地鐵車站建筑專業BIM建模技術探討

王志青

(中鐵四院集團廣州設計院有限公司 廣東廣州 510600)

1 概述

隨著城市軌道交通建設的不斷發展，截止至2019年6月，上海市累計已開通線路17條，車站415座，運營長度達705 km；北京市累計已開通線路21條，車站389座，運營長度達626 km；廣州市累計已開通線路14條，車站240座，運營長度達454 km；深圳市已累計開通線路8條，車站199座，運營長度達286 km[1]。在全球信息化發展的新階段，信息技術具有創新代際周期短，創新活力、集聚效應和應用潛能裂變式釋放，能夠更快速度、更廣范圍、更深程度地引發新一輪科技革命和產業變革等特點。信息化又是建筑產業現代化的主要特征之一，BIM應用作為建筑業信息化的重要組成部分，必將極大地促進建筑領域生產方式的變革[2-3]。而深圳市作為國務院關于支持深圳建設中國特色社會主義先行示范區，應發揮其帶頭作用，將BIM技術進行完善并全面推廣。深圳市軌道交通12號線工程作為深圳市第四期建設規劃項目之一，在這一發展的關鍵時期更應該敢于嘗試，將BIM帶入軌道交通行業。而本項目作為全線換乘車站之一，區別于標準站有更多建模特點值得探討[4]。

深圳市軌道交通12號線工程流塘站，是地鐵12與規劃15號線換乘站，位于深圳市寶安區前進二路與流塘路交叉口。12號線車站沿前進二路設置；15號線車站沿流塘路設置。本次BIM模型以流塘換乘站為依托建立，考慮到之后附屬出入口、風亭設置需要結合車站周邊現狀和規劃情況進行建模，而車站周邊現狀既有富盈門、嘉華花園、流塘陽光等舊住宅區，也有中糧錦云等新建住宅區及正康骨科門診和流塘公園；車站周邊用地規劃主要為居住用地及部分商業用地，未實現規劃。流塘換乘站設置見圖1。

圖1 流塘換乘站設置

2 建模制約因素及模型特點

2.1 制約因素

(1)沿流塘路有管口尺寸為6 m×2.5 m的雙孔雨水箱涵，車站主體模型需對其進行避讓。(2)沿12號線車站北側規劃有綜合管廊；流塘站共建綜合管廊自車站小里程端進入車站設計里程范圍，沿車站北側布置。該段管廊平面長度254 m，標準段寬11.1 m，高3.9 m，為單層3跨矩形框架結構。綜合管廊上跨車站附屬1號風亭組后下穿車站附屬A出入口、B出入口。(3)車站模型范圍沿前進二路有兩根DN800給水管，埋深分別為2.63 m、2.31 m，以及大量其它市政管線，建模時也同樣需要避讓。

2.2 換乘站模型特點

因流塘換乘站兩線車站呈非垂直T型布置，在轉角區域的樓板、隔墻等構件設施建模時應考慮其形狀和方位的變化。另外12號線車站為地下兩層車站，15號線為地下三層車站，且層高不一致，導致換乘車站層高多變，BIM建模時層高也需隨之變化。

3 建模原則

3.1 坐標系

依據深圳市城市軌道交通工程采用統一的坐標系統和高程系統，該項目建模坐標系具體按照深圳市相關規定執行[5]。為便于設計建模，各工程部位、各專業根據需要建立各自的局部坐標系。流塘換乘站車站建筑模型采用局部坐標系，以設計右線中心里程處為項目基點，Z方向為相對標高，X和Y方向與設計方向相一致。

3.2 模型基本單位

BIM模型水平和垂直方向的基本單位均為毫米。建模時，模型標高包括相對標高和絕對標高。其中，絕對標高作為BIM模型相對標高的附注信息，為模型在全局坐標系中的Z坐標值，應與工程實際高程一致。模型層高以建筑相對標高進行設置，相對標高以站臺層層高為起點進行計算，單位為米。流塘車站BIM模型為1∶1。

3.3 模型分解

深圳市軌道交通12號線建(構)筑物、地下管線、地形等場地模型宜全線統一創建，按工程部位、標段劃分等進行拆分并提供給相關單位使用[6]。場地模型的創建范圍應符合設計、施工要求；工程本體可按工程部位、專業、系統等分解模型創建工作；車站建筑模型按子工程部位(車站主體、車站附屬)、樓層進行細分。

3.4 建模環境與模板文件

城市軌道交通工程項目全線全專業BIM模型應采用統一的建模環境與項目模板文件進行創建。包括圖元分類及屬性參數、圖層(若有)、顏色等。流塘站BIM建筑模型采用Revit 2016版建模，模板文件按全線統一標準執行。

3.5 構件命名規則

構件命名可劃分為三級，按“專業-類型-特征”的原則進行命名，應符合《軌道交通工程信息模型分類和編碼標準》(QB/SZMC-XXX-2019)中“表14-元素”的相關規定。其中，“專業”采用拼音首字母縮寫[7]。

4 流塘換乘站模型框架

4.1 建模位置及范圍

流塘換乘站以12號線右線中心里程處為項目基點，12號線車站有效站臺中心里程YDK16＋815.034，設計起點里程 YDK16＋655.834，設計終點里程YDK16＋909.834，為地下二層島式站車站。外包總長254 m，標準段外包總寬23.3 m，有效站臺長140 m，寬為14 m。

BIM模型車站附屬共有7個出入口、3組風亭組，其中12號線共設5個出入口和兩個風亭組，A出入口和1號風亭組設于前進二路東南象限；B1、B2出入口設于前進二路東北象限；C出入口和2號風亭設于前進二路西北象限；G出入口設于前進二路西南象限。冷卻塔置于流塘公園內部。15號線共設2個出入口和1個風亭組，D出入口設于流塘路東北象限；E出入口和3號風亭設于流塘路西北象限。

4.2 建模標高

根據建模原則，要求設置有兩套標高，絕對標高以及相對標高，BIM建模按照相對標高進行建模，并標注有絕對高程信息。

4.3 平面建模

4.3.1 站廳層

流塘站12、15號線共用站廳層BIM建模按設計設在負一層。站廳層包含兩端的管理用房和設備用房區以及站廳中部。其中站廳中部公共區中間為付費區，付費區兩端為非付費區。非付費區與付費區之間采取可透視柵欄分隔。12號線車站付費區設有2組樓扶梯，一部垂直電梯；15號線車站付費區設有3組樓扶梯，一部垂直電梯。站廳層BIM模型見圖2。

圖2 站廳層BIM模型

4.3.2 站臺層設計

流塘站12號線站臺層BIM建模按設計設在負二層。車站有效站臺長140 m，寬14 m，站臺門長度為135.76 m。站臺層設有2組樓扶梯，1部電梯與站廳層付費區聯系，1部T型換乘樓梯連接12號線與15號線站臺。有效站臺兩端為設備用房區，站臺端部設下至軌道區的樓梯4部，其凈寬度≥1 100 mm，有效站臺外有設備用房區與軌行區的欄桿。流塘站15號線站臺層在負三層，建模方法參考12號線站臺層。

4.3.3 15號線設備層

15號線流塘站設備層由兩端風道及中間設備用房區組成，建模時兩端風道采用分隔墻形式，共設置8道，中間的設備用房共設置38個。

4.4 成果展示

流塘站建筑專業BIM建模成果展示見圖3。

圖3 流塘站建筑專業BIM建模成果

5 BIM建模關鍵技術

5.1 墻體建模

5.1.1 墻體類型

(1)根據深圳市軌道交通12號線技術要求，對所處位置的墻體類型進行編輯。BIM建模時建筑設備區墻體類型包含一般設備用房墻體、防火墻體、掛重物墻體、有水及潮濕房間墻體和軌行區兩側墻體等五種[8]，具體見表1。

表1 墻體類型選擇

(2)在明確墻體類型后，對不同的墻體屬性進行編輯。例如在編輯鋼筋混凝土墻體時，可以通過軟件自帶的過濾器對命名為鋼筋混凝土類型的墻體進行截面填充，填充圖案與二維施工圖紙所表達的內容一致。

5.1.2 顏色區分

在編輯好了墻體所對應的屬性后，也需要對不同屬性的墻體賦予不同的顏色進行區分，在三維模型中可以更直觀區分不同屬性的墻體。例如在編輯鋼筋混凝土墻體顏色時，可以通過該軟件的過濾器對所有鋼筋混凝土墻體一次性填充顏色，鋼筋混凝土用黑色進行填充。

5.1.3 墻體輪廓編輯

BIM建模時，扶梯下方墻體、換乘樓梯等特殊位置墻體屬性與其它位置墻體并沒有區別，為了實現模型與車站建成后效果一致，需要對特殊位置墻體進行輪廓編輯。

(1)針對扶梯下方的墻體，通過點擊鼠標進入修改界面，對該位置的墻體形狀修改成相應的三角形。

(2)針對預留防火卷簾處的墻體，依據設計規范要求提供的卷簾參數，確定卷簾所在位置，修改該墻體輪廓。

(3)針對雨水箱涵所通過墻體位置，需對該處的墻體高度做相應的調整；頂板上方覆土較厚的墻體應根據覆土情況相應地增加墻體高度。

5.2 模型信息賦予

BIM技術的核心是信息共享和協同工作。如何能將項目信息更完整地表達出來主要就是賦予模型和構件在本項目上所獨有的信息。

5.2.1 項目信息

由于本項目是深圳市軌道交通12號線項目，按照深圳市地鐵集團《軌道交通工程BIM數據移交標準》的規定[9]，應填寫項目名稱、建設地點、建設階段、建設依據、建筑類別、建筑等級、主體結構設計使用年限、裝修工程設計使用年限、防火等級、防火標準、抗震設防烈度、抗震等級、建筑規劃用地面積、總建筑面積、容積率、綠化率、標段名稱等內容。

5.2.2 條目信息

由于模型構件在項目上具有獨特性，需要對每個構件在本項目中的具體信息進行編輯。流塘站BIM建筑模型共有2 172個模型構件，每個構件均賦予建設資源、建設過程、建設成果、其他數據四大類條目信息。其中，建設資源包括工程產品、組織人員角色、工具、信息四個分類；建設過程包括工程建設項目階段、行為兩個分類；建設成果包括按功能分建筑物、按形態分建筑物、按功能分建筑空間、按形態分建筑空間、元素、工作成果六個分類；其他數據包括專業領域、材料、屬性、地理信息四個分類[7]。

6 結束語

現階段對地鐵車站BIM信息化技術應用嘗試不多，流塘站為深圳市軌道交通12、15號線兩線換乘車站，BIM建模時數據多，建模難度較大。深圳市軌道交通12號線工程BIM應用中，各工程部位、各專業在統一的坐標系和高程系統環境下建模，可以通過Bentley旗下的Supermap軟件將該線各個獨立的專業BIM模塊鏈接成整條線的BIM模型，為深圳地鐵軌道交通12號線建設提供BIM信息化服務。