孫國文

（中鐵第六勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司隧道設(shè)計分公司 天津 300000）

BIM技術(shù)的工作原理是以建筑物為三維模型的核心載體將其中涉及到的數(shù)據(jù)記錄下來，使三維模型和信息進(jìn)行相互融合，取得較好的設(shè)計效果。在建筑設(shè)計的領(lǐng)域中，BIM技術(shù)集合了建筑物的所有關(guān)于工程信息的參數(shù)與數(shù)據(jù)，包括工程造價、制造信息等，滿足了建筑企業(yè)對建筑結(jié)構(gòu)的所有需求，實(shí)現(xiàn)了信息共享。從目前我國的情況來看，我國建建筑行業(yè)雖大規(guī)模使用了BIM技術(shù)，甚至該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及規(guī)劃布局在一定程度上有了改進(jìn)和完善，但是在設(shè)置車站點(diǎn)的有關(guān)內(nèi)容上還存在一些弊端。

1 BIM技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用背景分析

相對比于我國，國外研究和利用BIM技術(shù)較早，到目前為止，國外涉及到BIM有關(guān)的技術(shù)和內(nèi)容近乎成熟的程度，比我國好的程度不是一星半點(diǎn)。在2003年的時候，美國就已經(jīng)提出了利用BIM技術(shù)，展開建筑施工的三維和四維思考的工作，與此同時還頒布了相關(guān)技術(shù)的政策。美國的斯坦福大學(xué)他們研究的建設(shè)工程項(xiàng)目也以32個工程項(xiàng)目為基礎(chǔ)展開了激烈的探討，總結(jié)出了建筑行業(yè)使用BIM技術(shù)的優(yōu)勢。在2009的時候，美國的某兩個州的政府部門共同協(xié)商好了，提議在建筑行業(yè)的大型施工項(xiàng)目中使用BIM技術(shù)，導(dǎo)致美國流行起了使用BIM技術(shù)的熱風(fēng)，甚至以龍卷風(fēng)的速度將BIM技帶到了全球各地。從目前各國調(diào)查報告可知，東亞80%以上的國家都已經(jīng)使用了BIM技術(shù)在大型建筑項(xiàng)目中，其相關(guān)技術(shù)的想法和涉及到的內(nèi)容已經(jīng)發(fā)展的較為成熟。

從目前我國的情況來看，我國應(yīng)用BIM技術(shù)一般在建筑行業(yè)和交通工程中，而地下建筑中應(yīng)用此技術(shù)的就是地鐵建筑物的建造。在我國發(fā)達(dá)地區(qū)，像是香港、上海、北京等地區(qū)都在使用以BIM技術(shù)為主要地鐵工程建設(shè)的施工技術(shù)，利用此技術(shù)建設(shè)的地鐵建筑物群已經(jīng)達(dá)到了二十多個，特別是在對采光、人流、物流等方面的應(yīng)用和檢測的技術(shù)已經(jīng)非常純熟，研究的領(lǐng)域已經(jīng)非常廣闊。不僅降低了施工成本，還為城市建筑行業(yè)提供了一份技術(shù)保障。上海地區(qū)地鐵12號線路在設(shè)計其建筑物的時候就利用了相關(guān)BIM技術(shù)中的管線碰撞檢查技術(shù)。其設(shè)計的原理是圍繞構(gòu)造車站大型設(shè)備的安裝與運(yùn)營的工作，開展路徑的BIM設(shè)計，達(dá)到了對施工過程及3D模擬實(shí)驗(yàn)效果的有效控制，提高了地鐵建筑工程的施工質(zhì)量和建筑物質(zhì)量，排除了安全隱患問題。從各個方面總結(jié)來說，我國使用BIM技術(shù)在地鐵建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計方面已經(jīng)達(dá)到了發(fā)展的高峰期，以構(gòu)造地下建筑物的模型的專業(yè)技術(shù)為主要施工技術(shù)核心，將地鐵建筑物的信息進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)和信息的統(tǒng)一。像是地鐵建筑中的4D動態(tài)模擬與碰撞檢查等相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目就是利用了地下交通工具建筑物在不同施工時期的不同建筑形態(tài)相互摩擦的過程，有效的解決了信息無法共享造成施工階段無法準(zhǔn)確實(shí)施工程的問題。

2 BIM實(shí)施準(zhǔn)備

BIM的本質(zhì)是把工程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息，以三維虛擬現(xiàn)實(shí)建模為基礎(chǔ)，將建筑工程項(xiàng)目中所涉及到的各種相關(guān)信息集成得到工程數(shù)據(jù)模型。模型信息具有完備性、關(guān)聯(lián)性、一致性。在項(xiàng)目不同階段，不同參與方通過在BIM綜合系統(tǒng)中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映各自職責(zé)的協(xié)同工作。相對于傳統(tǒng)的繪圖軟件，BIM具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性及可出圖性五大特點(diǎn)。通過BIM技術(shù)，可以解決原二維平面不能解決的問題，從設(shè)計階段開始為建設(shè)項(xiàng)目建立互相協(xié)調(diào)、內(nèi)部一致的可運(yùn)算三維信息模型，從而降低各個參與方進(jìn)行項(xiàng)目管理的難度。但BIM不僅是一種模型工具，更是一個協(xié)同的工作流程，通過三維模型可視化演示，可以對擬建工程項(xiàng)目進(jìn)行碰撞檢測、施工進(jìn)度模擬、工程性質(zhì)分析等。并通過模擬建筑實(shí)施建設(shè)實(shí)施的過程，設(shè)計出相關(guān)的地鐵建筑物的圖紙。BIM技術(shù)的可視化特點(diǎn)，主要用到了3DMAX等三維可視化技術(shù)，主要被應(yīng)用在施工前期設(shè)計施工圖紙的過程，可以將設(shè)計方案和實(shí)際建筑物進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)其中存在的差距，利于改進(jìn)施工設(shè)計的方案。BIM技術(shù)的最大優(yōu)勢，就是解放了人腦，通過以平面、立體、剖面三種形式對建筑物進(jìn)行全面的構(gòu)造，使其建筑設(shè)計擺脫了人腦思考的有限控制，有效提升了建筑物的質(zhì)量和功能性。在模擬性能方面，BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了建筑中的節(jié)能問題，它能有效的構(gòu)建出建筑物結(jié)構(gòu)的模型，對使用電能水能資源的位置進(jìn)行科學(xué)合理的分析，從而設(shè)計出最優(yōu)的節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)，不僅解決了能源消耗的問題，還促進(jìn)了我國可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程。我國上海地鐵車站的建筑物就實(shí)現(xiàn)了用BIM技術(shù)進(jìn)行全面模擬，基于3D基礎(chǔ)，展開以5D為主要模擬形式的方式，一定程度上的優(yōu)化了建筑物功能，還對建筑物的能源進(jìn)行了科學(xué)合理的配置，解決了我國建筑行業(yè)最大的能源消耗問題。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用過程

3.1 模型應(yīng)用

利用智能地鐵建筑的有關(guān)軟件（RSA）可以確定建造一個構(gòu)建族樣本文件夾，將創(chuàng)建新項(xiàng)目的系統(tǒng)文件與地鐵車站的3D模型進(jìn)行相互協(xié)調(diào)。這樣的操作不僅可以設(shè)置設(shè)計建筑物模型的限制因素，還重新定義了地鐵車站的荷載內(nèi)容。

3.2 精細(xì)化設(shè)計應(yīng)用

在對地鐵建筑不同部分進(jìn)行設(shè)計的時候，需要以工程為首要原則，設(shè)計出滿足車站建筑物運(yùn)行參數(shù)的設(shè)計圖紙。其中涉及到的內(nèi)容很多，要對設(shè)計圖紙的單位格式、建筑材料、建筑設(shè)計規(guī)范等步驟進(jìn)行合理的劃分，在完善設(shè)計圖紙的過程中，需要把多余沒有用途的地鐵建筑設(shè)計部分刪除，設(shè)計完成后需要與設(shè)計建筑物進(jìn)行有效的比對。最后在對地鐵建筑物結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行劃分施工單元的時候，利用結(jié)果明確地鐵建筑物的內(nèi)在支撐力和產(chǎn)生的位移現(xiàn)象的原因，科學(xué)合理的調(diào)整建筑物的變形參數(shù)，將計算出的結(jié)果記錄在計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)。

3.3 三維施工配合

在完成設(shè)計地鐵建筑物的3D模型后，工作人員需要對模型的支座進(jìn)行檢測，合理的分析出模型的物理性能，進(jìn)而完善BIM模型。接著，將設(shè)計完成的BIM模型設(shè)計圖和方案發(fā)送到計算機(jī)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，對模型設(shè)計圖紙和方案的要求進(jìn)一步提升和增多。對模型轉(zhuǎn)換與材料內(nèi)容等進(jìn)行合理的描述，確保3D虛擬模型與實(shí)際建筑物之間的關(guān)系具有一致性和協(xié)調(diào)性。最后對模型的材料和彈簧的彈力及支座等模型部分進(jìn)行辨別，篩選出適宜建造地鐵建筑物的，達(dá)到利用BIM技術(shù)將地鐵建筑物的設(shè)計和通訊信息有機(jī)結(jié)合在一起的目的。

3.4 明細(xì)表生成分析

在進(jìn)行設(shè)計地鐵建筑物的結(jié)構(gòu)時，會發(fā)現(xiàn)涉及到的內(nèi)容和工程量較為大和復(fù)雜，利用BIM技術(shù)可以很好的解決這個問題，將地鐵建筑的結(jié)構(gòu)和所需的建筑信息模型準(zhǔn)確詳細(xì)的生成了列表。

4 總結(jié)

綜上所述，我國對BIM技術(shù)的應(yīng)用得到廣泛的推廣，從而替代了傳統(tǒng)建筑發(fā)展模式，具有效率高、性能強(qiáng)等特點(diǎn)。在本次研究中，主要以地鐵車站進(jìn)行詳細(xì)的研究和分析，結(jié)合對BIM技術(shù)的應(yīng)用，加強(qiáng)了對結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體性能，并為日后BIM技術(shù)給地鐵車站的建設(shè)帶來積極的作用，保證了地鐵車站運(yùn)行中的穩(wěn)定性和可靠性，為我國建設(shè)發(fā)展帶來一定深遠(yuǎn)的影響。