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摘要：BIM技术应用于地铁建筑设计中，能够运用三维化的思维方式来替换原来的二维思维方式，使得地铁建筑设计更加科学化。有鉴于此，本文从BIM 的技术特点出发，探讨研究BIM 技术的具体应用手段，期望能为地铁类似工程的设计提供一定的帮助。
关键词：BIM 技术；地铁建筑；策划应用
BIM 技术主要基于三维模型为核心载体来构建数据库，促成模型与信息的共通融合。在建筑建设领域中，它也集成了建筑生命周期在各个阶段的所有工程信息内容（物理、几何、工程、造价、制造信息等等），实现了包括企业在内的所有机构需求，促成了工程信息的全面共享过程。当然，BIM 技术目前在地上建筑的技术应用与规划布局已经相当到位，但在地下交通包括车站站点方面的相关技术内容还略显欠缺，这也将是本文所论述的重点。
一、BIM 技术在国内外的应用现状
在国外，BIM 技术的研究起步相对较早，而且到目前为止也已经相当成熟。早在2003 年，美国国家总务管理局就提出了围绕国家展开的3D-4D-BIM 综合计划，同时颁发了BIM 应用指南。而在斯坦福大学，他们的CIFE 建筑综合设施工程中心也基于工程建设领域中的32 个工程项目展开了研究，并总结出了BIM 在这些工程项目中所体现出的技术优势。在2009 年，美国的德克萨斯州与威斯康辛州两州政府共同提出了在大型工程项目与公共建筑项目中采用BIM 技术的创新想法，从此由美国刮起的一股建筑工程采用BIM 技术的发展热潮就此席卷全球，目前像北欧、东亚等一些发达国家在本国内70% 左右的大型公共建筑项目都会采用BIM 技术，而且技术理念与运作也已经相当成熟领先。
在国内，BIM 技术主要在地上建筑及交通工程中应用较多，针对地下工程的项目多以地铁车站建筑设计为主。目前在中国香港地区，以BIM 技术为核心的地铁工程建设应用技术相对领先，香港地区已经有25 座地铁站采用了BIM结构建模，特别是对烟雾、采光、人流、能耗与碰撞方面技术的应用与检测过程已经将BIM技术发展到了相当的深度，它有效降低了工程概算的基本要求，也为社会城市建设带来了良好的成果。而在国内的上海地区，该城市的地铁12 号线曲阜站就采用了基于BIM 的管线碰撞检查技术，围绕车站大型设备安装与运营维护展开BIM 路径设计，实现了对施工交底与模拟过程的有效掌控，全面提升了地铁车站的工程施工质量。总结来说，目前BIM 技术在国内地铁车站结构设计方面已经进入深入发展期，其围绕地下交通建筑的信息模型专业化程度已经实现了实时更新与统一，例如4D 动态模拟、碰撞检查等等都做到了针对地下交通建筑物在不同施工阶段的不同模拟协调过程，也解决了由于传统信息无法共享所造成的各个阶段施工建设错误问题。
二、BIM 的技术优势分析
BIM 技术的可视化、协调性与模拟性优势明显，可实现对建筑设计方案的特殊优化，并根据模拟优化过程来配合模型输出相关设计图纸。在可视化方面，它采用到了Sketchup、3Dmax 等等三维可视化技术，主要在前期阶段展示施工方案设计效果，发现与实际状况之间所存在的巨大差距。在这里，BIM 主要辅助人脑摆脱二维图纸设计构想束缚，通过以平、立、剖为主的三维视图来对建筑建设形状、规模进行有效规划，提升建筑设计质量。在模拟性方面，BIM 能够做到节能模拟，例如它可以设计日照模拟与紧急疏散模拟等等内容，并为建筑建设项目节约大量成本，同时也减少污染。以地铁车站结构设计为例，它就已经实现围绕数字化、精细化工程建设展开了5D 模拟，它完全基于3D 模型来控制工程项目成本造价，灵活计算出围绕设计变更所对应的新工程成本，为工程整体生成预算，以实现对工程成本的有效控制过程。再一点就是它的出图性优势较大，能够通过计算机来构建建筑的虚拟三维可视化模型，并为施工技术人员与业主进行模拟展示、协调与优化，最终生成全综合管线图，配合传统的施工图、BIM碰撞检验纠错报告、结构预留洞口图等等进行新配筋三维效果图与截面配筋图有效生成过程。
三、某地铁车站结构设计中的BIM 技术实践应用分析
（一）车站设计结构建模分析
利用Robot Structure Analysis 软件来首先创建构件族，基于构件族样板文件来创建新项目，再配合系统文件来创建车站站台区3D 模型，如图1。
如图1，利用构件族创建BIM 3D 虚拟建模模型，再根据实际地质条件来设置边界约束，并定义地铁车站的荷载组合内容。
（二）车站设计结构分析
在完成3D 虚拟建模以后，对该模型进行支座检查分析，分析模型的物理一致性，再进行碰撞检查进而进一步完善BIM模型，然后将制作完成的BIM 模型发送到计算机系统中，对模型实施基本与附加选项设置，合理解释自重工况、模型转换与材料内容，实现3D 虚拟模型与建筑实际状况之间的有效关联性与兼容性，再对模型的基本材质、荷载、弹簧约束与支座等等内容进行有效识别与使用，完成BIM 技术针对车站建筑结构设计的结构信息双向对接。
图1 地铁车站的BIM 3D 虚拟建模模型
在车站设计结构分析阶段，要以“工程首选”为对话框基本原则，围绕它来设置分析并显示相关参数，明确车站设计中的相关单位格式、材料、设计规范与网格划分等等指标，再围绕设计过程添加并删除多余的分析类型，核对设计中的模拟分析和时程分析等等内容。最后对结构分析模型进行单元划分，并对检查结果结构模型实施合理修改与调整，展开结构计算。在结构计算分析过程中，主要通过“结果”菜单来明确车站设计中的内力与位移响应，并调整车站的横纵向弯矩剪力、轴力与形变力，计算结果并全部列出，为生成明细表做准备。
（三）明细表生成分析
在地铁车站结构设计中，由于其内容相对复杂，工程量也相当大，所以采用BIM建筑信息模型配合快速生成工程构件明细表。对该工程的车站站台区进行BIM 模型建设，并生成明细表。首先要创建地铁车站结构设计中墙的明细表，并基于阶段选择新构造，然后确定。在所弹出的明细表属性对话框中进行有关字段排序、格式、过滤及外观的设定，给出车站中各个建筑结构的成本、尺寸、结构用途以及防火等级等等。最后确定车站结构设计的基本属性、成组与解组等等参数，并在模型中设置高亮显示。
四、BIM技术应用效果总结如下
第一，BIM 技术逐渐应用到项目经管的各个方面，占大幅度的作用都是不可见的，好比能视度，经管程序信息化，提高疏通功用等。第二，通过BIM 三维模型进行查看和受力分析，提升了现场施工方案的优化，如基坑支护空心方桩提高了单桩承载能力，丰富了深基坑工程支护桩种类。第三，项目BIM技术在强效策划应用过程中，觉察了巨大的碰撞困扰，较大提高了强效策划功用，根本满足了工程建设；在提高能见度，强化专业和谐、提高商务本钱管控方面比较明显，但是推行施工艰巨，转换了古板就业形式，个别工作人员反触心理较深；在规范现场的管理流程、提升沟通效率、推进使用信息化进行安全质量管理方面还需要进一步的探索。
五、总结
BIM 技术在国内正逐渐走向应用成熟，并试图取代对传统建筑结构的设计与管理模式。本文仅以地铁车站为例，探讨了它的BIM 结构设计过程，完善BIM 平台功能并证明其技术优势，希望它在未来能够更进一步助力地铁车站的全面建设过程，做到在地铁车站全生命周期内的灵活有效应用。
参考文献
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[2]刘华丽，徐铁山.BIM技术在地铁车站结构设计中的应用[J].资源信息与工程，2017，32（3）：177-177.
[3]刘云强.BIM技术在地铁车站结构设计中的应用分析[J].建筑工程技术与设计，2017（22）.
论文作者:孙锦
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第16期
论文发表时间:2018/11/9
标签：车站论文; 技术论文; 模型论文; 地铁论文; 建筑论文; 工程论文; 结构设计论文; 《建筑学研究前沿》2018年第16期论文;