杜昶
天津市地下铁道集团有限公司
摘要：目前，我国的交通运输业逐渐的完善，城市轨道交通在缓解城市交通压力方面发挥着越来越重的作用，近年来，随着城市轨道交通建设规模不断扩大，人们充分认识到了城市轨道交通整体规划与设计的重要性，BIM技术在地铁建设项目中得到了广泛的应用。本文结合笔者的工作实践，就BIM在地铁设计中的应用现状及实践进行了详细地分析，仅供参考。
关键字：BIM技术；地铁工程；设计；应用技术
引言
随着社会经济的快速发展，当前各大城市都在大力推行轨道交通事业。在地铁工程的设计中，受工程涉及专业种类繁多、管理界面复杂等影响，传统方法难以做到整个设计环节的集成，而建筑信息模型技术（BIM）以三维数字技术为基础，集成建筑项目各种信息，因此该技术已经被广泛应用与地铁工程设计中。BIM技术在地铁工程中的应用优势在与能够进行设计变更后的系统校验、施工深化指导等，大大提高建筑工程集成化程度。
1 BIM技术的概念、特点以及应用优势
1.1BIM技术概念
BIM是以建筑物的三维数字化为载体，贯穿建筑设计到建设的全过程，将设计、施工以及管理等相关环节所需信息关联起来，并且协同各个工种的建筑物信息。
1.2 BIM技术的特点
1.2.1信息集成
BIM技术主要是通过数字信息来模拟建筑物的真实信息，将建筑物的空间关系以及几何形状展现出来，并且还包含建筑设计的各个关键要素，比如梁、柱、墙、管线等几何信息，建筑物的构建物理特征以及构建的功能特性等。总之，BIM技术核心在于利用数字信息组建可供计算机管理的三维建筑模型数据库，这样便于建筑设计师从中获取相关的信息，该技术相比传统建筑CAD技术有巨大优势。
1.2.2可传递性
BIM的另一大基本特征是建筑工程数据在设计创建时就能够保持相对一致的关联性，也就是说工程项目中的某些内容被修改后，BIM系统能够修改影响到其它图元的内容，这样减少建筑设计师自己处理图纸的工作量，并且处理效果更加优质。
1.2.3支持协同工作
BIM系统为建筑设计方、施工方以及运营管理者搭建及时沟通、工作以及监测的平台，这大大提高了工程设计、施工以及管理水平以及实际施工质量。例如在实际施工中可以利用BIM技术搭建建筑的三维模型，并进行建筑梁、柱以及管线的碰撞检测，及时发现设计不合理的情况，提高设计整体水平。
1.3 BIM应用现状
1.3.1国外应用现状
BIM技术在国外应用较早，且较为成熟。最先应用于美国，2003年美国总务管理局颁发BIM使用指南，美国斯坦福大学对BIM技术在项目中的应用进行深入地研究，并对BIM技术的应用优势作出了总结。目前来说，BIM技术在国际上的应用已成为国际企业承接项目的重要条件，也是确保建筑企业持续发展的关键技术。在国外，BIM技术取代建筑传统的设计、施工、管理模式，在建筑生命周期内不同阶段得到了广泛应用。
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1.3.2国内应用现状
在国内，BIM技术在我国香港地区应用较多，在地铁工程中处于领先地位，到目前为止，香港在建成了80多座地铁车站中，大约有20座车站采用了BIM建模，在应用中取得了良好的应用效果。另外，BIM技术主要在示范性和地标性建筑物中才能得到应用，其应用范围受到限制，故与国外存在较大的差距。此外，BIM技术在地上建筑中的应用取得了一些成效，但在地下结构建模、碰撞检查等方面的应用仍存在着较多的缺陷，这主要体现在BIM平台整体功能不足上。
2 BIM在地铁设计中的应用
2.1项目前期规划
在城市地铁项目建设中，如果在可行性研究过程应用BIM技术，能够构造出满足城市交通的三维立体构造模型。该模型中包括了施工区域的地质条件、道路与桥梁情况、地下管道的布设以及特殊建筑物等固有特性，同时还包含了自然科学、社会科学以及人文经济等各方面的信息以及资料，比如城市人口密度、城市的经济结构以及居民的出行分布等。这些信息为线网规模、轨道线平均运距、日换乘量等分析与计算提供巨大帮助。
2.2可观化设计
在地铁工程方案设计阶段，应建立车站三维实体模型，要对地铁站位周边情况进行全面地分析，包括周边的道路、地形、管线、建筑物等，并对车站建筑体量进行推敲。另外，在地铁建筑功能布局过程中，还可以结合车站的开发范围、造型等因素进行布置。如在地铁方案规划中，利用BIM技术设计软件，可以更为直观地了解地理信息情况和地下管网管线的布置情况，为前期的地铁布局提供依据。除此之外，BIM技术通过三维实体模型的建立，利用数字化的建筑构件来表现真实的建筑形态。这与传统计算机辅助绘图软件相比，不断改变了采用简单的几何图形来表示的设计模式与方法。
2.3协同设计
我国现有的设计单位协同设计现状为：设计过程分散、成果集中，这比较符合地铁交通项目的设计于要求，协同设计利用现代网络通信软件以及数据中心，使得设计及管理人员能够在同一平台下存储文件、查询信息以及交换资料等。而BIM技术中也体现了协同设计相关理念，该技术将建筑、结构以及设备等各个专业连接到同一平台中，使得信息能够共享与整个平台用户。不同设计专业的人员使用各自的BIM核心建模软件来搭建与自己专业相关的BIM模型，在与中心平台同步后，将新创建或者后续修改的信息自动添加到中心文件中，这个中心文件集成了多个准确的信息模型，使得各个专业都能够从中获取到相关的信息。比如，设计者认为在项目方案设计、施工图纸设计阶段，可以按照各个专业进行分类；而建筑工程师以及设备工程师等则能够在同一个设计平台中进行协同工作。建筑专业主要以墙柱、楼板以及屋顶等构件为基本工作内容；而设备专业则涵盖较多的内容，包括水、电、供暖以及消防等；结构专业以支撑梁、板以及支撑柱等为主。不同的专业通过BIM技术都可以有效的进行分析，在BIM技术的支持下，我国的建筑行业也在不断的完善。
2.4自动碰撞检测
城市地铁工程项目的设计中，设计到大量的专业，较短的距离之间还需要设置车站，车站的面积较大，内部的吊顶管线多，因此管线的综合布局一直都是设计的重点及难点。在传统车站的设计上，常用CAD视图进行管线布局设计，虽然在视图的界面上能够使用不同颜色以及不同宽度的线条来区分管线，但是打印出来后的图纸却基本上都是黑色密布的线条，这样看起来不够直观。并且剖面上的管线排布的不足也不能反映车站内全部管线的综合高程情况，不能得出直观立体的印象。而使用BIM技术则提供了碰撞检查功能，应用该技术能够第一时间检查错漏碰缺，让工程设计人员能够迅速获得改进的想法，比如在建筑整体布局与结构洞口以及设备管线冲突等处理上，避免了传统二维设计不同专业信息传递缺失问题，大大提高设计及施工质量。具体应用上，首先各个专业工程师能够在BIM软件中搭成与实际工程相等的建筑模型，然后设计师根据不同设计原则，比如“有压让无压、小管让大管”原则，利用计算机来自动监测各个构建对象之间的相互影响，最后使用BIM技术进行碰撞检测，排查设计图纸中很难发现的碰撞点，提升项目设计质量。
结语
综上所述，BIM技术的应用，改变了传统的设计方法，由建筑二维设计转向建筑三维设计，且改变了单纯的几何表现方法，主要采用全信息模型集成来表现，还可以从单独完成项目转向不同专业协同完成项目。目前，在我国城市地铁工程设计中，大部分设计单位非常重视对BIM技术的应用，以不断提高建筑设计水平，降低地铁建设成本，确保地铁的建设质量。可见，BIM技术在轨道交通领域将会得到更为广泛的应用，未来将具有更广阔的发展前景。
参考文献：
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[3]杨洋.分析地铁车站结构设计中BIM技术的应用[J].建材与装饰，2016（27）：105-106.
论文作者:杜昶
论文发表刊物:《建筑科技》2018年第1期
论文发表时间:2018/4/8
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