正比。

此外，在場(chǎng)地仿真、管線搬遷和道路疏解方案模擬、機(jī)電管線和大型設(shè)備安裝模擬、管線碰撞檢查、場(chǎng)景實(shí)時(shí)漫游等應(yīng)用點(diǎn)中，地下總院還選用了Navisworks，這些應(yīng)用極大地展現(xiàn)出該軟件在工程分析、仿真以及方案模擬等領(lǐng)域進(jìn)行軟件集成優(yōu)化的能力。“BIM技術(shù)能兼容多領(lǐng)域設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，整合同一項(xiàng)目不同數(shù)據(jù)文件，以供沖突管理以及碰撞檢測(cè)使用，幫助及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)和施工中潛在的問題；動(dòng)態(tài)四維仿真、實(shí)時(shí)漫游及照片級(jí)可視化等功能則能為設(shè)計(jì)和施工過程中重要的難點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)提供解決方案，將項(xiàng)目信息直觀完整地呈現(xiàn)出來。”辛佐先如是說。

在項(xiàng)目中使用的BIM軟件支持IFC--AEC/FM（建筑、工程、施工、設(shè)備管理）領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，可幫助地下總院實(shí)現(xiàn)不同軟件間數(shù)據(jù)信息的自由交換。Revit軟件在自定義Revit IFC文件輸出時(shí)更是十分靈活，能夠滿足特殊項(xiàng)目需求的IFC輸入要求；也可以打開其他設(shè)計(jì)軟件保存的IFC文件，并添加自定義參數(shù)設(shè)置，有效地促進(jìn)了不同軟件之間數(shù)據(jù)信息的傳遞與交換。

圖1 軌道交通12號(hào)線平面圖

圖2 站內(nèi)效果圖

在三維空間中自由表達(dá)

在設(shè)計(jì)階段，BIM三維設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)平面設(shè)計(jì)存在很大差異，設(shè)計(jì)師要改變?cè)械脑O(shè)計(jì)習(xí)慣和傳統(tǒng)工作模式需要做出很大努力，經(jīng)歷一段融合、過渡的時(shí)間。然而，標(biāo)準(zhǔn)化的工作模式一旦形成，BIM對(duì)設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生的效益也最為明顯，起到化繁為簡(jiǎn)的作用。

相較于傳統(tǒng)的二維平面，BIM三維模型的優(yōu)勢(shì)突出。設(shè)計(jì)師在三維模型中可以直觀地檢查設(shè)計(jì)中的空間沖突、碰撞、缺漏，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。在辛佐先看來，BIM讓設(shè)計(jì)脫離了二維線條，設(shè)計(jì)師可以在三維空間內(nèi)自由表達(dá)建筑意圖，使空間層次感和視覺表現(xiàn)力產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。當(dāng)設(shè)計(jì)師熟悉這種全新的工作模式之后，應(yīng)用難點(diǎn)會(huì)逐漸轉(zhuǎn)移到后期的其他階段。

具體而言，設(shè)計(jì)階段的BIM應(yīng)用可分為三大步——準(zhǔn)備、搭建、完善調(diào)整。在準(zhǔn)備期間，各專業(yè)建模負(fù)責(zé)人可以根據(jù)建模內(nèi)容統(tǒng)一BIM應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置與設(shè)計(jì)原則，為后期應(yīng)用打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。搭建期間則進(jìn)入?yún)f(xié)同設(shè)計(jì)模式，所有設(shè)計(jì)人員都在同一中心文件內(nèi)開展建模工作，各自的完成進(jìn)度都在同一個(gè)BIM模型中體現(xiàn)出來，并且搭建的內(nèi)容完全關(guān)聯(lián)。

“利用BIM模型，設(shè)計(jì)人員對(duì)曲阜路站模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)，把現(xiàn)場(chǎng)可能發(fā)生的沖突與碰撞事先消除。”金振指出，設(shè)計(jì)師在三維可視化的交互界面中提前發(fā)現(xiàn)問題，檢測(cè)構(gòu)件之間是否存在干涉和碰撞，根據(jù)碰撞檢測(cè)的結(jié)果調(diào)整和修改設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。

在完善調(diào)整階段，建模完成后的BIM模型可作為后期擴(kuò)展應(yīng)用的基礎(chǔ)模型，通過有針對(duì)性的細(xì)部調(diào)整，導(dǎo)入到各類應(yīng)用程序中進(jìn)行擴(kuò)展應(yīng)用，例如進(jìn)行日照性能分析、采光性能分析、能耗性能分析、結(jié)構(gòu)性能分析等。辛佐先補(bǔ)充到：“這些應(yīng)用還可以作為設(shè)計(jì)修改完善的重要參考，反饋到設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，幫助設(shè)計(jì)師提高建筑整體品質(zhì)，構(gòu)造BIM技術(shù)，推動(dòng)建筑革新的良性循環(huán)。”

發(fā)力收益量化

BIM給設(shè)計(jì)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(duì)稱導(dǎo)致的工作失誤和沖突、顯著提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和生產(chǎn)效率等；另一方面，集中的中央數(shù)據(jù)庫(kù)也對(duì)項(xiàng)目甚至設(shè)計(jì)院的知識(shí)管理發(fā)揮著巨大作用。然而，量化BIM給項(xiàng)目帶來的收益依然是個(gè)難題。

辛佐先坦言：“我們?cè)谝恍╉?xiàng)目上跟蹤測(cè)算應(yīng)用BIM的投資回報(bào)率，不過其他量化指標(biāo)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(duì)于在內(nèi)部推廣BIM應(yīng)用的工作十分重視。據(jù)辛佐先介紹，地下總院從2009年就開始探索BIM技術(shù)的前沿應(yīng)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(shù)研究與應(yīng)用為主要工作。成立3年來，BIM中心的研究成果已獲得8個(gè)國(guó)家級(jí)BIM應(yīng)用一等獎(jiǎng)。

為提高設(shè)計(jì)人員應(yīng)用BIM技術(shù)的水平，地下總院組織院內(nèi)BIM中心及外部BIM專家分步、多次對(duì)員工進(jìn)行BIM技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)，并定期進(jìn)行學(xué)習(xí)討論活動(dòng)，同時(shí)還結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目開展針對(duì)性的BIM應(yīng)用，這讓員工的BIM應(yīng)用水平飛速提升，效果顯著。

此外，BIM應(yīng)用也掀起了設(shè)計(jì)流程的變革。例如傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程是各專業(yè)設(shè)計(jì)完成后，再提資給其它專業(yè)完成后續(xù)設(shè)計(jì)工作；而在BIM的協(xié)同設(shè)計(jì)流程中，各專業(yè)的設(shè)計(jì)過程就是提資的過程。地下總院在實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用中一邊嘗試、一邊摸索，通過不斷的討論總結(jié)，得出了一套項(xiàng)目BIM應(yīng)用流程，成功完成了設(shè)計(jì)流程再造。

辛佐先認(rèn)為：“BIM技術(shù)可以看作是一種新興的生產(chǎn)力，隨著其在建筑業(yè)的深入應(yīng)用，必將帶來建筑業(yè)組織與流程的變革。在應(yīng)用領(lǐng)域上，BIM技術(shù)將逐漸從現(xiàn)在熱門的管線結(jié)構(gòu)、碰撞檢查等應(yīng)用拓展到項(xiàng)目管理、設(shè)施運(yùn)維等更多領(lǐng)域，發(fā)揮其更大的價(jià)值。”