王濱

中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)蘭州鐵道設(shè)計(jì)院有限公司 甘肅 蘭州 730000

1 工程概況

本項(xiàng)目以正向設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)理念，通過BIM設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與專業(yè)設(shè)計(jì)人員一對(duì)一的模式，共同開展全專業(yè)、全流程的BIM正向設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)分為新建站房和既有站房改造兩部分，新建站房中間為單層，設(shè)置進(jìn)站大廳、商務(wù)候車區(qū)、綜合服務(wù)中心、客服用房，兩側(cè)為二層，設(shè)置出站廳、行包用房與車站管理用房及設(shè)備機(jī)房等[1]。既有站房調(diào)整旅客衛(wèi)生間布局，原售票廳改為商務(wù)候車區(qū)，原二層部分車站管理用房改為商務(wù)候車室。車站站場(chǎng)總規(guī)模為2臺(tái)7線，建筑面積10878.9m2，設(shè)計(jì)上追求形體與自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一，在滿足使用功能的同時(shí)又兼顧經(jīng)濟(jì)與美觀。

2 BlM組織與應(yīng)用環(huán)境

2.1 BIM應(yīng)用目標(biāo)

BIM中心明確BIM應(yīng)用目標(biāo)：基于三維可視化的BIM正向設(shè)計(jì)，可以全面控制設(shè)計(jì)效果 ，有效提高專業(yè)配合質(zhì)量，BIM模型的二三維數(shù)模聯(lián)動(dòng)，可以解決“圖模不一致”的問題，并實(shí)現(xiàn)計(jì)算可視化，提高設(shè)計(jì)的附加值。

2.2 BIM團(tuán)隊(duì)組織架構(gòu)

本項(xiàng)目由建設(shè)單位西寧站改造工程建設(shè)指揮部負(fù)責(zé)項(xiàng)目協(xié)調(diào)，中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司電子計(jì)算技術(shù)研究所提供第三方BIM咨詢，鐵一院總工辦牽頭針對(duì)本工程的特點(diǎn)及需求迅速組建BIM項(xiàng)目部，BIM工程師職責(zé)分工清晰明確。

2.3 BIM軟硬件配置

圖1 BlM軟件技術(shù)路線

本項(xiàng)目應(yīng)用的軟件以Revit為主，輔助盈建科，鴻業(yè)、斯維爾等BIM應(yīng)用軟件以及定制開發(fā)的BIM項(xiàng)目協(xié)同管理平臺(tái)開展正向協(xié)同設(shè)計(jì)。

3 BlM正向設(shè)計(jì)實(shí)施

3.1 建筑專業(yè)BIM正向設(shè)計(jì)

通過BIM模型完成前期方案比選，從外觀造型、材質(zhì)、功能用途等多方面、多角度對(duì)比確定設(shè)計(jì)方案；利用斯維爾、鴻業(yè)等軟件完成節(jié)能、消防設(shè)計(jì)；通過插件的一鍵平面、一鍵立面、剖面圖、樓梯平面詳圖、衛(wèi)生間詳圖等命令對(duì)BIM模型快速進(jìn)行標(biāo)注，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)方案更直觀。

3.2 結(jié)構(gòu)專業(yè)BIM正向設(shè)計(jì)

利用YJK for Revit軟件計(jì)算完進(jìn)行活載、恒載導(dǎo)算，模型同步到工作集；自動(dòng)出柱、梁、板、基礎(chǔ)施工圖，導(dǎo)出上部結(jié)構(gòu)計(jì)算書、下部結(jié)構(gòu)計(jì)算書；實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)生成三維鋼筋數(shù)據(jù)來進(jìn)行三維設(shè)技術(shù)交底。

3.3 給排水專業(yè)BIM正向設(shè)計(jì)

利用BIM軟件布置衛(wèi)?。淮_定給水立管（冷水、熱水給水）的位置，立管不得穿梁、柱，立管的位置應(yīng)根據(jù)房間功能，盡量設(shè)置在用水房間內(nèi)或靠近用水房間；然后進(jìn)行排水立管位置的確定，布置室內(nèi)排水主管道（公共衛(wèi)生間、公共盥洗室的排水形式采用異層排水）；定義好衛(wèi)浴后，利用軟件進(jìn)行給水以及排水自動(dòng)設(shè)計(jì)[2]。利用鴻業(yè)的給水、排水計(jì)算功能，生成給水以及排水水力計(jì)算書，根據(jù)出具的給水計(jì)算書、排水計(jì)算書，計(jì)算好管徑以后賦回BIM模型中。

3.4 暖通專業(yè)BIM正向設(shè)計(jì)

在暖通專業(yè)的BIM正向設(shè)計(jì)工作中，熱負(fù)荷計(jì)算是最為核心的一部分內(nèi)容。利用BIM熱負(fù)荷計(jì)算，選擇房間性質(zhì)及熱負(fù)荷類型，批量修改房間采暖設(shè)計(jì)溫度；計(jì)算結(jié)果導(dǎo)回Revit中自動(dòng)布置散熱器；使用一鍵標(biāo)注命令快速出具采暖平面圖和系統(tǒng)圖來指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

3.5 電氣專業(yè)BIM正向設(shè)計(jì)

利用BIM軟件進(jìn)行照明標(biāo)準(zhǔn)管理，照明標(biāo)記及照度計(jì)算；根據(jù)計(jì)算結(jié)果自動(dòng)布燈，并出具照度計(jì)算書；利用快速標(biāo)注出照明平面圖、電氣平面圖、消防應(yīng)急與疏散照明平面圖、防雷平面圖、綜合布線圖來指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

4 BlM模型應(yīng)用

利用BIM技術(shù)，綜合考慮結(jié)構(gòu)實(shí)際標(biāo)高，機(jī)電設(shè)備施工方案等情況下，利用BIM技術(shù)可視化和碰撞檢查功能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)構(gòu)件之間的碰撞，生成碰撞報(bào)告。事前對(duì)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤進(jìn)行預(yù)警并修正，避免返工，材料浪費(fèi)，做到節(jié)約環(huán)保，綠色施工。根據(jù)碰撞報(bào)告，由建筑專業(yè)負(fù)責(zé)人組織結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣負(fù)責(zé)人召開BIM協(xié)調(diào)會(huì)，制定調(diào)整方案，綜合考慮施工規(guī)范和施工工序，結(jié)合施工預(yù)留空間、支吊架設(shè)計(jì)等施工需求進(jìn)行管線綜合優(yōu)化，達(dá)到最合理的綜合排布效果和支吊架綜合利用。在完成綜合排布的樓層內(nèi)，真人模擬查看管線凈高和綜合排布，也可查看各個(gè)管線的詳細(xì)信息，對(duì)比管線排布后建筑物的凈高與裝飾吊頂是否有沖突，將凈高不符合要求的地方，形成凈高分析報(bào)告反饋給各專業(yè)設(shè)計(jì)人進(jìn)行模型的修改。

5 BlM創(chuàng)新應(yīng)用

5.1 室外風(fēng)環(huán)境模擬

將BIM模型導(dǎo)入建筑性能分析平臺(tái)，進(jìn)行模型分析，建筑BIM設(shè)計(jì)師可以調(diào)整建筑群朝向、間距、形狀和綠化景觀布局等，優(yōu)化建筑群自然通風(fēng)效果，通過不同方向的風(fēng)速計(jì)算得出成果來反饋給設(shè)計(jì)人員來確定建筑的外立面和建筑方位，輸出模擬報(bào)告書進(jìn)行綠建評(píng)價(jià)[3]。通過對(duì)模型進(jìn)行室外通風(fēng)模擬分析分析，高度在Z=1.5m，建筑物外風(fēng)速在0.00m/s到1.5m/s之間，小于5m/s，不會(huì)影響人的室外正?；顒?dòng)，無風(fēng)區(qū)域很少，有利于污染物的擴(kuò)散。

5.2 室內(nèi)自然通風(fēng)模擬

通過對(duì)模型進(jìn)行分析，建筑物室內(nèi)風(fēng)速在0.00m/s到1.91m/s之間，平均風(fēng)速為1.8m/s，室內(nèi)空氣流動(dòng)合理，沒有出現(xiàn)不流動(dòng)的區(qū)域，旋渦較少，通風(fēng)效果良好。

方案一：男女衛(wèi)生間采用隔墻分開，使用的門為M1021，衛(wèi)生間空間狹小，通風(fēng)效果差。

方案二：將檢補(bǔ)票間移除，男女衛(wèi)生間采用門洞的方式進(jìn)出，采用隔墻分開，衛(wèi)生器具并排放置，衛(wèi)生間空間充足，通風(fēng)效果良好。

通過對(duì)衛(wèi)生間門窗位置及開口大小進(jìn)行調(diào)整，計(jì)算導(dǎo)出衛(wèi)生間自然通風(fēng)模擬分析報(bào)告，最終確定第二種設(shè)計(jì)方案為最優(yōu)方案。

5.3 采光分析模擬

依據(jù)《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50033-2013)，車站前外立面為幕墻，出站后方外立面為混凝土墻，分析室內(nèi)自然光臨界照度（lx）值得出車站進(jìn)站大廳采光效果優(yōu)于候車廳采光效果。

方案一：夾層男衛(wèi)生間窗戶為C1221。

方案二：夾層男衛(wèi)生間窗戶為C1521，同時(shí)在右側(cè)增加從一層至夾層的樓梯。

BIM設(shè)計(jì)人員對(duì)夾層的房間開窗面積和樓梯布置進(jìn)行兩種不同設(shè)計(jì)方案的采光分析對(duì)比，輸出采光模擬分析報(bào)告，最終確定第二種設(shè)計(jì)方案為最優(yōu)方案。

5.4 負(fù)荷能耗分析

通過對(duì)模型進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算模擬分析，得出全年的逐時(shí)負(fù)荷，可以清晰地看出任何時(shí)間建筑物的能耗負(fù)荷，可以為建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的調(diào)整做對(duì)比分析參數(shù)，合理布置空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)能減排，推動(dòng)綠色建筑設(shè)計(jì)。

通過對(duì)建筑物全年的負(fù)荷能耗分析：

方案一：屋頂為兩側(cè)為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架屋頂，室外空調(diào)機(jī)環(huán)網(wǎng)架布置。

方案二：屋頂兩側(cè)采用混凝土屋頂，室外空調(diào)機(jī)及通風(fēng)風(fēng)管根據(jù)下層房間分布布置，降低空調(diào)系統(tǒng)能耗消耗。

方案二中的室外空調(diào)機(jī)布置方案及通風(fēng)風(fēng)管排布方案更優(yōu)于方案一，選擇方案二。

6 結(jié)束語

青藏鐵路西寧至格爾木段提質(zhì)工程德令哈站站房項(xiàng)目BIM正向設(shè)計(jì)是BIM中心積極探索房建類項(xiàng)目全專業(yè)、全流程BIM正向設(shè)計(jì)模式的應(yīng)用典范，通過BIM設(shè)計(jì)與專業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的深度融合，改善了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)分散低效的配合單模式，再結(jié)合BIM項(xiàng)目管理平臺(tái)將設(shè)計(jì)生產(chǎn)的所有信息以共享構(gòu)件模型為數(shù)據(jù)入口進(jìn)行結(jié)構(gòu)化歸集，充分梳理各設(shè)計(jì)專業(yè)間的邏輯關(guān)聯(lián)和配合時(shí)序，整合針對(duì)工程計(jì)算、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工程量提取及施工圖生成等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的應(yīng)用軟件，開發(fā)軟件數(shù)據(jù)交互的專項(xiàng)插件，完善設(shè)計(jì)模板以強(qiáng)化參數(shù)化驅(qū)動(dòng)建模及出圖效率，達(dá)成設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)同步可視化聯(lián)動(dòng)效能，優(yōu)化正向設(shè)計(jì)流程和適用模式，提高整體設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。