【摘要】地鐵工程是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)且規(guī)模龐大的工程項(xiàng)目，具有投資成本高、建筑周期長(zhǎng)等特點(diǎn)。同時(shí)，地鐵工程在建筑施工期間涉及到的技術(shù)十分復(fù)雜，信息協(xié)同化程度較高。因此，在地鐵工程建設(shè)過程中，必須要嚴(yán)格按照工程設(shè)計(jì)規(guī)劃進(jìn)行施工設(shè)計(jì)，而在此期間利用BIM技術(shù)，可以憑借其自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有效解決地鐵工程建設(shè)期間的難題，節(jié)省大量的人力、物力和時(shí)間成本，從而提高整體生產(chǎn)效率。對(duì)此，本文將針對(duì)BIM技術(shù)在地鐵車站建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，并提出科學(xué)合理的應(yīng)用策略。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；三維模型；地鐵車站建筑設(shè)計(jì)；協(xié)同設(shè)計(jì)

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.01.058

The Application of BIM Technology in The Design of Subway Station

LI Chuang

（China Communications Railway Design and Research Institute Co.，Ltd.，Beijing 100000，China）

Abstract：Subway project is a comprehensive and large-scale project，which has the characteristics of high investment cost and long construction period. At the same time，the technology involved in subway construction is very complicated，and the degree of information collaboration is high. Therefore，in the process of subway construction，the construction design must be carried out in strict accordance with the engineering design plan. During this period，BIM technology can effectively solve the problems during subway construction by virtue of its own technical advantages，saving a lot of manpower，material resources and time costs，thus improving the overall production efficiency. In this regard，this paper will analyze the application advantages of BIM technology in subway station architectural design，and put forward scientific and reasonable application strategies.

Key words：technical BIM；three-dimensional model；subway station building design；collaborative design

地鐵是現(xiàn)代化城市交通網(wǎng)中的重要組成部分，其工程建設(shè)十分復(fù)雜，而且耗費(fèi)的工期較長(zhǎng)，通常都需要投入大量的資金，涉及到了很多方面的工作內(nèi)容。如果缺少科學(xué)合理的監(jiān)督管理措施，那么就會(huì)在建設(shè)過程中出現(xiàn)問題。因此，為了保證地鐵車站建筑工程的整體質(zhì)量，則需要將BIM技術(shù)應(yīng)用其中，進(jìn)而提高地鐵車站施工的整體水平，充分發(fā)揮出BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從而為地鐵工程的整體建設(shè)質(zhì)量提供保障。

1BIM技術(shù)在地鐵車站建筑設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)

1.1可視化優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中最大的優(yōu)勢(shì)就是可視性。在地鐵車站建筑設(shè)計(jì)過程中，CAD畫圖軟件只有經(jīng)過3DMax和 Sketchup相互輔助作用下才能夠獲得良好的立體效果，但是采用這一方式設(shè)計(jì)出的建筑圖形和實(shí)際建筑物存在一定的差別。所以，在經(jīng)濟(jì)水平和科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的背景下，采用BIM技術(shù)可以準(zhǔn)確了解地鐵車站建筑和周邊環(huán)境在三維空間中的關(guān)系，從而提高建筑工程項(xiàng)目的匯報(bào)質(zhì)量，方便業(yè)主做出各方面的決策[1]。

而且與3DMax和Sketchup不同，BIM技術(shù)模型中的每個(gè)構(gòu)建步驟都具有各自的屬性，采用BIM技術(shù)可以讓墻、柱、窗等裝修物得到明確XYZ軸坐標(biāo)，將材料屬性、寬度屬性和類別屬性等參數(shù)融入其中，在分類屬性BIM技術(shù)模型建成之后，就可以在短時(shí)間內(nèi)生成工程清單量來計(jì)算地鐵車站工程項(xiàng)目的投資，從而提高了整體施工效率。

1.2優(yōu)化性較強(qiáng)

BIM技術(shù)應(yīng)用期間的三維建模具有較強(qiáng)的精準(zhǔn)性和直觀性，有效規(guī)避了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)過程中的常見錯(cuò)誤。比如通過BIM三維建模可以發(fā)現(xiàn)，在地鐵施工過程中，可以將合建部分整合在一起進(jìn)行施工，這樣就可以利用BIM技術(shù)展開優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少了市政工程項(xiàng)目的投資，避免了道路反復(fù)開挖的施工步驟，有效保證了城市環(huán)境。另外，BIM技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)一般都體現(xiàn)在工程設(shè)計(jì)和投資分析計(jì)算方面，這樣可以對(duì)設(shè)計(jì)變化和投資回報(bào)之間的影響關(guān)系進(jìn)行分析，幫助地鐵車站建筑工程項(xiàng)目選擇更加優(yōu)良的施工方案，使工程造價(jià)能夠得到充分優(yōu)化。

1.3指導(dǎo)施工

將BIM技術(shù)的可視化功能和時(shí)間維度結(jié)合在一起，能夠?qū)Φ罔F車站建筑施工給予積極指導(dǎo)，能夠?qū)⑹┕みM(jìn)度和施工計(jì)劃進(jìn)行實(shí)時(shí)比較，從而順利完成協(xié)同施工，對(duì)施工單位的具體情況有所了解[2]。另外，利用BIM技術(shù)將施工模擬和施工監(jiān)測(cè)結(jié)合在一起，還可以有效減少地鐵車站建筑施工中的安全問題和質(zhì)量問題，避免了建筑工程返工與整改。

2傳統(tǒng)建筑信息模型在地鐵車站設(shè)計(jì)中的局限性

2.1可視性較弱

以往的地鐵工程建筑信息模式度采用的是二維建筑模型。而由于地鐵工程會(huì)涉及到很多復(fù)雜的管線，在傳統(tǒng)二維圖紙上很難辨識(shí)和觀察，所以在施工期間就很容易出現(xiàn)管網(wǎng)線路沖突問題。比如在鐵路工程走廊下方涉及的排送風(fēng)管，就會(huì)經(jīng)常有水管通過，所以在規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中一般都考慮了風(fēng)管的位置，沒有重視水管和工程之間的沖突性。

2.2協(xié)調(diào)性不強(qiáng)

二維設(shè)計(jì)模型存在著協(xié)調(diào)性和統(tǒng)一性較為薄弱的問題，而且可視化程度不高，對(duì)此在具體施工過程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生管線沖突與場(chǎng)地沖突問題，甚至還會(huì)出現(xiàn)施工錯(cuò)漏等現(xiàn)象，導(dǎo)致地鐵車站建筑工程項(xiàng)目中，不同施工單位和施工技術(shù)人員之間的協(xié)調(diào)合作程度不高[3]。

2.3圖面較為復(fù)雜

在地鐵車站建筑工程建設(shè)過程中的管網(wǎng)施工圖紙得到了剖面圖繪制，但是由于綜合管網(wǎng)面十分復(fù)雜，因此圖紙的視覺效果很難得到有效識(shí)別，不能夠直觀呈現(xiàn)出真實(shí)情況，導(dǎo)致施工期間存在識(shí)圖困難的情況，甚至在模糊數(shù)據(jù)的影響下，誤導(dǎo)施工設(shè)計(jì)人員在施工期間的碰撞分析工作。

3BIM技術(shù)在地鐵車站建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略

3.1實(shí)施可視化與三維化設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的地鐵車站設(shè)計(jì)圖紙一般都采用了平面設(shè)計(jì)法，設(shè)計(jì)成果也基本都是應(yīng)用二維圖紙進(jìn)行交付。從操作方法方面，二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)方法較為簡(jiǎn)單，出圖速度較快，而且是一項(xiàng)能夠應(yīng)用在各類工程中的普遍設(shè)計(jì)手段，但是對(duì)于當(dāng)前現(xiàn)有的三維形體，二維圖紙已無法滿足當(dāng)前實(shí)際需求，而且使用新型的三維形體很難滿足當(dāng)前基本需求，而且在地鐵車站施工期間也無法將設(shè)計(jì)師的核心思想利用三維形體完全呈現(xiàn)出來。這時(shí)就需要將BIM技術(shù)應(yīng)用其中，這樣就可以將二維圖紙無法處理的問題進(jìn)行及時(shí)解決。在新型地鐵車站設(shè)計(jì)過程中，涉及到的設(shè)計(jì)元素不再是簡(jiǎn)單的線和面，而是形成了多個(gè)三維對(duì)象。這一目標(biāo)采用二維設(shè)計(jì)很難完美表達(dá)出來，但是在BIM技術(shù)加入之后，能夠?qū)⑷S設(shè)計(jì)方案融入其中，不僅可以有效檢查空間管線碰撞問題，還能夠?qū)?fù)雜的結(jié)構(gòu)形體清楚表達(dá)出來。通常情況下，空間管線碰撞分為兩種，分別是硬碰撞和軟碰撞[4]。其中，軟碰硬始終都是處于一個(gè)實(shí)體線上，并沒有發(fā)生直接的碰撞，但是空間和間距等條件無法滿足施工要求。而硬碰撞則可以實(shí)現(xiàn)實(shí)體之間的碰撞，比如在地鐵車站工程設(shè)計(jì)中，如果單純依靠二維設(shè)計(jì)方式處理T型換乘臺(tái)節(jié)點(diǎn)處的立體關(guān)系，那么各個(gè)單位體之間的位置關(guān)系就很難完美呈現(xiàn)出來，所以二維設(shè)計(jì)方案中的樓層凈高設(shè)計(jì)無法直觀呈現(xiàn)出人們是否滿足于這樣的通行設(shè)計(jì)，如果車輛和行人通行基本要求無法得到滿足，那么就很容易發(fā)生軟碰撞的問題。因此，應(yīng)用BIM技術(shù)不僅可以有效避免軟碰撞問題，還可以有效提升動(dòng)畫技術(shù)當(dāng)中的各項(xiàng)參數(shù)與物理特征在模型渲染圖上的呈現(xiàn)效果。另外，還可以通過對(duì)內(nèi)部進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，使這些設(shè)計(jì)路徑全部變成動(dòng)畫，這樣就可以構(gòu)建一個(gè)虛擬的三維空間并在其中建立一個(gè)道路模型，不僅可以使地鐵站設(shè)計(jì)起到透視作用，還能夠?yàn)楹笃诠こ藤|(zhì)量提供更好的保障。

3.2參數(shù)化設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)不僅可以應(yīng)用在多維對(duì)象當(dāng)中，還可以將各種信息參數(shù)精準(zhǔn)表達(dá)出來，比如地鐵車站建筑中的材料參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和力學(xué)參數(shù)等相關(guān)信息，進(jìn)而可以讓地鐵車站形成一個(gè)智能化的三維模型。同時(shí)，在地鐵建筑工程中應(yīng)用BIM技術(shù)展開設(shè)計(jì)，還可以有效提高結(jié)構(gòu)參數(shù)的精準(zhǔn)性。例如：在車站扶梯設(shè)計(jì)過程中，可以利用BIM技術(shù)對(duì)扶梯角度、長(zhǎng)度等方面展開人性化設(shè)計(jì)，進(jìn)而滿足后期管理需求。除此之外，在BIM技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，可以對(duì)車站模型進(jìn)行適當(dāng)修改，以此來提高扶梯參數(shù)的精準(zhǔn)性，從而提高整個(gè)地鐵車站工程設(shè)計(jì)的精確性。

3.3協(xié)同設(shè)計(jì)

從傳統(tǒng)角度來看，協(xié)同設(shè)計(jì)指的是利用網(wǎng)絡(luò)資源、網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)以及通信軟件等方面，將互聯(lián)網(wǎng)作為主要平臺(tái)，加強(qiáng)各種信息之間的傳輸和溝通。而BIM技術(shù)的應(yīng)用相當(dāng)于在協(xié)同設(shè)計(jì)上構(gòu)建一個(gè)完善的設(shè)計(jì)平臺(tái)。經(jīng)過平臺(tái)內(nèi)部專業(yè)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)完成之后再進(jìn)行權(quán)限修改[5]。在此基礎(chǔ)上，不但可以在專業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)隨時(shí)修改，當(dāng)其他行業(yè)收到相關(guān)修改信息時(shí)也可以對(duì)自身的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行完善。因此，在協(xié)同設(shè)計(jì)方式的加入下，能夠有效避免溝通不當(dāng)和信息傳輸不精準(zhǔn)的問題，在設(shè)計(jì)過程中避免了錯(cuò)、漏、碰等問題出現(xiàn)。并且模型設(shè)計(jì)的精確率也會(huì)得到明顯提升。另外，當(dāng)協(xié)同設(shè)計(jì)對(duì)同一模型展開設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)其他專業(yè)的分析設(shè)計(jì)也不會(huì)造成影響，這樣就可以有效節(jié)省模型建立時(shí)間。比如在地鐵車站傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中，設(shè)計(jì)人員一般都會(huì)先將車站建筑平面圖和剖面圖繪制出來，隨后將文件遞交給工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員。這樣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員就能夠根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙來展開精準(zhǔn)設(shè)計(jì)。而一旦在設(shè)計(jì)過程出現(xiàn)了方案調(diào)整問題，那么地鐵車站建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員就要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新計(jì)算，對(duì)模型做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，這樣會(huì)加大設(shè)計(jì)工作人員的壓力，設(shè)計(jì)時(shí)間也很難精準(zhǔn)掌握。而將BIM技術(shù)應(yīng)用其中，就可以在同一模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通過3D立體空間進(jìn)行透明化展示，設(shè)計(jì)方案也會(huì)因此變得簡(jiǎn)明易懂，不僅可以減輕設(shè)計(jì)人員的壓力，還能夠有效推動(dòng)地鐵車站建筑工程的發(fā)展。

3.4應(yīng)用BIM技術(shù)構(gòu)建建筑模型

在BIM技術(shù)應(yīng)用于地鐵車站項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，要想提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效果，確保各個(gè)專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計(jì)，則必須要構(gòu)建共享共建的建筑模型。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，建筑專業(yè)屬于上游專業(yè)，必須要對(duì)其模型進(jìn)行全方位把控。在模型創(chuàng)建初期，先是要建立起初級(jí)建筑模型，隨后再結(jié)合機(jī)電和結(jié)構(gòu)等專業(yè)模型對(duì)地鐵車站的門、窗和隔墻等結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)充，進(jìn)而制定出穩(wěn)定且完整的方案[6]。以此方案為基礎(chǔ)，其他建筑專業(yè)方案也要對(duì)模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?，在模型參?shù)變化之后進(jìn)行同步更新。與此同時(shí)，在利用BIM技術(shù)構(gòu)建地鐵車站三維模型過程中，還可以應(yīng)用分成建模方式，將整體分成站臺(tái)層和站廳層。因?yàn)榈罔F車站建筑工程一般都會(huì)涉及到很多隔墻類型，所以在利用BIM技術(shù)開展模型建設(shè)時(shí)，可以采用專業(yè)的設(shè)計(jì)軟件來選擇實(shí)際需要的墻體，像砌塊墻、拆卸墻和實(shí)心磚墻等等，在墻體建成之后，還要將構(gòu)造柱插入其中。而不同規(guī)模的地鐵車站區(qū)域的樓板裝修面高度也存在明顯差異，比如環(huán)控機(jī)房裝修面高度為130毫米，站廳層公共建筑區(qū)域的裝修面高度通常為150毫米，站臺(tái)層的裝修面高度為100毫米。除此之外，利用軟件插件，可以更加便捷地構(gòu)建地面裝修面，隨后利用相應(yīng)的軟件開孔工具，在站臺(tái)板和車站板當(dāng)中安裝電纜孔和風(fēng)孔等等，從而初步形成地鐵車站建筑三維模型。

4結(jié)語

綜上所述，伴隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各種先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用在了建筑工程領(lǐng)域中。而將BIM技術(shù)應(yīng)用在地鐵工程建設(shè)中，不僅可以發(fā)揮出可視化、協(xié)調(diào)化與模擬化等相關(guān)優(yōu)勢(shì)，還可以對(duì)地鐵車站建筑中的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤問題做出及時(shí)預(yù)警，從而利用BIM技術(shù)提高地鐵車站的舒適性、安全性和節(jié)能性特征，提高地鐵車站整體設(shè)計(jì)質(zhì)量。然而，由于BIM設(shè)計(jì)系統(tǒng)自身存在十分復(fù)雜的特點(diǎn)，所以，必須要由專業(yè)的技術(shù)人員操作，這樣才能夠?qū)IM技術(shù)的功能優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來。

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【作者簡(jiǎn)介】

李闖，男，1992年出生，工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)檐壍澜煌ńㄖO(shè)計(jì)。

（編輯：謝飛燕）