分析地鐵車站結構設計中BIM技術的應用

王彪

（中國鐵路設計集團有限公司，天津 300251）

BIM技術主要是利用三維模型來創建數據庫，能夠通過模型和信息來反應建筑的實際情況。BIM能夠集成整個建筑工程全生命周期的各個環節信息，如物理、技術、工程、造價等多個方面信息，能夠隨時進行調用與修改，存儲大量的信息，可以更好地實現整個生命周期內各個環節進行信息的共享和應用。當前，BIM技術應用到地鐵車站的建設中，可以實現模型創建、碰撞檢查、現場模擬分析等多個方面，可以保證地下交通站可以順利的進行，以提升地鐵車站建筑水平。

本文以BIM模型平臺方面，分析總結了地鐵車站BIM模型與結構計算實現深度設計。根據該平臺與模型建設，能夠確定車站結構形式，就能夠準確地計算與確定工程量信息。從大量的研究分析可以發現，BIM模型能夠有效地實現結構合理設計，提高設計水平，為地鐵項目的順利實施提供基礎條件。

1 BIM 技術的特點和應用優勢

1．1 BIM技術的特點

BIM技術主要的優勢就是可視化、模擬化、協調化。具體分析如下：可視化就是通過BIM技術來實現設計圖紙的完美呈現，不管是抽象還是具體的內容，都能夠直接體現在圖紙上。因此，人們能夠通過數據、結構等多個方面深入的了解和分析，就能夠提高設計的水平。BIM技術模擬性就是通過建立三維模型的方式來模擬現場設計方案，比如，照明、節能、綠色通道等方面。與傳統二維設計方式來說，BIM技術的操作更加的便捷，能夠提高細節設計水平，應用效率和比較高，真實反映出實際情況。便捷性就是在設計中，可以快速將工程的實際情況體現在設計圖紙中，且能夠準確、高效地反映出各項信息，有效地提升設計水平，防止在施工中存在嚴重的偏差問題。協調性就是可以根據實際需要來進行各個環節信息的添加、刪除或者修改，能夠隨時增加不同的結構，保證各個結構部分協調進行，最終可以提升整個工程的穩定性。

1．2 BIM技術的應用優勢

BIM技術有著其他技術所無法比擬的優勢，這也是當前建筑工程領域應用的主要原因，具體可以做出如下概括：

可視化，即“所見即為所得”的形式。3Dmax、Sketchup三維可視化能夠真實地反映出當前的設計方案，也可以實現不同設計階段的真實使用效果反應，同時也能夠明確掌握其與設計方案存在的差異，及時做出修正處理。目前，建筑設計工作主要是在計算機中完成的，傳統的建筑通過CAD平臺來進行，可以展示出平、立、剖三個視圖的方式來表達設計方案，然后，施工人員按照該圖紙開展施工。當前，很多建筑工程的規模都比較大、形狀也比較特殊，如果只是設計完成二維圖紙，設計與施工人員都難以直接想象出其最終的樣子，導致施工中出現嚴重的失誤和問題。而通過BIM技術就能夠實現可視化的展示，讓所有使用者都能夠了解真實設計方案，以促進設計水平的提升，滿足建筑工程使用需要。

協調性，任何建筑工程包含的專業比較多，參與人員眾多，所以需要這些設計與施工人員積極的交流，根據自身專業的需要進行信息的添加、修改與刪除，以保證最終設計方案符合要求。從另外角度分析，BIM技術還可以實現設計的碰撞檢查，動態化模擬，各個結構部分可以協調設計，及時發現現場施工存在的問題，檢測出碰撞問題，提高設計綜合水平，為整個項目的順利實施提供基礎。

模擬性，BIM模型能夠根據要求進行節能模擬、日照模擬、緊急通道模型等方面的設計，提高資源利用率，避免存在嚴重環境污染的問題，確保建筑工程的安全性。可以結合實際需要實現4D模擬，能夠明確具體的設計方案與進度分析，可以實現精細化的建設。隨著技術發展，目前，可以實現5D模擬，詳細地計算工程的成本與進度，合理控制工程預算，促進經濟效益的提升。

優化性，BIM技術可以根據要求實現設計方案優化，能夠提高投資回報的效率，能夠消除不合理因素的影響，實現不同方案的對比與分析，總結出最佳處理方案，提升總體設計水平。

出圖性，BIM技術可以通過使用虛擬技術來實現建筑三維模型建設，可以充分地協調、模擬與優化，使得設計方案中的各個圖形能夠按照要求出圖，并且根據要求進行方案的改進，滿足現場施工要求。

雖然目前我國已經有很多城市開始地下空間建設，但是，從人性化設計、復雜結構設計、節能與環保設計等方面還有一系列的不合理部分。BIM技術能夠實現可視化、協調化與模擬化的設計，被大量地應用到建筑領域內，并且已經完全取代了傳統技術，能夠促進建筑領域的全面發展和進步。

2 BIM技術在地鐵車站結構設計中的應用研究

某地鐵車站建設施工項目，應用BIM核心建模軟件Revit Structure 2012建立地鐵車站標準段的BIM三維模型，根據設計標準要求實現支座檢查、物理模型與分析模型的檢查，保證BIM模型達到要求，然后，將其全部導入到其配套軟件Robot Structure Analysis 2014軟件進行結構內力分析。

該軟件的主要優勢就是能夠實現三維模擬和碰撞分析，可以保證各項工作協同進行，使得設計更具準確性，提高設計水平和效率，也能夠有效地降低設計成本，滿足現代建筑設計標準要求。

2．1 車站結構建模

由于Revit軟件自身所攜帶的構件部分比較少，根本不能達到目前建筑的建模要求，尤其是一些比較重要的梁、柱、墻等部分。因此，首先，應該根據需要創設構件族；其次，應該結合當前我國的用戶標準來進行定制Structure Analysis－Default CHNCHS.rte項目樣板文件創建新的項目，然后，就是根據系統標準創設族文件與系統族文件，能夠形成地鐵站臺的3D模型，在創建環節，Revit也創建了三維結構分析模型，雙擊瀏覽器能夠及時查看三維分析模型。

2．2 結構分析

地鐵車站所設計的BIM模型，能夠開展支座檢查、物理/分析模型來進行檢查，同時還需要設計出碰撞模型做出分析，并且實現模型建立與完善。

使用Revit extensions將完善后的BIM模型發送到Robot Structure Analysis Professional，發送環節能夠實施模型的基本與附加項目的確定，比如，進行自重分析、材料與模型轉換等等，最終就能夠完成地鐵車站Robot結構分析模型。由于Robot和Revit中的很多功能都能夠實現兼容應用，所以通過Revit實現材質、荷載、荷載組合、支座、彈簧約束等多個方面的分析與應用，然后，可以根據系統要求來進行再次配置，并且利用Robot Structure把分析最終的結果直接反饋給Revit，就能夠達到信息的雙向應用。

添加荷載與荷載組合，在Robot中可以通過不同工具來實現荷載工況分析，然后，是實現添加恒荷載與活荷載，前者就是進行結構、設備的自重與水壓力等方面，后者則是利用地表車輛、側向載荷等多個方面，最終能夠獲取荷載圖。Robot Structure軟件能夠讀取和使用Revit中所規定的各項荷載組合形式，可以完成荷載的組合與計算。

結構分析結束后，就要對最終結果做出檢查和分析，然后，可以實現計算文檔組織設計。在結果的下拉菜單中利用彩圖、桿件示意圖、表格等方面做出結果分析，以提升其設計水平。

2．3 生成明細表

建筑工程領域高速發展之下，工程項目復雜性逐步的提高，工程規模也在擴大，傳統方式已經無法滿足市場使用標準，而BIM模型還能夠實現構件明細表的確定，以提高設計水平。

3 結語

BIM技術被廣泛地應用到建筑工程領域，所產生的效果是非常明顯的，對于建筑工程領域長遠發展有著積極的影響作用，并且已經開始逐步取代傳統的設計方式。目前，我國的BIM技術應用還處于初期階段，尤其是地下建筑的應用不是很普遍。本文以某地鐵車站項目為案例進行分析，能夠全面的實現BIM技術的合理應用，可以充分地發揮出該技術的優勢，提高設計效果，也能夠保證工程可以順利的進行。通過應用BIM技術，可以實現建筑的優化設計，提高設計質量，保證項目順利實施，成本也能夠控制下合理范圍內，極大地促進建筑領域全面發展。