李 暉

湖北省城建設(shè)計(jì)院股份有限公司

試論BIM技術(shù)在地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

李 暉

湖北省城建設(shè)計(jì)院股份有限公司

近年來，隨著BIM技術(shù)相關(guān)制度的完善以及大力推廣，使得其在車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用越來越明顯，因此，必然會促使BIM技術(shù)逐步朝著有序化方向發(fā)展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)軌道交通設(shè)計(jì)行業(yè)的巨大變革。本文主要從BIM 技術(shù)應(yīng)用于地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義、所存在問題以及應(yīng)用方面進(jìn)行了闡述。

BIM技術(shù)；地鐵車站；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用分析

前言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，當(dāng)前各大城市都在大力推行軌道交通事業(yè)。在地鐵工程的設(shè)計(jì)中，受工程涉及專業(yè)種類繁多、管理界面復(fù)雜等影響，傳統(tǒng)方法難以做到整個設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的集成，而建筑信息模型技術(shù)(BIM)以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成建筑項(xiàng)目各種信息，因此該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

1、BIM 技術(shù)應(yīng)用于地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義

在地鐵項(xiàng)目建設(shè)的過程當(dāng)中，一些傳統(tǒng)管理模式下的工程施工與工程設(shè)計(jì)以及工程運(yùn)用的信息是不能夠共享的，不同專業(yè)之間不能很好的協(xié)調(diào)起來，造成項(xiàng)目管理中出現(xiàn)了不同的問題。例如在設(shè)計(jì)規(guī)劃的階段，不能把設(shè)計(jì)人員的真實(shí)想法很好的表現(xiàn)出來，項(xiàng)目設(shè)計(jì)和項(xiàng)目施工以及項(xiàng)目的運(yùn)作都是處于在一個相對獨(dú)立的狀態(tài)下，這將容易產(chǎn)生差錯，而且還將嚴(yán)重的浪費(fèi)資源。然而BIM模型是以三維模型為重要基礎(chǔ)，并且在模型當(dāng)中輸入建筑相關(guān)的各種信息。BIM模型可以做到對項(xiàng)目進(jìn)行全生命周期的有效管理，也可以實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)與工程規(guī)劃以及工程運(yùn)作的傳遞，保證相關(guān)管理人員與工程技術(shù)人員可以更加精準(zhǔn)與高效的面對各類工程信息。BIM技術(shù)的重點(diǎn)就是共享信息，并通過在模型當(dāng)中輸入建筑物相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)與設(shè)計(jì)信息，并且在無損的情況之下將信息傳輸?shù)礁鱾€施工單位，還要在模型當(dāng)中加入施工階段的相關(guān)信息數(shù)據(jù)。在工程項(xiàng)目運(yùn)維的階段，在BIM模型當(dāng)中加入物業(yè)管理與維修等相關(guān)信息。從而使得BIM模型構(gòu)成工程項(xiàng)目的目錄與索引，從而使得所有的施工環(huán)節(jié)將很好的聯(lián)系起來。

2、地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題

2.1 交通疏解問題

利用有限的道路空間，在區(qū)網(wǎng)絡(luò)交通分流的重要前提之下，要選擇科學(xué)合理的施工方法，并且要盡量降低地鐵施工過程當(dāng)中對城市交通與沿線人們以及單位生產(chǎn)的影響。在交通疏解的過程當(dāng)中，要優(yōu)先布設(shè)人行道與人行活接設(shè)施以及公交設(shè)施，從而更好的方便人們的正常出行。

2.2 地鐵耐久性問題

根據(jù)目前的地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范，地鐵主體工程設(shè)計(jì)的使用年限為一百年。地鐵結(jié)構(gòu)如果整體都出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)上的問題，就只有依靠維修來解決相關(guān)問題，一棟地面建筑出現(xiàn)了安全上的問題，可以重新再建，其損失是局部的，但是地鐵結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，重新維修將比新建更加困難。

由于地鐵上面有各種的市政管線與通道以及天橋等重要基礎(chǔ)設(shè)施。其兩側(cè)可能還有高層建筑，因此地鐵和這些建筑物已經(jīng)形成既獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的聯(lián)合體。當(dāng)前，對于地鐵結(jié)構(gòu)的耐久性的問題，規(guī)范導(dǎo)致的規(guī)定尚不健全也不能夠很好的滿足相關(guān)設(shè)計(jì)人員的使用要求。

3、BIM 技術(shù)的主要特點(diǎn)

3.1 信息集成

BIM 技術(shù)主要是通過數(shù)字信息來模擬建筑物的真實(shí)信息，將建筑物的空間關(guān)系以及幾何形狀展現(xiàn)出來，并且還包含建筑設(shè)計(jì)的各個關(guān)鍵要素，比如梁、柱、墻、管線等幾何信息，建筑物的構(gòu)建物理特征以及構(gòu)建的功能特性等。總之，BIM 技術(shù)核心在于利用數(shù)字信息組建可供計(jì)算機(jī)管理的三維建筑模型數(shù)據(jù)庫，這樣便于建筑設(shè)計(jì)師從中獲取相關(guān)的信息，該技術(shù)相比傳統(tǒng)建筑 CAD 技術(shù)有巨大優(yōu)勢。

3.2 可傳遞性

BIM 的另一大基本特征是建筑工程數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)創(chuàng)建時就能夠保持相對一致的關(guān)聯(lián)性，也就是說工程項(xiàng)目中的某些內(nèi)容被修改后，BIM 系統(tǒng)能夠修改影響到其它圖元的內(nèi)容，這樣減少建筑設(shè)計(jì)師自己處理圖紙的工作量，并且處理效果更加優(yōu)質(zhì)。

3.3 支持協(xié)同工作

BIM 系統(tǒng)為建筑設(shè)計(jì)方、施工方以及運(yùn)營管理者搭建及時溝通、工作以及監(jiān)測的平臺，這大大提高了工程設(shè)計(jì)、 施工以及管理水平以及實(shí)際施工質(zhì)量。例如在實(shí)際施工中可以利用 BIM 技術(shù)搭建建筑的三維模型，并進(jìn)行建筑梁、 柱以及管線的碰撞檢測，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理的情況，提高設(shè)計(jì)整體水平。

4、BIM技術(shù)在地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1 車站結(jié)構(gòu)建模

由于Revit自身的軟件構(gòu)件族比較少，無法很好的滿足車站結(jié)構(gòu)的建模需求，因此要運(yùn)用Revit軟件來進(jìn)行車站結(jié)構(gòu)建模時，必須創(chuàng)建需要的構(gòu)件族，首先是要選擇適合中國用戶使用的Structure Analysis?DefaultCHNCHS.rte項(xiàng)目樣板文件來創(chuàng)建新的項(xiàng)目，最后使用創(chuàng)建的族文件和系統(tǒng)族文件創(chuàng)建車站站臺區(qū)的3D模型。在使用重新創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)族創(chuàng)建三維模型的過程當(dāng)中，Revit軟件會同時創(chuàng)建用于結(jié)構(gòu)分析的三維分析模型，并雙擊項(xiàng)目瀏覽器的分析模型就可以進(jìn)行查看。

4.2 結(jié)構(gòu)分析

對地鐵車站的BIM模型進(jìn)行支座檢查、物理及分析模型一致性檢查和碰撞檢查完善BIM模型。主要的檢查過程是：首先，使用Revit Extensions發(fā)送完善后的BIM模型至Robot Structure Analysis Professional；其次，在發(fā)送過程中對BIM模型進(jìn)行基本選項(xiàng)與附加選項(xiàng)的設(shè)置，主要包括桿端釋放、材料、自重工況及模型轉(zhuǎn)換等；最后，得到地鐵車站Robot結(jié)構(gòu)分析模型。

4.3 生成地鐵車站施工明細(xì)表

在利用BIM技術(shù)生成明細(xì)表時要按照一定的操作進(jìn)行，例如在對地鐵車站墻生成明細(xì)表時，要按照以下步驟進(jìn)行：首先，創(chuàng)建墻的明細(xì)表，在類別中選中墻，階段選擇新構(gòu)造，單擊確定，彈出明細(xì)表屬性對話框；其次，在對話框中設(shè)定字段、排序、過濾、格式及外觀，要注意在字段對話框中選擇創(chuàng)建墻的明細(xì)表中包含的名內(nèi)容，如：體積、功能、制造商、合計(jì)、寬度、型號、成本、結(jié)構(gòu)說明、結(jié)構(gòu)用途、防火等級及面積等；最后，要在明細(xì)表左上角對屬性、解組、成組、隱藏以及在模型中高亮顯示等進(jìn)行設(shè)置。

5、結(jié)束語

綜上所述，地鐵車站屬于地下建筑中的一種，由于其建造位置的特殊性，使得建筑難度較大。地下建筑的主要目的便是節(jié)省地上空間，并幾乎都是建造在繁華地帶，由于施工場地面積較小，使得施工中的各個環(huán)節(jié)都會受到極大限制。而利用 BIM 技術(shù)通過三維幾何信息模型的方式，可以對地鐵車站的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更為合理的設(shè)計(jì)與演示，從而降低了施工的難度，并加快了地鐵車站的施工進(jìn)度。

[1]楊昭君，沈銳.BIM技術(shù)在軌道交通工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].門窗，2017，05：152.

[2]張澤毅，張雙艷.地鐵車站蓋挖逆作法施工技術(shù)研究[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2017，07：63-64.