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0引言

地鐵因其具有載客量大、安全快捷等優(yōu)勢備受社會各界的青睞，地鐵工程成為城市化建設中的重點建設項目，由于地鐵工程建設涉及到諸多專業(yè)技術的應用，且屬于隱蔽工程，因此，地鐵建筑設計難度較大。BIM技術在地鐵建筑設計中應用，利用BIM技術的優(yōu)化性及可視化等應用優(yōu)勢，為地鐵建筑設計方案的科學性與合理性提供了有效保障。

1工程概況

福建省某市地鐵一期工程，共有車站5個，分別為：杏錦路車站標準寬度為20.9m，總長為294.15m，建筑面積為17069.2m2；董任站標準寬度為20.7m,總長230.305m，建筑面積為1325.6m2。地鐵1號和6號線在集美中心站換乘，換乘站廳設計為“T”形，該站標準寬度為20.7m，總長為604.5m（停車線長度為332m、車站長度為272.5m），建筑面積為22508.12m2；誠毅廣場站標準寬度為20.7m,總長為196.85m，建筑面積為11192m2；軟件園站為左右雙線設計，兩條線路標準寬度均為20.7m，其中左線總長為181.566m、右線總長為179.907m，建筑面積為13520m2。該地鐵交通線全程以建筑信息模型技術展開設計，設計方案的重點內(nèi)容在于管線的三維設計，每個車站都采用綜合集成形式設計管線，各個車站相對獨立零碰撞，有利于設計方案質(zhì)量提升和現(xiàn)場施工。同時，設計人員利用建筑信息模型技術優(yōu)化完善車站的設備機房和管理室，最終設計方案體現(xiàn)的效果是科學的車站功能區(qū)劃和整體工程完備的功能應用，同時車站外觀實現(xiàn)了流暢的線形設計。

2BIM技術在地鐵建筑設計中的應用

2.1三維可視化設計

地鐵車站的傳統(tǒng)設計方式為平面設計，最終以二維方式交付使用［1］。設計二維平面圖紙非常方便快捷，在相當長的時期內(nèi)得到了普遍應用。而現(xiàn)代科技的高速發(fā)展讓工程逐漸向三維形體轉化，二維方式的平面圖紙設計逐漸式微，而新出現(xiàn)的三維形體設計無法在施工過程中把設計人員的思路和構想完美呈現(xiàn)出來，這就需要在地鐵車站設計中引入建筑信息模型技術，有了這項技術的加持，二維平面圖紙設計方式中遇到的復雜難題被突破。利用這項技術設計地鐵車站，設計人員把平面和線形的設計元素構成了三維形式的設計對象，這是二維方式無法準確表述的。設計人員利用建筑信息模型技術實現(xiàn)地鐵車站的三維形式設計，在模型上模擬檢測管線的空間碰撞風險，即使遇到相對復雜的形體也可直觀表達出來。檢測空間管線碰撞時有兩種類型，即軟碰撞和硬碰撞。軟碰撞在實體線存在，它不是直接碰撞，但是無法達到施工過程對間距和空間的實際需要；硬碰撞則是相關實體的直接交叉碰撞，舉例來說，如果以傳統(tǒng)二維方式設計地鐵車站的“T”形換乘站廳，是無法全面呈現(xiàn)換乘節(jié)點部位的立體關系以及各單體的相互位置關系的，相關人員無法通過二維平面設計圖紙直觀地判斷樓層的凈高度是否能保證地鐵通行，如果無法保證乘客與地鐵列車充裕的通行空間，軟碰撞風險的概率就會大幅上升，如果設計時引入建筑信息模型技術，就可有效規(guī)避上述風險的發(fā)生幾率［2］。建筑信息模型軟件除了規(guī)避軟碰撞，還可把地鐵線路路徑實現(xiàn)動畫顯示，等于是把地鐵線路構成了一個三維立體的虛擬空間模型，有利于設計和決策人員直觀清晰地透視全部設計預期效果，施工過程也會更加便捷，有利于控制工程質(zhì)量。

2.2參數(shù)化設計

地鐵設計引入建筑信息模型技術，不是簡單地對三維對象進行空間羅列，更重要的是把全方位的參數(shù)信息賦予了三維對象，舉例來說，選購施工材料時須對材料的生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品特點以及功能屬性方面進行考量，使相關工程構件達到智能化高度，在此基礎上三維模型實現(xiàn)到建筑信息模型的升級，這就是參數(shù)化設計的特點。把它用于地鐵車站設計，可大幅提升設計過程的精準度和效率。以扶梯設計為例，車站坡度和機箱程序是必須考慮的因素，在模型上可對高度進行精準測算，以此保證吊鉤位置設計的精準度。如果設計過程需要構建建筑信息扶梯模型，把扶梯技術參數(shù)調(diào)整合理就可建模。

2.3協(xié)同設計

傳統(tǒng)的協(xié)同設計主要是指網(wǎng)絡平臺的利用，即網(wǎng)絡的管理平臺，資源庫以及通信軟件等構建網(wǎng)絡平臺，通過平臺溝通傳遞數(shù)據(jù)信息，而引入建筑信息模型技術，等于是在協(xié)同設計的基礎上又構建了設計平臺，設計人員利用該平臺完成內(nèi)部專業(yè)設計后修改相關權限再予以開放，而且不僅是內(nèi)部修改的隨時性，別的專業(yè)得到修改信息也可據(jù)此完善自身設計方案，這種協(xié)同設計模式可有效規(guī)避信息傳遞受阻，避免設計方案出現(xiàn)錯誤、疏漏、缺陷和碰撞風險，設計方案可借此提升精準度和設計效率。同時，利用協(xié)同設計還可以保證不同專業(yè)在同一個模型上開展設計而互不干涉，大大節(jié)省了重復建模的時間消耗［3］。例如：利用傳統(tǒng)模式設計地鐵車站，具體程序是相關人員先行繪制車站建筑的平面圖和剖面圖，形成文件向結構設計部門傳輸，結構設計人員再對相關圖紙進行仔細閱讀后再開展后續(xù)設計，這種流程設計如果遇到方案調(diào)整，負責結構設計的人員需要回頭對調(diào)整后的結構進行反復測算后再繼續(xù)設計，極易對方案的整體性造成損害，設計人員工作量會明顯增多，也會失去對設計時間的精準掌控。如果引入建筑信息模型技術，即使還是原來那個設計方案和模型，新技術條件下可實現(xiàn)模型測算的高精度，還可在3D空間直觀可視地顯示出來，設計過程和方案變得簡潔而易于理解，有利于提升設計效率，確保工程順利進行。

2.4材料明細表自動生成

利用建筑信息模型技術設計地鐵車站，在模型構建完成后，還可自動生成材料明細表，包括房間、建筑面積、結構以及門窗等各類明細表，即使模型進行了調(diào)試，明細表也可以隨之完成修改，相較于傳統(tǒng)明細表制作形式，人工成本核算實現(xiàn)了機械化，有利于壓縮資源和時間成本。

2.5分析項目工程量和施工成本

地鐵車站設計可借助建筑信息模型技術提升精細化程度，通過對計算機輔助設計軟件和電子表格軟件的綜合利用，與建筑信息模型技術形成優(yōu)勢互補，設計工序借此可提升連貫性。同時，建筑信息模型可精準分析施工過程中產(chǎn)生的以及總工程量，可更加科學系統(tǒng)地完成工程的信息統(tǒng)計，保證精準測算工程量和施工成本。有了建筑信息模型技術的加持，工程的總體三維立體模型能與施工成本管理及工程質(zhì)量形成高效聯(lián)動，某個細微環(huán)節(jié)的錯誤數(shù)據(jù)都能引發(fā)模型的快速反應，從而及時更新相關明細表，再生成電子表格文件把新明細表格導出來。地鐵車站設計利用電子表格軟件可有效提高數(shù)據(jù)信息分析和處理的工作效率。

2.6二維圖形出圖

地鐵車站的傳統(tǒng)設計模式下繪制相關平面和剖面圖，其順序是先平面圖后剖面圖，這種順序非常鮮明且難以更改，而一項工程往往需要繪制數(shù)量龐大的設計圖紙，如果需要對其中某些平面圖進行較多的修改，往往會無法完全修改剖面圖，需要設計人員具備極高的專業(yè)技能和綜合素質(zhì)，才能完成全部平面和剖面圖的修改任務。設計人員可進入BENTLEY功能平臺，利用其功能系列里面的切圖系統(tǒng)對模型依據(jù)實際需要進行隨意切剖，具體到地鐵車站建筑，可利用這種功能完站廳層，站臺層以及站臺板下等部位相關平面圖的剖切，且可實現(xiàn)獨立繪制，如果設計人員有更多表達需要，可結合重復剖切疊合再生成整圖，同時，若施工后期需要對模型進行局部調(diào)整，只要指令相關局部完成切圖即可實時更新，效率提升非常明顯。完成抽圖即刻構建相關文件，可結合新平面圖再標注相關尺寸，套圖框以及文字說明和軸網(wǎng)添加，最終得到完整圖紙。需要注意的是下列問題［4-6］：①建筑工程的平面圖包含大量表達內(nèi)容，若剖切只有一次，則電腦反應耗時較長，而一次剖切設計人員并不能完成所有意向，如果剖切須多次重復則時間浪費嚴重，通行做法是分圖層剖切，既直觀又省時；②地鐵車站設計圖紙的二維模式中線型類型多種多樣，背景虛線，軸線點劃線和線路雙點劃線都在此列，圖紙比例有變，則線型比例也要變，目前的軟件雖然包括線型類型齊全，但是無法實現(xiàn)線型比例的自動切換，還需相關人員人工修改操作；③在BENTLEY功能平臺上只能獲取DGN格式的圖紙文件，而傳統(tǒng)設計模式所得文件是CAN格式，它沒有很好的兼容性，轉換過程易造成文字尺寸出現(xiàn)移位，如果用戶不是三維軟件用戶，給他們提供相關資料需要人工對文字尺寸進行標注，非常不方便。BIM設計與傳統(tǒng)設計比較見表1。

2.7構件設備管理

地鐵設備在進行標簽粘貼時可利用電子標簽系統(tǒng)完成，因為相關地鐵構件一般體積龐大且比較隱蔽，利用電子標簽可使跟蹤管理變得方便快捷，但是利用射頻識別技術無法詳細全面地記錄全部信息，利用建筑信息模型技術可有效彌補不足，建筑信息模型技術可詳細全面記錄包括設備生產(chǎn)廠家，規(guī)格型號以及出廠日期等在內(nèi)的全部基本信息，從而形成該建筑多維數(shù)據(jù)庫。在地鐵工程的施工過程和后期運維階段，射頻識別技術和建筑信息模型技術有良好的互補性，可對地鐵設備進行全程包括物流，安裝使用，檢測和監(jiān)測以及維護方面的數(shù)據(jù)記錄和存儲，從而實現(xiàn)地鐵工程生命周期的全過程管理。

2.8管線碰撞分析

對于多種線纜交接的地方往往處理起來較為復雜，通過BIM技術模擬并提前規(guī)劃好標高、路徑，讓線纜布置更加合理、美觀。標準化的制定保證了設計成果的科學性及準確性，最終的施工圖模型已與施工成果近乎一致，這讓地鐵工程朝著數(shù)字化的方向又邁進了一步。

3結語

綜上所述，科學合理的地鐵建筑設計方案，是保證地鐵工程建設正常有序開展的基本條件。但是，受地鐵工程自身特點的影響，地鐵建筑設計中存在較多難點，提高了地鐵建筑設計的復雜性和設計難度。深入探究BIM技術在地鐵建筑設計中的應用途徑和應用策略，不僅能夠促進BIM技術應用價值的充分發(fā)揮，也有助于推動國內(nèi)地鐵建筑設計水平的提升。

參考文獻

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［2］沈亮峰.基于BIM技術的三維管線綜合設計在地鐵車站中的應用［J］.工業(yè)建筑，2013，43（6）：5.

［3］路耀邦，高軍偉，劉東亮.BIM技術在地鐵暗挖車站施工中的應用［J］.施工技術，2015（S2）：4.

［4］宋志紅.論BIM技術在項目管理工作中的應用［J］.中國工程咨詢，2019（1）：75-78.

［5］唐小龍，張宜華，鄧聲波.基于BIM+GIS在城市建設中的應用研究［J］.地理空間信息，2019（2）：59-61.

［6］王藝瑾，王睿.BIM建模與漫游動畫結合的分析［J］.四川建筑，2019（1）：37-39.

作者: 米艷麗 單位:
中鐵第五勘察設計院集團有限公司