分析地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用

彭拔

（中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 天津 300308）

1 BIM技術(shù)概述

通俗地講BIM就是一套完整全面的模擬三維模型數(shù)據(jù)庫，從產(chǎn)品的開發(fā)到終結(jié)，都可以通過BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)。因此也成為了當(dāng)代各行業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的炙手可熱的工具，其應(yīng)用范圍涵蓋建筑、金融、游戲等行業(yè)。而在我國引入BIM技術(shù)后，主要將該技術(shù)應(yīng)用在建筑建設(shè)方面，尤其是在鐵路、地鐵、高鐵等基礎(chǔ)建設(shè)上。因?yàn)橥ㄟ^BIM技術(shù)的三維建模技術(shù)，可以將整個(gè)工程的信息收集到立體平面上來，因而可以再對(duì)每一處環(huán)節(jié)進(jìn)行研究探討。由此看來，BIM技術(shù)在地鐵的協(xié)同設(shè)計(jì)、照明設(shè)計(jì)等方面擁有重要的信息集成功能，這就有利于地鐵項(xiàng)目科學(xué)地進(jìn)行施工建設(shè)。

2 BIM技術(shù)對(duì)于地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性

2.1 有利于進(jìn)行可視化操作

在數(shù)學(xué)中的平面直角坐標(biāo)系中，通常只有x軸和y軸，一般表示一個(gè)圖形的長度和寬度，因此兩者建立的是二維平面。而在加入z軸后，整個(gè)平面不僅僅只表示圖形長寬，而且還表示圖形的高度，也就是說圖形從二維平面轉(zhuǎn)變成了三維平面。而Revit軟件就是通過將地鐵車站建立在三維平面上，并且將整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行可視化操作，可以在圖形結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣就使得地鐵車站設(shè)計(jì)變得高效且直觀。

2.2 有利于提高地鐵置線的設(shè)計(jì)效率

通常在給地鐵站進(jìn)行裝線排線的過程中，因?yàn)槿斯さ倪M(jìn)度較慢，因此會(huì)拖延地鐵建設(shè)的工期，而且中間會(huì)發(fā)生不可測的施工問題。而Revit軟件可以在線上平臺(tái)內(nèi)完成線路設(shè)置，并且如有問題可以隨時(shí)更改線路。這就相較于傳統(tǒng)置線有著很大的建筑優(yōu)勢，因此可以提高地鐵置線的設(shè)計(jì)效率。

2.3 有利于提前進(jìn)行施工模擬

在傳統(tǒng)的建筑施工當(dāng)中，很容易因?yàn)榕袛嗍д`而導(dǎo)致建筑重建的情況，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)建筑方法是通過經(jīng)驗(yàn)判斷決定，而人工施工是難免出現(xiàn)失誤的。可以使用BIM的建模模擬技術(shù)，事先在線上平臺(tái)進(jìn)行建造模擬，如原有計(jì)劃出現(xiàn)問題，可以隨時(shí)進(jìn)行更改重演。由此可見，通過BIM的信息模擬技術(shù)不僅可以降低建筑方的建筑成本而且可以有效地避免人員傷亡。

3 在地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1 可在地鐵車站建造的準(zhǔn)備階段中應(yīng)用

在國內(nèi)一線城市會(huì)存在這么一種現(xiàn)象，就是地鐵的出站口是在某一商業(yè)中心商場的門口，或者地鐵的出站口可以直接通往商業(yè)中心入口，而這就可以直接帶動(dòng)該商業(yè)中心的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。因此，通過這種現(xiàn)象就可以看出，在地鐵建設(shè)的準(zhǔn)備階段中，一定要將地鐵與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展聯(lián)系到一塊。因?yàn)榈罔F每日拉動(dòng)的人口流量，是在幾百萬甚至到幾千萬以上的，帶來的經(jīng)濟(jì)流量也是十分龐大的。而BIM擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)建模功能，可以通過建立該路地鐵的三維人流數(shù)據(jù)模型，來具體地分析地鐵建設(shè)的進(jìn)站口或出站口的建設(shè)位置，從而實(shí)現(xiàn)城市資源利用最大化。

另外，每個(gè)城市都有一定數(shù)量的地下建設(shè)空間，是在建造地鐵或其它公共設(shè)施的時(shí)必須要考慮到的，否則會(huì)造成地面道路層塌陷的情況?？梢酝ㄟ^BIM技術(shù)，結(jié)合該地區(qū)可承受的建設(shè)區(qū)域參數(shù)，與將預(yù)計(jì)建設(shè)的地鐵站模型面積等參數(shù)綜合分析，從而最終才能確定地鐵站的建設(shè)地址或建造規(guī)模大小等。

由此可見，BIM技術(shù)對(duì)于地鐵站建設(shè)前期，一方面可以將地鐵建設(shè)與當(dāng)?shù)厣虡I(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)系起來，從而帶動(dòng)該區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。另一方面，也有利于有效整合城市的地上地下資源，從而實(shí)現(xiàn)城市資源的循環(huán)利用。

3.2 可在地鐵車站的設(shè)計(jì)階段中應(yīng)用

在地鐵車站設(shè)計(jì)中，不僅僅包括地鐵線路的設(shè)計(jì)，還需要對(duì)地鐵站的照明、協(xié)調(diào)性、排水等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)?？梢岳肂IM提供的整體建模分析技術(shù)，來提高建設(shè)設(shè)計(jì)的合理性。那么就以成都1號(hào)線地鐵的照明設(shè)計(jì)為例，以此來說明BIM對(duì)于地鐵設(shè)計(jì)的作用。

首先，應(yīng)選取合適的BIM設(shè)計(jì)軟件。目前在我國主流的BIM設(shè)計(jì)軟件為Revit，用戶可通過軟件界面的指令操作，在Revit軟件中先建立合適的地鐵站三維模型。

其次，分析并標(biāo)注地鐵模型中每一個(gè)需要安裝照明設(shè)施的位置，然后根據(jù)《城市軌道交通照明》的規(guī)定，在模型中以顏色分清楚照明等級(jí)。一個(gè)完整的地鐵站中，所有照明設(shè)施都有一個(gè)完整的設(shè)計(jì)體系，因此需要用BIM對(duì)照明設(shè)施的參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)置，包括燈光顏色、照明角度等方面。并且，這些參數(shù)數(shù)據(jù)會(huì)匯集成一張?jiān)斍榱斜恚ぷ魅藛T可通過對(duì)這張列表數(shù)據(jù)的更改操作，從而完成對(duì)地鐵照明設(shè)施的日常管理。

最后，對(duì)整個(gè)照明設(shè)施體系進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)參照地鐵站的配電系統(tǒng)參數(shù)。因?yàn)檎麄€(gè)地鐵站的機(jī)械用電，都是需要通過配電系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。而照明設(shè)施的電路就是整個(gè)電路循環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，因此可以利用Revit軟件的易操作性，在設(shè)計(jì)地鐵站的照明設(shè)施的同時(shí)，可以將照明設(shè)施的配電參數(shù)歸總到一張明細(xì)列表中，用以隨時(shí)觀測各種照明設(shè)施的用電功率，以及開關(guān)方式等信息。通過BIM對(duì)地鐵照明設(shè)施的統(tǒng)一規(guī)劃，進(jìn)而提高了地鐵照明設(shè)施設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)效率。

由此可見，BIM技術(shù)在地鐵車站的設(shè)計(jì)方面，一方面減少了車站設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)用時(shí)，從而提高了地鐵車站設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)效率。另一方面，又提高了地鐵整體設(shè)計(jì)的合理性。

3.3 可在地鐵車站的建造階段中應(yīng)用

在地鐵建設(shè)的總體規(guī)劃圖中可以發(fā)現(xiàn)，地鐵建造的地點(diǎn)一般都在于城市交通樞紐位置，或城市商業(yè)繁華的經(jīng)濟(jì)中心區(qū)域。地鐵建造對(duì)于周邊地區(qū)及居民的影響較大，比如影響城市公路的正常通行等。而且在傳統(tǒng)的地鐵施工中，建設(shè)進(jìn)度的多少，往往取決于建筑施工人員的經(jīng)驗(yàn)判斷，總是會(huì)出現(xiàn)施工問題，進(jìn)而影響施工的進(jìn)度。不過在BIM技術(shù)中可以使用4D模擬或者5D模擬技術(shù)，通過在線上平臺(tái)建立虛擬的施工過程，來分析篩選可行的地鐵車站設(shè)計(jì)方案，并將其確定為最終的設(shè)計(jì)方案。通過這樣的設(shè)計(jì)模擬，不僅僅可以減少施工中出現(xiàn)的決策性失誤，而且可以降低地鐵車站的建造成本。

3.4 可在地鐵車站的運(yùn)營維護(hù)中應(yīng)用

據(jù)2018年8月的全國地鐵人流量周統(tǒng)計(jì)表中顯示，北上廣三座一線城市的總客流，已高達(dá)八千多萬人數(shù)，且平均每日人流量已在一千萬以上。地鐵車站在建成后，作為整個(gè)城市的人口運(yùn)輸工具，每天搭載著上千萬的城市人口，需要時(shí)刻保證地鐵設(shè)施的質(zhì)量安全，以免造成因故障導(dǎo)致的人員傷亡問題。而BIM技術(shù)具有強(qiáng)大的信息監(jiān)管能力和信息儲(chǔ)存能力，可以在地鐵投用前，先將所有的地鐵設(shè)施信息都錄入進(jìn)BIM信息系統(tǒng)中，包括設(shè)施的建造日期、生產(chǎn)制造商等信息，然后在對(duì)其進(jìn)行定期的盤查管理，以便隨時(shí)預(yù)防地鐵安全問題的發(fā)生，進(jìn)而保障所有地鐵乘客的生命安全。另外，通過BIM的信息模擬技術(shù)，還可以模擬當(dāng)危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)乘客迅速逃離的情況，進(jìn)而規(guī)劃出可緊急疏散逃生的路線，這也是提高乘客生命安全的一種辦法。

4 結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)已成為當(dāng)前建筑行業(yè)的主流技術(shù)，并且已廣泛應(yīng)用在地鐵車站的建造設(shè)計(jì)上。因此，一方面可以降低地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)成本，另一方面還可以提高地鐵項(xiàng)目建成后的綜合管理水平。