摘要：地铁车站结构设计是一项相对复杂的工作，技术含量高，对设计单位的专业要求很高。充分发挥BIM技术的优势，能够降低地铁车站结构设计工作的难度，使设计图纸更加直观，便于后续各项施工工作的开展。
关键词：BIM技术；地铁车站；结构设计；作用；优势；分析
引言：
BIM技术是以三维模型为载体的数据库，是模型和信息的共同体。BIM集成了建筑生命周期内各个阶段的工程信息，包括物理信息、几何信息、工程信息、造价信息以及制造装配信息等，支持政府机构、建设机构、设计机构、施工机构、运营机构、造价机构、项目管理机构等对项目信息进行调用、修改、存储等，实现建筑生命周期内各阶段以及所有参与方的工程信息共享。
一、BIM技术在地铁车站结构设计的作用
地铁车站结构设计环节使用BIM技术，是当代地铁建设与发展的趋势。我国地铁车站因地域不同，各个车站形状各有不同，但总体上都有很大的规模，造型也较为复杂。设计人员对复杂庞大的车站结构设计工作，难以仅靠二维图纸的构思，BIM技术的应用使设计员工能利用工具建模，来提高车站设计的控制可视性。地铁车站结构设计环节会与多个专业领域相联系，BIM技术下的结构模型建设有实时更新功能，有利于多个领域的专业人员在一个模型中进行修改、调整与存储。对BIM技术的应用还有利于设计员工利用软件来对碰撞进行检测，降低了施工中场地冲突问题发生的几率，是提高工程建设质量的重要方式。
二、BIM技术的优势分析
（1）可视化，即“所见即为所得”的形式。3Dmax、Sketchup三维可视化展现不论用于前期方案推敲还是用于阶段性的效果图展现，与真正的设计方案之间都存在相当大的差距。大量的设计工作还是要基于传统CAD平台，使用平、立、剖等三视图的方式表达和展现自己的设计成果。
（2）优化性。BIM技术便于实现项目的优化分析。及时对项目设计、项目投资工作进行分析，结合相关数据对设计变更、投资回报等进行评估，结合项目方案对比后的结果及时提供相关数据，保证项目决策人员可及时进行方案分析，并提出决策结论。及时对特大项目进行设计优化、施工模拟工作，提高后期造价管理、进度管理的合理性。
（3）协调性，建筑信息模型允许不同专业、不同设计者在同一个模型中添加、修改、存储不同的建筑信息，而且保持模型的实时更新和统一性。另一方面，BIM技术可以用于碰撞检查、4D动态模拟等实现建筑物不同阶段的模拟协调，预知施工阶段存在的场地冲突、管线碰撞等问题，在设计阶段就提前解决，减少因信息不共享造成的不同阶段常见的错漏碰缺问题。
（4）模拟性，BIM模型可以进行节能模拟、日照模拟、紧急疏散模拟等可持续设计，节约资源，减少污染，确保工程建设的安全；可以进行4D施工模拟，以确定合理的施工方案、施工进度以及工程建设所需设备材料供求时间表，进行数字化、精细化的工程建设；还可以进行5D模拟（基于3D模型的造价控制），能够方便快速地计算出设计变更对应的工程成本，快速生成工程预算，从而有效控制工程成本。
（5）出图性。因为BIM技术可以更好地实现对建筑模型的3D可视化模拟需求，及时对模拟效果进行展示、协调与优化，所以BIM技术能够帮助设计方对建筑项目的管线图及施工图等图纸进行合理优化，提高设计的质量。
三、BIM技术在地铁车站结构设计中的应用分析
1.车站结构建模
在地下结构中运用BIM技术，主要是利用Revit Structure 2012建立地铁车站的BIM三维模型。地铁车站建模中，工程模型主要由建筑相关专业设计完成，主要借助载体为Revit软件。该软件包含有Mep、Archi－tecture以及Structure三个模块，借助上述几个模块实现对建筑体设备、结构模型的综合分析具有极大优势。在建模环节中，Architecture软件可为后期土建模型设计提供依据，便于相关模型数据的全面可控性管理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆方可实现构件装修、硬件设备设施的建立管理。Revit本身的软件构件族较少，无法全面满足车站结构的建模所需，因此应用Revit软件实施车站结构建模时，一定要创建需要的构件族，应用基于中国用户定制的Structure Analysis DefaultCHNCHS.rte项目样板文件创建新的项目，最后应用创建的族文件和系统族文件建立车站站台区的3D模型。在应用重新建立的结构族建立三维模型时，Revit软件会同时建立进行结构分析的三维分析模型，双击项目浏览器的分析模型就能够查看。
2.结构分析
该建模软件通过检查支座、物理模型和分析模型是否一致以及碰撞检查等使BIM模型更加完善。正确的实施方法为完成BIM模型制作之后，使用Revitext Ensions将该模型发送至Robot Structural Analysis Professional；在发送模型的过程中，还要对基本选项和附加选项等进行灵活设置，主要包括杆端释放、自重工况、材料、模型转换等一系列内容；严格执行上述2项操作后，获得地铁车站Robot结构分析模型。开展结构分析工作时，因Robot和Revit兼容性好，倘若以Revit为载体，定义模型材质、荷载组合、弹簧约束、支座等各个指标，这些指标都能够被Robot识别和使用，保留原有设置即可。与此同时，Robot Structural还有一个优势就是其能够在第一时间将反馈分析结果反馈给Revit，从而实现各类结构信息的双向对接。
3.设备及管线模型分析
设备和管线模型分析中，需要考虑土建模型的要求，借助协同化管理实现结构设计操作。模型建立起价，需要及时对管线专业的前期需要、方案设计等进行考虑，加强管线上游分析，对预留余量、相关参数进行综合对比，以便充分提高模型利用的合理性。此外，设计人员还需要加强下游专业预留条件的合理分析，便于提前获知方案是否可行。根据协同作业方法，以BIM技术为平台进行搭建设计，及时提高施工方与业主方之间沟通有效性。便可将BIM技术获得的信息数据及时作为资料进行设计。地铁车站结构设计中，三维模型可提高各个专业的作业效率。BIM技术在平台系统中的应用效果良好，可充分实现及时检测、自动控制、互相沟通的目的。
4.资料维护工作
地铁车站在运营阶段，会有大量的资料产生。地铁车站内有较多的系统，如信号、通信、空调、给排水等多个系统，各个系统在日常运行过程中，都会有数量非常庞大的数据资料产生，使得资料维护工作的工作量大幅度提高，也加大了维护工作的困难程度，而资料维护工作一旦发生错误，则可能造成地铁车站发生事故。地铁车站中BIM技术的运用，能建立资料数据库来对车站的全部数据进行录入并整理，加强了数据资料的全面性与直观性，有利于工作人员对数据信息的查询与处理，降低事故发生的频率。
5.优化设计方案
在地铁车站结构设计中，能够模拟5D施工建造。利用Time-Liner模块，按照施工进度设计方案，选择集中图元定义，包括施工时间与日期等，按照各虚拟工作任务，遵循施工工序，生成5D信息模块。利用动画展示工具，能够按照施工程序，进行施工模拟。此次设计工作中，利用此技术进行虚拟开挖建造。通过施工分析，发现采取双测面台阶法，开展基坑土方石开挖，能够提高一次开挖量，能够节省初期施工作业时间，提高基坑工程施工作业的效率。
结束语
综上所述，BIM技术的先进性能使设计者对地铁车站进行建模，并针对车站模型的各个项目进行研究，加强了设计参考数据的正确性与实时性。BIM技术在国内的地铁车站结构设计中，还应积极学习国外的先进技术与先进设施，结合地铁工程当地的情况，来提升地铁运行安全性与乘客舒适程度，保障车站运营的稳定性、提高车站安全性的重要方式。
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论文作者:王海滨
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年20期
论文发表时间:2020/1/8
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