BIM技术在地铁车站结构设计中的应用研究薛康

BIM技术在地铁车站结构设计中的应用研究薛康

薛康

中铁第六勘察设计院集团有限公司天津300308

摘要：随着市场经济的快速发展，人们对生活质量的要求越来越高。地铁作为现代建筑的重要标志，已成为衡量城市经济建设水平的基本设施。然而，在地铁车站的结构设计中，大部分车站都处于原有的运行状态，这给地铁的运行带来了一些隐患。基于此，相关建设者应采用可视化管理效果的BIM技术，这是加快地铁车站高效运营管理的重要策略。

关键词：BIM技术；地铁车站；结构设计；应用

前言：BIM技术是一个以三维模型为载体的数据库，是模型和信息的共同体。BIM集成的生命周期不同阶段建筑工程信息，包括物理信息、几何信息、工程信息、成本信息和制造装配信息，支持政府机构、建筑和设计机构，建设组织和运营机制，成本机制、项目管理机构称，修改项目信息存储，实现共享的生命周期每个阶段的建筑和各方在项目信息。目前，BIM技术在地铁车站的应用主要是结构建模、碰撞检测、4D施工仿真等，主要集中在地下交通站工程。与地面建筑相比，BIM技术在地下结构中的应用尤其不足。

1BIM技术应用于地铁车站结构设计的重要性

BIM技术在地铁车站结构设计中的应用将实现地铁信息系统的可视化建设目标。目前地铁车站的施工具有形状广、规模大、造型复杂的特点。BIM技术的应用使得地铁车站的设计者可以通过工具和多样化的设计方法来提高地铁车站的可见度。此外，由于地铁车站设计的专业结构广泛，BIM技术的应用使得结构设计师可以在设计模型中进行修改、添加和存储，从而增加了结构建模的统一和实时更新功能。同时，在BIM技术应用后，地铁车站结构设计也可以通过相关软件进行碰撞检查，减少了现场冲突、管网碰撞等问题的可能性。因此，可以看出BIM技术在地铁车站结构设计中的应用将对提高工程质量起到重要的作用。

2BIM技术国内应用现状

在国内，对BIM技术的应用在地铁工程来讲，香港处在领先的地位，当前香港的82座地铁车站当中，已经有20多座实现了BIM建模，一些车站应用BIM技术实现了采光、烟雾、人流以及碰撞检测等BIM更深入的运用，不仅达到了工程概预算的要求，并取得良好的社会效果。中铁隆设计研究院在西安地铁五号线一期太乙路站与兴庆路站的设计过程中，创建一个建筑、结构、综合管线模型，通过碰撞检测发现500多个碰撞点和沟通和修改，有效地提高项目的质量。天津地铁红旗南路站采用BIM技术进行管道综合设计。有效地解决了设备和管道的协调问题，缩短了设计周期，提高了设计质量，为保证项目在设计阶段的顺利施工创造了有利条件。上海地铁12号线曲阜站采用BIM进行管道碰撞检测，安装大型设备和后期维护路径设计。进行了施工和施工模拟，有效地提高了工程质量。国内BIM技术一般适用于地标性建筑、示范性建筑和大型建筑，其普及率相对较低，仅局限于建筑的某一阶段或某一方面，其覆盖范围较窄，远不属于国际范围。虽然BIM技术在地面建筑的应用上取得了一系列的成果，但在地下结构中的应用主要是结构建模、碰撞检查、4D建筑模拟等。BIM平台的整体功能在地下结构中尤其不足。

3BIM技术优势

3.1可视化，即“所见即为所得”的形式

3Dmax、Sketchup三维可视化显示与实际设计方案之间存在很大的差距，无论是前期策划还是阶段效果图。大量的设计工作应该以传统的CAD平台为基础，采用平面、竖向等三种视图来表达和展示自己的设计成果。现在一些大型建筑，奇怪的形状，形状复杂，单纯依赖人类的大脑基于二维图纸设计概念十分困难，BIM技术通过设计工具和设计方法来提高的实现“所见即所得”，设计师可以完成与三维建筑设计思维模式，并极大地提高设计质量。

3.2协调性

构建信息模型允许不同的专业人员和设计人员在同一模型中添加、修改、存储不同的体系结构信息，并保持模型的实时更新和一致性。另一方面，BIM技术可用于碰撞检测，4D动态仿真模拟在建筑不同阶段的协调，存在冲突的施工阶段，预测设计阶段的现场管道碰撞问题，减少由于缺少接触而引起的常见故障各阶段的信息共享。

3.3模拟性

BIM模型可用于节能模拟、日照模拟、应急疏散模拟的可持续设计，节约资源，减少污染，确保4D的施工安全；施工模拟，确定合理的施工方案、施工进度和施工进度要求，满足设备、材料、数字化、精细施工的要求；也可以进行5D仿真（基于3D模型的成本控制），可以很容易地计算出与项目预算快速生成对应的工程变更成本，从而有效地控制工程成本。

3.4优化性

BIM技术可用于项目方案的优化、项目设计和投资回报分析，实时计算设计变更对投资回报的影响，通过对不同方案的比较，为决策者提供最优的解决方案。

3.5出图性

BIM技术可以通过三维可视化、协调、模拟和优化虚拟建筑模型，帮助设计师和业主生成全面的管道图纸、结构孔、图纸、碰撞检测和错误报告、建议和改进方案。

4BIM技术在地铁车站结构设计中的应用研究

本文以某地铁车站为例，运用BIM核心建模软件构建地铁车站标准段的BIM三维模型，通过支座检查、物理模型以及分析模型的一致性检查优化BIM模型，且将完善的BIM模型导入BIM技术配套软件实行内力分析。

4.1车站结构建模

由于Revit软件自身携带的构件族少，无法满足建模的需要，尤其是涉及特殊截面的梁、柱或墙。所以，首先需要的构件族；其次，选择就我们国家用户制定的StructureAnalysis-DefaultCHNCHS.rte项目模板文件创建一个新项目，使用创建的族文件以及系统文件创建车站站台区的3D模型，当运用结构族创建三维模型中，Revit还创建了用于结构分析的三维分析模型，双击项目浏览器的分析模型能够实行查看，最后，依照地质条件设置边界制约以及定义荷载组合。

4.2结构分析

对地铁车站的BIM模型进行了校核，对物理/分析模型的一致性检验和BIM模型的碰撞检验进行了完善。使用Ｒevitextensions将完善后的BIM模型发送到ＲobotStructureAnalysisProfessional，在发送中能够就模型实行基本和附加选项的设置，包含杆端释放、自重工况、材料、模型转换等，最后获得地铁车站Ｒobot结构分析模型。因为Ｒobot和Ｒevit有着很好的兼容性，在Ｒevit中有关模型材质、荷载、荷载组合、支座、弹簧约束等的定义都可以被Ｒobot识别和使用，不需要重新设置，同时ＲobotStructure能够将分析结果反馈给Ｒevit，实现结构信息的双向对接。

4.3生成明细表

随着建设项目的快速发展越来越复杂，工程量越来越大，传统的工程量统计方法难以满足市场的需要，而BIM建筑信息模型可以快速生成成员名单，杭州地铁2号线站路双陵BIM模型汽车站区域作为一个例子，墙体生成进度。新细节首先创建墙列表，选择类别中的墙，在舞台上选择新的结构，点击确认，弹出列表属性对话框。在对话框中可以设置字段、筛选、排序、格式和外观。

结论：BIM技术在国外已经成熟，正在逐步取代传统的设计、建设和管理模式。BIM技术在我国的应用还处于起步阶段，特别是在地下结构设计的应用中。以地铁车站为例，应用于地铁车站结构建模的BIM技术，工程数量统计，证明了BIM技术的优势，提高BIM平台在地铁车站结构设计中应用BIM技术的整体功能，提供了可靠的技术路线帮助，实现了BIM技术在地铁车站整个生命周期中的应用。

参考文献：

[1]李坤.BIM技术在地铁车站结构设计中的应用研究[J].铁道工程学报，2015，32（02）：103-108.

[2]刘华丽，徐铁山.BIM技术在地铁车站结构设计中的应用[J].资源信息与工程，2017，32（03）：177+181.

[3]杨洋.分析地铁车站结构设计中BIM技术的应用[J].建材与装饰，2016（27）：105-106.