何 潮，田海波,2，劉一楊，梁 榮

（1.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311100；2.浙江省智慧軌道交通工程技術研究中心，浙江 杭州 311100）

在傳統(tǒng)民建項目的設計工作中，一般由建筑、結構、給排水、電氣及暖通空調五個專業(yè)共同完成。但是隨著工程建設項目的規(guī)模、形態(tài)和功能越來越復雜，建筑設計的難度也水漲船高。例如，在地鐵車站項目中，參與設計的專業(yè)是一般民建項目的數(shù)倍之多，各專業(yè)之間的配合工作也極其繁雜，如何更高效地開展設計工作，是每個地鐵設計從業(yè)人員的共同心聲。在此背景下，BIM技術逐漸嶄露頭角。

1 BIM技術的優(yōu)勢

1.1 可視化優(yōu)勢

傳統(tǒng)的建筑設計是將3D的建筑轉變?yōu)?D的三視圖，這對設計師本人的要求極高，如在空間造型復雜的情況下，設計師往往需要畫幾十個平剖面，但仍不能直觀地表達建筑的真實面貌。目前，盡管有如SKETCHUP等的三維建模軟件，不過其也只能作為方案推敲之用，并不能進行參數(shù)化設計。在參與專業(yè)眾多、精細化要求極高的地鐵車站項目中，結構構件、機電設備在空間內變化多樣，最終都需要表達在建筑圖紙上，若采用傳統(tǒng)的設計流程容易發(fā)生錯誤疏漏，例如，結構圖紙中梁的尺寸與建筑圖紙不相匹配，導致車站機電設備安裝時無法安裝，造成工程返工，從而影響進度。而BIM技術則可以通過相應的設計工具，創(chuàng)建一個能使各個專業(yè)的設計人員共建共享的模型，從而達到可視化的效果，能夠讓設計師通過三維立體的模型完成建筑設計，也能夠通過檢驗模型而直觀地發(fā)現(xiàn)設計的不當之處，及時修改，規(guī)避錯誤。

1.2 協(xié)同化優(yōu)勢

傳統(tǒng)的建筑設計在地鐵車站項目中都是采用CAD二維平面的設計方法，由建筑專業(yè)繪制平剖面圖紙向各個下游專業(yè)進行提資。各個專業(yè)經過各自設計調整后，再返給建筑專業(yè)，這個過程非常復雜。在地鐵車站設計中，因下游專業(yè)多，如結構、暖通、給排水、動照、弱電專業(yè)、電扶梯等，造成設計周期延長，項目進度變緩。而BIM技術能夠為設計人員提供一個三維的協(xié)同設計環(huán)境，有效利用BIM技術，各個專業(yè)的設計人員能夠對車站模型進行實時的修改及更新，從而提高了工作效率。

文章將基于BENTLEY平臺來探討B(tài)IM技術在地鐵車站建筑設計中的應用，初步嘗試BIM正向設計的方法，希望通過文章的研究，能夠為地鐵車站設計提供參考。

2 建筑專業(yè)正向設計

2.1 建筑模型創(chuàng)建

BIM設計在地鐵車站工程中的最終目的是為了提高各專業(yè)的協(xié)同設計程度，從而提高設計效率和質量，而這一切的起始點是一個共建共享的模型。建筑專業(yè)作為設計中的上游專業(yè)，需對整個車站模型做全面的把控。模型創(chuàng)建過程主要如下：建筑專業(yè)創(chuàng)建初步模型，結構、機電等專業(yè)通過參照方式進行優(yōu)化設計，形成各自專業(yè)的模型，建筑專業(yè)再參照結構、機電等專業(yè)的模型，補充車站內隔墻、門、窗，最終形成相對穩(wěn)定方案，后續(xù)若有專業(yè)模型修改，最終模型也會同步更新。模型展示具體見圖1。

圖1 車站模型

在地鐵車站建筑三維建模時，宜按照分層建模的方式，一般分為站廳層和站臺層。地鐵車站中，建筑隔墻種類很多，通過BENTLEY設計軟件，能方便選擇設計人員需要的墻體，如實心磚墻、砌塊墻、可拆卸墻等等，墻體建完之后再插入建筑構造柱。地鐵車站中，不同區(qū)域的樓板裝修面高度不同，例如站廳層公共區(qū)及設備管理用房區(qū)的裝修面為150mm，環(huán)控機房的裝修面為130mm，站臺層的裝修面為100mm。通過華東院二次開發(fā)軟件PlantDesigner插件可以方便地創(chuàng)建地面裝修面，再通過該軟件的開孔工具，為車站中板及站臺板開設風孔、電纜孔及建筑樓梯孔等。最后再利用BENTLEY的元器件庫，放置電扶梯、弱電設備柜子等，最終形成初步的建筑三維模型。

盡管目前BENTLEY平臺在二次開發(fā)人員的努力下，已經日趨完善，但是仍存在部分問題需要進一步解決。比如，在墻體上插入構造柱的時候，墻體不能自動斷開，需要手動切斷，增加了部分工作量。又如，樓梯工具不夠靈活，地鐵樓梯往往需要3跑或4跑樓梯，但是軟件中樓梯種類過少，只能通過線面工具形成實體，再組建成樓梯。雖然目前相關訴求無法實現(xiàn)，但相信隨著技術的進步和開發(fā)力度的提升，將進一步提高地鐵行業(yè)正向設計的建模效率。

2.2 協(xié)同優(yōu)化設計

在建筑模型初步創(chuàng)建完成后，設計人員需提供給各下游專業(yè)，使各個專業(yè)可通過參照方式獲得建筑模型以進行專業(yè)設計，并最終由建筑專業(yè)匯總，形成一個相對完整的模型。但是地鐵車站設計往往是復雜多變的，隨著設計的不斷推進，業(yè)主及總體院會提出新的需求，這就造成了設計的延續(xù)性。比如，在實際案件中，本來站臺層廢水泵房是不需要設置封閉房間的，但是由于新的地鐵設計規(guī)范的實施，給排水專業(yè)向建筑專業(yè)提出設置封閉房間的需求，建筑專業(yè)通過模型修改，給排水專業(yè)就能直觀看到修改，無需手動反饋資料。比如，機電專業(yè)可以通過BENTLEY軟件進行管線碰撞檢測，管線會與建筑墻體發(fā)生碰撞，在管線本身無法優(yōu)化的情況下，管綜專業(yè)需反饋給建筑專業(yè)，建筑專業(yè)需對相應房間進行設計調整，以滿足管線布局。這種基于BENTLEY平臺的協(xié)同設計環(huán)境，能讓各個專業(yè)的設計人員對車站模型進行實時的修改及更新，從而提高了工作效率。

2.3 二維圖紙出圖

在傳統(tǒng)的地鐵車站建筑設計中，在繪制平、剖面圖時，往往是先繪制平面圖，再繪制剖面圖，有明顯的先后順序。然而，在圖紙量巨大的情況下，如果平面圖調整稍多，會造成剖面圖修改不全的情況，這就要求設計人員有極高的制圖素養(yǎng)。

在BENTLEY平臺中有一套功能完善的切圖系統(tǒng)，利用這個工具，能隨意地剖切模型，對建筑專業(yè)來說，可以剖切得到站廳層平面圖、站臺層平面圖、站臺板下平面圖以及多個橫剖面圖，這些圖紙能被單獨控制。當設計人員有特殊需求時，比如表達信息較多時，也可以通過多次剖切，疊加組合成一張完整的圖紙。另外，如果后期模型有局部調整，只要重新啟動某一圖紙的切圖命令，就能實時更新圖紙，提升了工作效率。抽圖完成后，需新建文件，參考剛剛所得到的平面圖，之后添加軸網、尺寸標注、文字說明、套圖框形成正式的圖紙。

但是，在實際使用中也碰到了一些問題：（1）建筑設計的平面圖往往所展示的內容很多，如果是一次剖切，電腦的反應需要很長時間，然而經常情況是一次剖切不滿足設計人員的需求，所以多次剖切造成時間大量浪費。一般經驗是分圖層剖切，這樣比較直觀，也能節(jié)省一部分時間。（2）在地鐵車站的二維圖紙中往往有種類多樣的線型，比如軸線的點劃線、線路的雙點劃線、背景的虛線等，而且線型比例又隨圖紙比例變化而變化，現(xiàn)階段軟件雖然有這類線型，但是無法自動切換線型比例，需用戶后期手動修改。（3）通過BENTLEY平臺獲得的圖紙文件是“DGN”格式，與傳統(tǒng)設計行業(yè)用的CAD格式兼容性較差，互相轉換時會發(fā)生文字尺寸移位的情況，在給一些不使用三維設計軟件的專業(yè)提資時，往往需要手動調整文字尺寸標注，造成一定不便性。

3 結論

文章通過介紹BIM技術相較于傳統(tǒng)設計方法的優(yōu)勢點，分析基于BENTLEY平臺軟件探討地鐵車站建筑正向設計的可行性，闡述BIM技術在當前實際地鐵車站設計中的應用狀況，雖然已取得了部分成果，但距離全面深化應用的目標還存在不小的距離，在實踐過程中也暴露出了以下兩個問題。

（1）對新生軟件的抵觸。傳統(tǒng)設計方法中，設計人員多習慣使用CAD軟件，而在使用BENTLEY平臺軟件時，操作邏輯與CAD不盡相同，需要設計人員花費不少時間來學習新的軟件，從而導致不少設計人員有抵觸感。而且兩者軟件的兼容性也欠缺，不能做到相輔相成。

（2）相關標準缺少。目前在地鐵工程項目中，沒有一套完整的體系。各個設計院也是在摸著石頭過河。希望通過標準、規(guī)范的設立，能使BIM技術更加廣泛的應用。

BIM技術作為一種新興技術必將經歷一個不斷發(fā)展、持續(xù)進步的過程，BIM技術在地鐵車站設計中的應用也將更加廣泛。