BIM技術(shù)在地鐵車站暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北武漢 430063）

0.引言

隨著我國(guó)城市化步伐的不斷加快，城市軌道交通飛速發(fā)展，地鐵作為城市軌道交通的重要組成部分，其地下車站具有空間小、專業(yè)多、管線復(fù)雜等特點(diǎn)。在傳統(tǒng)CAD設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅暖通專業(yè)與土建專業(yè)甚至各系統(tǒng)專業(yè)之間協(xié)調(diào)配合工作量巨大，而且從設(shè)計(jì)到施工過(guò)程中也易出現(xiàn)孔洞遺漏、管線碰撞、檢修空間不足等問(wèn)題。隨著BIM技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，可極大提高專業(yè)協(xié)同工作效率、優(yōu)化各專業(yè)管線排布、減少差錯(cuò)漏碰等問(wèn)題，同時(shí)有助于降低施工成本、縮短施工工期、提高施工質(zhì)量。

1.地鐵車站暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

地鐵車站暖通系統(tǒng)主要由隧道通風(fēng)系統(tǒng)和車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)組成，主要為乘客提供過(guò)渡性舒適的環(huán)境，為地鐵工作人員和設(shè)備提供良好的工作條件，為設(shè)備提供良好的運(yùn)行環(huán)境。同時(shí)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)為乘客和消防人員提供新鮮的空氣并排除煙氣和控制煙氣流向，保證乘客安全地疏散。阻塞運(yùn)行時(shí)，保證區(qū)間隧道的溫度滿足列車空調(diào)冷凝器的運(yùn)行要求。

1.1 隧道通風(fēng)系統(tǒng)

隧道通風(fēng)系統(tǒng)包括區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)和車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)在列車正常運(yùn)行時(shí)有效排除隧道內(nèi)余熱余濕，確保隧道內(nèi)最高平均溫度小于40℃。列車阻塞時(shí)，向阻塞區(qū)間提供一定的通風(fēng)量，控制隧道溫度滿足列車空調(diào)器正常運(yùn)行及補(bǔ)充列車內(nèi)乘客所需的新風(fēng)量。列車火災(zāi)時(shí)，及時(shí)排除煙氣和控制煙氣流向，保證乘客疏散及消防撲救需要[1]。

1.2 車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)包括車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、車站設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)和車站空調(diào)水系統(tǒng)。正常運(yùn)營(yíng)時(shí)，車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)為乘客提供過(guò)渡性舒適環(huán)境，車站設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)為工藝設(shè)備提供良好的運(yùn)行環(huán)境、為工作人員提供舒適的工作環(huán)境，車站空調(diào)水系統(tǒng)為大、小系統(tǒng)提供冷凍水滿足空調(diào)器運(yùn)行、調(diào)節(jié)要求。火災(zāi)時(shí)，迅速排除煙氣或阻斷火源、煙氣，同時(shí)為乘客提供一定的相對(duì)于疏散方向的迎面風(fēng)速，誘導(dǎo)乘客安全疏散[2]。

2.BIM技術(shù)在車站暖通設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

地鐵系統(tǒng)中的暖通系統(tǒng)復(fù)雜、管線繁多，主要包括車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)管、車站設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)管、防排煙系統(tǒng)風(fēng)管、冷凍水管、冷凝水管、冷媒管等，很多管道線匯聚在一處直接導(dǎo)致機(jī)房、走廊和房間管道繁雜，并且各個(gè)線路互相交叉和重疊。因此在使用傳統(tǒng)CAD二維設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通常只會(huì)對(duì)平面中的大致排列布局和位置進(jìn)行分析，直觀查看的難度較大，最后致使施工環(huán)節(jié)發(fā)生多次管道線路互相碰撞、穿梁以及難以排布的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)的合理應(yīng)用有助于對(duì)管道在各個(gè)位置的整體排列布局進(jìn)行分析，考慮設(shè)備和管道的具體運(yùn)行情況，進(jìn)而滿足設(shè)計(jì)的要求，大大節(jié)省了空間，確保性能，為施工提供便利[3]。

暖通專業(yè)BIM設(shè)計(jì)需準(zhǔn)備幾點(diǎn)基礎(chǔ)資料：（1）建筑、結(jié)構(gòu)可鏈接的設(shè)計(jì)文件、項(xiàng)目坐標(biāo)等；（2）完整的設(shè)備族庫(kù)，合理的機(jī)械設(shè)備族庫(kù)有助于實(shí)現(xiàn)管線和設(shè)備的連接；（3）合適的項(xiàng)目樣板文件，符合項(xiàng)目需求的樣板文件可以大大提高設(shè)計(jì)效率，為后期工作夯實(shí)基礎(chǔ)。

BIM技術(shù)在暖通設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要從四個(gè)方面進(jìn)行展開：（1）平面圖繪制。首先對(duì)建筑區(qū)域進(jìn)行合理劃分，明確管線系統(tǒng)種類，再根據(jù)管道特性完成對(duì)應(yīng)類型管道的繪制工作，并對(duì)各系統(tǒng)建立各自的過(guò)濾器，同時(shí)完成管道與空調(diào)器、風(fēng)機(jī)、冷水機(jī)組、水泵等設(shè)備及閥門的連接。設(shè)備區(qū)內(nèi)走道和環(huán)控機(jī)房的風(fēng)管線最為復(fù)雜，在繪制時(shí)需要密切觀察管線碰撞情況，使用BIM可視化技術(shù)認(rèn)真觀察三維視圖旋轉(zhuǎn)情況。根據(jù)過(guò)濾條件，設(shè)置自動(dòng)化檢測(cè)，檢測(cè)相應(yīng)類型的碰撞。風(fēng)系統(tǒng)繪制時(shí)應(yīng)注意風(fēng)口、閥門、設(shè)備、彎頭、三通、堵頭等構(gòu)建與風(fēng)管的連接情況，保證系統(tǒng)連接完整，并進(jìn)行系統(tǒng)完整性檢查，完整的系統(tǒng)模型方可進(jìn)行水力計(jì)算，并根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。（2）剖面圖、系統(tǒng)圖繪制。相較于傳統(tǒng)CAD技術(shù)，剖面圖和系統(tǒng)圖的繪制更加簡(jiǎn)便，剖面圖根據(jù)需要確定剖面位置，直接形成相應(yīng)的剖面圖，系統(tǒng)圖也可根據(jù)視圖設(shè)置自動(dòng)生成，大大提高設(shè)計(jì)效率。（3）設(shè)備材料表統(tǒng)計(jì)。地鐵車站工程較為龐大和復(fù)雜，在實(shí)際施工過(guò)程中會(huì)形成大量的參數(shù)信息，通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)的合理使用能夠突破傳統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模式，在信息建模的作用下快速產(chǎn)生設(shè)備明細(xì)表，對(duì)閥門的數(shù)量、材料、管道長(zhǎng)度等進(jìn)行自動(dòng)化統(tǒng)計(jì)。（4）布局出圖。基于模型文件生成相應(yīng)圖紙，包括平面圖、剖面圖、立面圖、局部放大圖、詳圖、明細(xì)表、圖紙目錄等，且這些圖紙內(nèi)容均與模型文件相互關(guān)聯(lián)，同時(shí)可以在Revit軟件中直接批量導(dǎo)出為PDF圖紙[4-5]。

3.BIM技術(shù)在車站暖通設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）可視化。BIM模型和現(xiàn)場(chǎng)管線布置可實(shí)現(xiàn)一一對(duì)應(yīng)的效果，能夠?qū)⑴ㄏ到y(tǒng)的管線及設(shè)備布置情況完全顯示出來(lái)，對(duì)于順利開展施工具有重要的指導(dǎo)作用。并且還能夠通過(guò)橫縱剖面甚至三維視圖全面顯示管線及設(shè)備布置，清晰直觀。（2）管線優(yōu)化。設(shè)計(jì)人員進(jìn)行模型的整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)整體模型的平行協(xié)調(diào)后，可利用碰撞檢測(cè)功能。通過(guò)檢測(cè)的詳細(xì)報(bào)告發(fā)現(xiàn)視覺上難以發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，例如互相碰撞及干涉問(wèn)題，并進(jìn)行有效修正，完成管線的優(yōu)化[6-7]。（3）協(xié)同設(shè)計(jì)。同傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式進(jìn)行對(duì)比，BIM模型能夠整合全部信息，全部專業(yè)都圍繞一個(gè)模型展開，進(jìn)行信息的讀取，對(duì)設(shè)計(jì)人員的修改進(jìn)行有效觀察，使各專業(yè)之間配合工作模式得以簡(jiǎn)化，并且提高了協(xié)同的有效性和聯(lián)動(dòng)性，協(xié)同設(shè)計(jì)效果明顯。（4）工程量統(tǒng)計(jì)。對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，工程量統(tǒng)計(jì)需要根據(jù)二維圖紙進(jìn)行設(shè)備、部件和管道配件的一一計(jì)數(shù)，之后將其分類，在表格中統(tǒng)計(jì)。而通過(guò)BIM設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各設(shè)備構(gòu)件的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，形成完整的統(tǒng)計(jì)報(bào)表，大大提高工作效率[8-9]。

4.BIM技術(shù)在車站暖通設(shè)計(jì)中的應(yīng)用前景

BIM技術(shù)在歐美發(fā)達(dá)地區(qū)發(fā)展應(yīng)已趨于成熟，并且具備相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。我國(guó)BIM技術(shù)正處于飛速發(fā)展階段，從二維設(shè)計(jì)到三維設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變不僅僅是設(shè)計(jì)行業(yè)的一大變革，也會(huì)對(duì)施工、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等諸多方面帶來(lái)巨大影響。從設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)應(yīng)用于地鐵暖通設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)明顯，BIM設(shè)計(jì)的推廣與應(yīng)用勢(shì)在必行。隨著BIM技術(shù)的研究、創(chuàng)新、發(fā)展，其在地鐵車站暖通設(shè)計(jì)中應(yīng)用前景廣闊。

5.結(jié)語(yǔ)

總之，隨著BIM技術(shù)迅速發(fā)展以及三維設(shè)計(jì)模型的廣泛應(yīng)用，將其應(yīng)用于地鐵車站暖通設(shè)計(jì)中能夠有效提高設(shè)計(jì)效率、優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量、減少設(shè)計(jì)工作量，BIM技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展形勢(shì)向好。