BIM技術在地鐵車站設計中的應用

徐延亮

（上海唯閣建筑設計工作室，上海 200000）

0 引言

地下工程項目建設綜合性較強，而且工程建設環節很多，地鐵建設需要大量資金投資，而且項目建設周期長，為社會帶來更深遠的影響。地鐵在建設期間會使用更復雜的技術，而且還要較高的信息化協同，在對整個項目進行工程施工，一些地下空間各類復雜的管線要做出梳理，使用BIM技術通過三個可視化軟件視圖來了解施工中存在的問題難點，以便實現優化設計方案的目的，能夠更好提高工程的施工效率。

1 地鐵車輛設計應用傳統的模型弊端

1.1 可視性弱

在傳統建筑施工模型中，往往是對二維模型來設計，在地下軌道工程建設中，有一些軌道管線布局比較復雜，使用二維圖紙很難進行識別。在項目建設中，常常會存在一些規劃設計的內容與現有管線產生矛盾沖突情況。

1.2 設計協調性不足

在金凱路站二維模型設計中，存在施工圖紙不統一的問題。二維圖形包含的信息量不多，施工模型可視化不強，在項目建設時，往往會出現一些地下管道管線產生不良沖突，在產生管線出現沖突，就會影響到正常的施工進度，而且出現了工程施工沖突，就會導致各種單位產生更多的矛盾糾紛，也會出現一些施工錯路的問題，而影響到工程質量的提升和正常項目的實施。

1.3 工程項目調整期間，全局性和預見性不足

在建筑施工模型的構建中，項目實際施工階段就容易出現一些管線的沖突，有些設計人員卻沒有對這些管線沖突做好預判，實際的工程施工也未能做好完全模擬的分析，導致出現管線的沖突后，又有新的管線碰撞問題。

1.4 施工方案精準性不足

在管道布局設計時，對管線尺寸標準往往使用公稱直徑，這與實際管道尺寸有一定的差距。在施工場地的管道，管線的維修空間和管道保溫隔熱層的空間未能夠在施工圖紙上標注出來，工程人員也不能夠對整個方案做出靈活地優化，也不可能結合實際方案得出更清楚的數據信息，因此就會使管線的安裝受到更多的影響。

1.5 施工圖過于復雜

在管網圖紙設計時，雖然使用了剖面繪制工方式，但是管網內的圖像比較復雜，所以很難識別出圖紙中獨特的信息。往往圖紙信息客觀性較差，就會造成在項目施工時，施工的難度增加，數據模糊會引起技術人員在項目實施期間，與工程人員產生許多的誤解[1]，通過在金凱路中BIM技術的應用，發現80%管線碰撞得以發現及時解決了此類問題。

2 BIM技術的優勢概述

2.1 有較強的可視化效果

可視性是當前BIM技術相對于傳統技術的最大優勢，在地鐵車站的項目建設時，一種使用CAD軟件，只能夠通過一些輔助的方式才可以達到立體效果。但是這設計方法設計出來造型與實際建筑物實體還有很大的差別，在面對復雜城市地鐵站規劃設計時，使用BIM設計技術，能夠精確地在三維立體空間圖上，確定好車站與周圍環境之間的位置關系，而且可以為車站可視化三維模型模擬提供工作素材，也可以為項目的業主提供工作的決策支持，也能夠提供工作的便利。在該模型中，該各構件都有一定的特點。應用BIM軟件能夠使車站內部的裝修物可以在立體化的空間內有一個精確的數據坐標。還有一些建筑物的部件有長度、高度、寬度的屬性，例如在金凱路站配電房BIM設計中發現管線夾層發現有根大梁造成凈高不滿足要求的情況。在BIM模型構件，還可以將這些分類屬性應用于工程量清單中快速生成，因而，就可以實現對這些項目的精準投資測算，這樣會進一步提高工程效率[2]減少工經專業的工作量，減少設計調整時間。

2.2 使設計方案更加可行

在BIM軟件內有三維立體化模型，可以為工程施工提供更精確的數據，而且能夠進一步細化項目設計的細節部位，這相比傳統的二維平面圖的設計，施工圖紙設計的錯誤顯著的降低。使用三維立體化建模的方式，可以深度地發現地鐵隧道和車站頂板施工問題，而且能夠在地鐵車站進行多種部位的施工。例如，使用BIM技術，優化設計消防排煙設施設備，進一步降低了地鐵項目建設的投資量，壓縮項目施工時間，有效規避了反復施工的問題，減少反復開挖的作業，而且能夠進一步減少地鐵項目工程對外的環境帶來的破壞和影響。

2.3 有助于提高工程施工效益

使用BIM技術能夠結合實際的項目建設需要，有針對性設計圖紙，這樣會顯示提高工程設計效率，并且有助于推動生產效率的提升。應用BIM的參數，而且能夠獲得許多項目建設中基礎的施工數據，可以精準地幫助工程公司制定材料施工計劃，也可以顯著降低材料使用成本，減少施工中不必要環節，而且也可以有效地減少施工環節中的浪費，實現項目成本節約的目的，同時也提高了施工效益[3]。

2.4 提高項目工程量統計的精確度

創建BIM數據庫可以為工程設計人員和造價人員提供更多的工程數據，以便方便作業人員去精準測算出項目的工程量，而且會使工程的預算測算的精度也得到更好的提高，由于在數據庫內部數據更為全面更為詳細，因而就可以為項目的實施提供更多的數據資源，也可以更好地提高項目施工效率。

3 地鐵車站設計期間BIM技術應用的方法

3.1 BIM技術可視化的應用

通過構建出車站建筑模型，在BIM軟件上就可以使整個使用圖紙設計變得更加精確，也可以采取三維協同的方法來使各設計企業都能夠進一步的融合，最終去完成一個系統的施工模型應用。可視化的優勢能夠進一步使各專業設計工作人員密切地合作協作，由此去創建出可以涵蓋整個車站的數據信息模型，進而使工程設計的階段環節和專業人員都能夠密切地配合協作。使用BIM軟件可以清晰地分析到每一個施工作業環節的具體內容，以便及時發現車站后期施工中，可能會存在的風險和問題，例如金凱路站BIM設計中發現一處死角，主體完工后，風道安裝空間不夠，人進不去的情況，通過BIM模型找到里一個風道安裝位置。

3.2 BIM技術優化設計方的應用

在對工程方案進行優化時，要在BIM軟件內部繪制施工圖紙，這樣能夠進一步節約車站規劃設計時間，而且可以壓縮項目建設成本。在完成施工方案的設計之后，要進行必要的評審和校對，在校對時，就可以用BIM技術構建模型。項目工程的負責人在各車站的連接環節進行無縫的銜接設計，對車站內的排水通風等各類設施進行優化，同時還能夠比對通風與排水設施與圖紙內部的內容。

3.3 生成地鐵車站的施工明細表

在建筑工程快速發展背景下，建筑項目變得更加復雜，工作量也越來越多。傳統的統計工程量的方式還不能夠滿足未來市場發展要求，使用BIM技術來構建建筑的信息模型，可以快速生成項目施工的明細表，也可以繪制構件明細表，進而幫助項目投資人建立對工程造價，并做出精準預測，也能夠保證項目經濟投入最優化。應用BIM技術可以生成明細表，并且幫助工作人員按照明細表來操作。對地鐵車站墻體的建設，生成了明細表，在創設墻體的施工明細表，選擇新的構造，并BIM軟件輸入相應的參數數據。例如，在軟件的圖畫框中，設定字段或者排序及過濾使用格式，并且要關注字段中對話框，選擇墻體的明細表的內容，包含了建筑墻體的功能、體積，及墻體的寬度，使用的材料型號，施工的成本及建筑結構體的說明、防火等級及面積，要在明細表左上角上，填寫對應的屬性。

3.4 優化設計方案

在地鐵車站結構設計時，可以應用5D的施工模型，應用Time-liner的模塊來按照工程施工進度及規劃設計方案在BIM軟件中，選擇施工時間和施工具體日期。在軟件內部虛擬構造一些施工工作任務，并嚴格按照施工的邏輯順序來制定施工計劃，以此去在BIM軟件內生成5D信息模塊。通過使用動畫的方式來展現，能夠按照既定的施工邏輯順序、施工流程來進行工程作業的模擬。例如，在工程的設計時，可以應用該技術來進行虛擬建造，在工程分析中，可以采取雙側面的臺階法，及推動施工集中挖掘，盡量縮減挖掘時間，進行一次性開挖，能夠有效節省施工時間，而且會進一步提高工程施工項目作業效率。

3.5 應用效果分析

使用BIM技術手段可以發現未來施工時存在的不良問題，進而實現空間的優化設計，為后項目設計也能夠提供更多的參考。近年，隨著我國BIM技術與其他技術的融合發展，可以有效地簡化項目施工工序，如利用項目建設結構和項目分布信息，來提高工程設計的效率。利用BIM軟件可有效實現建筑工程無縫銜接，來提高設計效率，在地鐵車站的結構設計中，可以推廣使用BIM軟件，進一步加強對人才的培養，為工程企業提供更多項目施工便利，也能夠進一步壓縮施工成本，提高施工的經濟效益。BIM技術會顯著提高施工質量，提高設計人員能力，提前發現并處理項目中的問題，減少項目施工返工問題。

4 結語

在金凱路站BIM設計時，BIM模型方便設計人員了解車站上工程施工內容，BIM軟件有可視化的特征，能夠方便是人員了解項目施工的各個環節。在軟件內，可以開展各個管線碰撞測試，及時地發現管線存在交叉部位，避免后期在施工中的沖突問題。提高了工作質量，還是提高了工程效率，這都給現有車站建設帶來極大的利好，進一步壓縮項目施工時間，也可以進一步推動項目資金的集約，有效縮短項目建設的時間。在地鐵車站的工程建設中，車站內部整體的建筑效果要進行精準分析，保證車站的使用效率和功能質量的基礎。可見，BIM技術有可視化、協調性、模擬性及優化性等特點，可以對車站的施工環節進行模擬、建模來提供優質的施工方案。