1.中铁第五勘察设计院集团有限公司 北京市大兴区 102600
摘要：BIM技术现阶段在我国地铁工程中的应用深度还不够，多数工程对BIM的应用只是停留在设计阶段，主要以建模为主，BIM技术在前期规划及设计阶段的真正作用没有发挥出来。基于BIM技术的基本特性和模型构架，查阅和阅读了大量相关文献，对BIM技术在地铁设计中未来的发展应用进行综述。阐述了BIM在各应用中发挥的功能和作用，为BIM技术在地铁建设中的应用发展提供了借鉴。
关键词： BIM 地铁 全生命周期 应用
引言
城市轨道交通作为一种绿色、安全、便捷的交通工具快速发展，但对BIM技术的应用相对滞后，地铁设计相对比较复杂，BIM技术的协调性、模拟性、可视化、优化性和可出图性的特点在地铁规划和设计中起到关键性作用。
1 BIM全生命周期设计
BIM模型并不是一个单一的模型，在实体项目操作层面，因项目所处的阶段不同、各专业的分工不同、要实现的目标和效果不同等多种因素，项目的不同参与方要建立各自的模型[1]，例如设计院中三大专业要有建筑模型、结构模型和设备模型等。这些规模都比总体模型小的模型被定义为子模型，它们都从属于项目总体模型，不同阶段中各子模型的应用就构成了BIM全生命周期设计。
2 BIM在规划阶段的应用
美国HOK事务所麦克利米曾提出，随着工程的推进，前期优化设计对项目的造价影响最大，优化设计费用最低[2]。所以，BIM在项目的前期规划阶段应用会获得利益最大化，具体应用如下。
2.1 投资估算
现阶段地铁设计的投资估算大多数是由设计师计算工程量，然后提资给造价员，最后估算出造价。其中，人为的工程量计算存在计算失误和漏项统计等因素，往往导致估算不准确。BIM系统具有强大的信息统计和计算功能，根据模型中计算的准确工程量和设定的土建造价，可准确快速的得到投资估算。这对于编制高质量的预算来说非常重要，并且在给业主汇报时会极大的提高效率，推进项目进度。
2.2 现状模型
在未来的工程中，每一个现实的工程都会在虚拟的模型中找到对应。把现实中在建工程周边的建构筑物、道路、管线、河流等在BIM软件中还原，项目参与方可一目了然的了解本项目周边的环境及风险源，为项目前期的征地借地、管线迁改、交通疏解等提供依据。
2.3 总图规划
在总体设计阶段，首先要了解车站周边建、构筑物的结构形式和基础形式、交通现状、管线现状等控制性条件，创建体量模型，做好总图规划、交通疏解规划、管线迁改规划等。场地分析在总图规划中起重要作用，对车站的空间站位和外观都有影响。通过BIM+GIS技术对场地及拟建的地下车站数据进行建模，可迅速获得较准确的分析结果，解决了以往场地分析主观因素重、定量分析不足、数据处理慢的弊端。
2.4 环境评估
在BIM相关软件中可设置项目所在地的经纬度，借助软件采集此地的太阳及气候数据，并基于BIM模型数据通过IFC、gbXML等交换格式输入到相关的分析软件中[3]，可对当前项目进行节能分析、采光分析、日照分析和通风分析等。
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3 BIM在设计阶段的应用
BIM在设计中主要应用于方案论证、设计创作、协同设计、性能分析、工程量统计和碰撞检查等方面。
3.1 设计方案论证
地铁车站设计方案论证主要是借助BIM来评估设计方案的布局是否合理，安全疏散、采光、能耗等是否满足规范要求，从成本和使用功能综合考虑，通过数据对比和模拟分析，找出不同方案的优缺点，为业主提出性价比较高的方案，缩短了业主评估方案的决策时间。对设计师来说，BIM模型是和项目其他参与方的良好沟通桥梁，可以获得较好的互动效应和积极的反馈。在BIM设计平台下，项目各参与方关注的问题可得到直观的呈现，相应地，多方共同参与讨论，大大减少了沟通的时间。
3.2 设计创作
BIM模型主要是由不同的梁、柱、墙体等单个3D构件组成，各构件的属性参数可以根据设计师的理念去修改，而这些3D构件在软件中是数据关联、智能互动的，所以最终的设计成果通过BIM模型能很快体现出来，对于设计师来说，当灵感来临时，可以将方案迅速呈现出来，达到了所现即所想，而不是用大量的时间去思考如何用二维图纸来表达三维实体。整个模型建立完成后，可以随意生成对应的平、立、剖二维图纸，由于所有图纸和图表数据都是互相关联的，也是实时互动的，在修改模型的时候，剖切到的地方生成的二维图纸也会随之改变，从根本上避免了二维图纸设计中修改了平面后，与之相关的剖面都要修改的状况。
3.3 协同设计
在地铁设计中，需要协调的问题和对象较多，有时同一个信息需要各参与方重复协调，不仅浪费了时间而且还影响设计进度。例如地铁车站内部结构孔洞较多，往往有孔洞因调整忘记提资等原因导致施工对应不上。应用BIM全生命周期设计以及BIM服务平台，通过其协同性和可视化功能可以及时解决上述存在的问题，缩短了沟通时间，降低了失误率，保证了后期施工的顺利进行。
3.4 性能化分析
性能化分析是BIM技术的一大特点，市场上大多的分析软件因模型参数或尺寸变化，需要重新建模导入才能完成分析，然而设计方案调整是很平常的事，重复录入数据是个繁重的任务，占用了设计师大量的时间。利用BIM软件可以避免花费大量的时间去重复输入几何信息、构件属性、材料性能等信息，提高了设计质量。
3.5 工程量统计
工程量核对是地铁设计财评中的重要环节。简单的说就是政府人员作为审核人来审查设计人提供的数据是否正确，一般来说，即使是审核完的结果也是个近似值。但是通过BIM模型得到的工程量准确度较高，模型自动考虑了梁、柱、墙等节点重复部分的计算；因模型的每个构件都和BIM数据库的成本库相关联，在做变更方案时，工程量和造价都会自动更新。
3.6 碰撞检查
地铁车站中管线较为复杂，再优秀的设计师也很难保证设计的管线和结构不冲突，之前依靠经验的积累来避免类似的设计失误，而现在利用BIM技术，把各专业的BIM子模型导入同一平台中，经碰撞检查后，系统会生成碰撞检查报告，有冲突的地方系统会提示修改，直到修改为零碰撞为止。这项功能不仅提高了管线综合专业的工作效率，而且明显减少了由此产生的变更申请单，从而避免了因施工协调和返工造成的成本增加及工期延误。
4 结束语
BIM单个子模型的应用具有局限性，只有BIM全生命周期的应用才能发挥其最大优势。将BIM技术应用到地铁建设中，前期规划阶段降低了投资预算，优化了总体设计方案；设计阶段方便各参与方的沟通，加快了方案落实，减少了设计师繁琐的工作量，让设计师有更多的时间投入到专业方案的制定。综上所述，BIM技术的应用总体降低了地铁建设的成本。
参考文献
[1] 黄亚斌.BIM技术在设计中的应用实现［J］．土木建筑工程信息技术，2010，2（4）：71-78．
[2]王志珑，彭飞，杨晓丽，等.利用BIM技术进行二次结构深化设计[J].施工技术，2016，45（6）：49-52.
[3]刘智红.BIM协同管理信息化系统应用研究[J].铁道建筑技术，2018（06）：106-109.
论文作者:任志国1,冯科伟2, 程志亮3
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年5期
论文发表时间:2019/7/9
标签：模型论文; 地铁论文; 技术论文; 项目论文; 工程量论文; 管线论文; 阶段论文; 《建筑学研究前沿》2019年5期论文;