BIM技术在装配式地铁车站设计中的应用研究

BIM技术在装配式地铁车站设计中的应用研究

贺秀珍,杨昆

中铁第六勘察设计院集团有限公司 天津 300000 

摘要：装配式建筑具有施工效率高、环境污染小等优点。随着国家一系列装配式建筑相关政策和标准的出台，推进预制装配技术的发展和应用已成为建筑行业实现产业优化升级和可持续发展的重要举措。装配式地铁车站的拱形高大空间和高精度车站结构对机电装修设计提出了新的挑战，机电专业与结构专业协同设计是大势所趋。本文对BIM技术在装配式地铁车站设计中的应用进行分析，以供参考。

关键词：BIM技术；装配式；地铁车站设计

引言

近年来，随着科学技术的发展，预制装配式施工工艺日趋成熟，因其具有机械化程度高、节省施工工期、节能环保、保证施工质量等优点，广泛应用于工程建设当中。预制装配式车站施工，首先在工厂按设计图纸预制标准规格的钢筋混凝土构件，然后运输到施工现场，最后采用人工配合机械设备的方法进行拼装施工。

1机械设备选用

1.1起重设备的选择及吊装要求

根据设计参数及现场条件起重设备选择ME80+80t型号门式起重机，门式起重机最大吨位为（80+80）t，根据《起重机设计手册》规定30m以下跨度的门式起重机使用钢托座，经计算高度定为16m，轨道设置在冠梁上跨度为23.7m。根据现场施工情况调整门式起重机走行及起升速度，保证施工效率。根据设计要求钢丝绳与吊钉夹角：A、B块不大于30°，C块不大于20°，D、E块不大于22.5°。A、B块采用单钩法吊装；C块卸车采用双钩法吊装，拼装时单钩法起吊；D、E块采用双钩法吊装。A、B、D、E块起吊及卸车过程中均为4个吊点；C块安装期间采用两个吊点。

1.2门式起重机高度选择

根据门式起重机轨道安放位置、构件高度、吊绳长度、吊钩高度、小车吊钩限位高度进行计算，选择钢托座高度。本工程门式起重机安装在冠梁上方，轨道至地面挡墙高度为3m，吊装C块时所需起升高度最大，C块长8.95m，所用吊绳长3m，小车吊钩限位高度1m，根据计算所需起升高度3m+8.95m+3m+0.1m+1m=16.05m，第一台门式起重机选择16m，吊装C块施工时不方便，第二台门式起重机高度选择时加高了2m（18m）。

1.3提高大车行走速度

大车行走速度根据电机数量和功率确定，增加电机数量2台变成4台，电机选择变频电机行走稳定，增大电机功率4.5kW变成5.5kW，门式起重机行走速度提高到20m/min，吊运构件行走时间缩短至10min、大幅提高施工功效。

1.4台车构件及功能

DPT55型拼装平台为长春地铁工程装配式车站施工设计的专用平台，可完成C块、DE块及特殊环F块组装以及注浆作业，在A、B块施工7环后开始安装台车台，由台车进行C、D、E块施工。台车组成如下。（1）平台行走机构：与B块构件预埋件进行螺栓连接固定。（2）平台机架。（3）顶部拼装架：用于DE块的对位拼装；由顶层、中间层及底层组成，顶层拼装架负责D、E块的升降、组装对位，中层负责D、E块的横向滑移对接及DE组合后的横移，底层负责DE组合后升降、纵移与C块组装，以及DE环与前一环的拼接（16台千斤顶配合完成作业）。（4）侧向张拉平台：用于C块的张拉施工；悬挂于机架纵梁上，可随吊挂架在纵梁上移动。（5）顶部工作平台：用于D、E块连接、调整、张拉工作。（6）附属设施（注浆平台、液压系统、电控系统等。

1.5关键技术

施工过程中应严格按照设计精度要求进行预制块拼装，应采用监测手段定期复检已拼装完衬砌环的安装就位精度，防止累计偏差超出容许值，如发现偏差过大应进行纠偏调整，确保后续衬砌环拼装就位及整体精度要求。预制块拼装应保证螺栓及预紧装置的连接质量，并严格按照设计要求进行锁紧，同时保证衬砌环侧向限位装置的连接质量，确保模板台车行进后衬砌环的稳定性。衬砌环榫槽缝隙注浆应严格按照设计要求施工，根据注浆量判断缝隙注浆是否饱满，保证接缝后期整体受力效果。预制块拼装前检查防水密封条的质量及粘贴效果，保证无破损及残缺等问题，施工过程中应避免对防水密封条磕碰或较长的摩擦，保证衬砌环拼装完成后接缝的全断面防水效果。

2一体化设计手段

2.1机电装修方案配合

地铁车站涉及通风空调、动力照明、给排水及消防、通信、信号等多个专业。在方案设计阶段，由各专业对主要管线及终端设备进行布置，并由管线综合专业对其进行优化，确定管线安装空间及终端设备大概位置后提资装修专业。装修专业根据管线及终端设备安装情况进行装修风格及大体方案设计，在满足管线安装要求的基础上，设计出最佳装修方案。

2.2预埋件设计

受装配式结构施工工艺的影响，需在结构构件预制时预埋管线、终端设备及装修材料固定所需的预埋件。预埋件有预埋滑槽和预埋套筒2种形式，结合机电管线路由和装配式结构的特点，预埋件以预埋套筒为主，顶板两侧部分曲率较小位置采用预埋滑槽的形式。预埋件纵向及环向间距均为0.5m。相比于全部预埋滑槽的方案，预埋套筒+局部预埋滑槽的方案能够减少预埋件初投资，并根据管线安装情况进行灵活转换，进而降低成本。

3 BIM技术在装配式地铁车站设计中的应用

3.1车站各专业整体设计

在设计装备了BIM技术的地铁站时，可以实现每个专业的整体设计，从而使每个专业能够通过同步数据交换及时共享、分析设计文档并协调每个专业的设计方案。例如，在装备了地铁站的结构设计中，BIM技术可以展示地铁站的内部结构模型、车站的主要结构模型等。在拆除设计模型后。其中，车站的主要结构可以分为楼层结构、车站大厅结构和上层楼结构等BIM模型。设计人员可以将业务模型导入NAVISWORKS软件，并使用navisworks实时分析每个专业的设计计划、执行碰撞分析、协调和解决工作站的业务设计之间的冲突问题。此外，在BIM技术的支持下，设计单元可以对装备的地铁站进行多级规划管理，并协调车站设施布局、空间布局设计、内部管线设计与设备安装、材料选择和深度设计之间的关系。

3.2精细化设计预制构件

1)使用Revit、Xsteel、Rhino等软件。要对装备了的地铁站进行建模，请创建三维BIM模型，然后将模型的结构模型导入Robot-Structure-Analysis软件。Robot会自动分析结构模型，读取结构材料、几何截面等设计信息，并分析了结构设计的可行性。2)在机器人软件中，设置的地铁站负荷设计参数包括不同类型的案例信息，分析站结构，计算结构变形风险设计参数和应力设计参数。随后，开发了Robot分析功能，以使用可分析不同工作状态下预制结构钢筋要求的插件设计每个构件的粘滞率；读取的约束系数和钢筋参数也将导入BIM信息模型数据库，然后与其他区域中的图元相关联，然后再处理装配的地铁站所需的预制构件。3)预制构件设计是装备的地铁站的核心构件，因此不仅需要 还可以通过将预制构件处理技术与装备的地铁站结构设计相结合，合理地控制构件尺寸和单个构件的重量。在设计过程中，BIM模型可视化功能会逐步优化预制构件的设计，自动使用读取构件接口信息 计算地铁站不同区域、不同结构和预制构件尺寸规格(如长度、直径、宽度、重量等)中预制构件的重量。

结束语

随着预制装配技术的逐渐成熟，装配式结构越来越多地被应用于地铁车站，装配式车站对机电管线布置及装修方案提出了新的要求。利用BIM技术进行精细化设计，管线综合专业充分发挥空间分配作用，支吊架深化设计厂家提前进行深化设计，对机电设备安装与装修一体化设计具有重要意义，可为后期建设的装配式地铁车站机电设备安装及装修设计提供参考与借鉴。

参考文献

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