基于BIM技术的地铁精细化建筑设计分析

基于BIM技术的地铁精细化建筑设计分析

谭少军

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广东省重工建筑设计院有限公司

摘要：伴随着城市建设进程不断推进，需要避免盲目建设大规模地铁建筑，通过精细化设计充分体现地铁作用。地铁作为系统性工程，包含许多结构复杂的建筑项目，需要多个专业参与到建筑设计活动中，未能实施有效管控将给地铁建设活动开展带来不良影响。

关键词：BIM技术；地铁精细化；建筑设计

1项目概况

某地铁1号线工程全线长约15km，沿线包含5个地铁车站。其中，换乘车站长272.5m，采用“T”形站厅换乘，标准段宽达20.7m，总建筑面积最大，约2.25万m2，建设有车辆段、停车场和主变电站等建筑。在工程设计过程中，考虑沿线分布较多建筑物，采用BIM技术实现全线设计，通过建筑精细化设计实现“零碰撞”目标的同时，加快施工进度和提高建设质量，确保车站功能分区合理、流线顺畅，各建筑物充分发挥功能。

2精细化设计实施

2.1三维可视化设计

在地铁精细化建筑设计上，首先通过创建族样本文件夹将系统文件和3D模型结合，完成车站建筑总体建模，实现建筑全面设计。根据车站特点划分为主体建筑和附属建筑，根据出图习惯设置平面模型和立面模型。根据车站形式和轨面标高，将主体模型划分为底板层、站台层、顶板层等多个平面，附属建筑划分为风亭、出入口等，各自单独列为一个子集。

在此基础上，对模型元素信息进行划分，包含位置、类型、构造等几何信息和名称、权属、分部分项等非几何信息。通过对构件信息进行命名和编号，根据各专业提供的阶段性图纸和相关资料建立节点模型，包含站厅等建筑物的三维可视化图形，标注准确位置，呈现整体外形和尺寸关系，为确认各建筑物间的相对关系提供支持。将空间关系当成是表达重点，对设计方案的合理性展开分析，实现建筑布局优化。

应用BIM模型进行车站建筑三维可视化设计，应确保图纸、资料的准确性，利用各专业修改后的内容进行建模，在生成车站、停车场等建筑物模型的同时，对区间配套环境进行分析，显示施工区域内重要构筑物，如地下隧道、市政管道等。通过深化图纸内容，高精度展现建筑物和周围环境关系，对建筑体量、外形和空间构成等展开分析，提升模型精细度，精准表达区间隧道、车站等各部分结构限界，准确显示车站区间结构、附属结构等建筑物结构轮廓，确保最终输出结果不会出现各部分建筑物相互干涉问题，并且最大限度消除环境因素给工程施工带来的影响。

在三维可视化分析过程中，不同建筑物对建设技术提出了不同要求，在模型设计过程中需要加强检验测试，从基础结构开始对车站自重、地基承载力等进行分析，确认各项参数得到合理设置，避免因建立模型不合理导致结果出现偏差。在对换乘车站进行可视化设计时，通过输入车站规划相关图纸，如出入口方案、环境地质勘查报告等，建立交通组织和管线改迁模型。工作人员可以通过BIM技术的应用优化地铁管线铺设形式，充分同管线铺设的各项参数相结合，在此基础上展开三维模拟仿真设计，进而使得管线的连接情况和走向能够达到可视化建设的效果。

2.2建筑协同化设计

应用BIM技术打造协同设计平台，同步面向各专业开放模型修改权限，确认各专业能够同时接受信息，对专业设计内容进行实时完善，解决各专业交流不畅等问题，避免出现缺、漏、错等情况，有效提升建筑设计的精准度和效率。

模型由不同专业总装得到，由各专业按统一层级进行构件命名和顺序排列。将车站划分为高架站、浅埋车站等类型，将用房划分为车库、主变电等类型，然后划分为站厅层、站台层等层别，进一步完成构件定义。

构件作为图元组，包含图形、参数属性，如墙构件划分为防火分区隔墙、防火墙、普通墙等类型，包含尺寸、所属位置等信息。各专业通过族库调用构件模板后，可以通过修改相关信息创建新构件，生成二维图确认标注比例等信息是否符合规范，然后生成三维形体确认建模精度符合要求。通过对车站建筑主体模型的细部构件进行完善，如门窗洞口等，通过碰撞检查确认是否存在空间冲突。在工程设计实践中，将车站样本模型交由各专业人员制作同比例缩小实体模型，各专业单独出具图纸，将BIM模型当成是中心链接各自图纸，完成建筑结构阶段性设计。针对管线等隐藏结构，可采用虚拟三维方式展示。通过将各专业结构模型上传，对建筑结构模型进行更新和丰富，可以确认结构是否存在冲突。对建筑横断面模型展开分析，需采用Midas模型进行结构受力检验，如在建筑结构协同设计方面，需要将边界条件等信息输入到Revit软件中计算，直接在三维模型中对各部分结构进行拆分，由各自专业进行结构设计和验算，缩短各专业设计车站建筑需要的时间。添加材质标定、荷载工况等信息，可以在BIM软件中生成新的结构模型，方便各专业自主调整模型结构数据。在各专业模型建成后，可以实现相互补充，如利用结构专业模型展开分析，能够确定站厅层、站台层等各层装修面高度，利用软件开孔工具直接开设楼梯孔、风孔等，利用元器件库布置风机、风管、弱电设备、电梯等设施。经过各专业协同设计，初步形成完善后的建筑三维模型，方便各专业相互检查，为最终输出设计成果提供保障。

2.3工程参数化设计

在地铁建筑设计上，应用BIM技术不仅需要罗列三维对象，还需通过参数化设计全面显示工程相关信息，配合进行三维施工模拟，以便结合现场实际情况对设计方案进行持续优化和改进。

在建筑结构和功能复杂的情况下，需设置复杂运行参数，包含材料特征、设计属性等。如在地铁扶梯设计上，需标注坡度、标高等信息。通过建立扶梯模型，后续通过调整参数即可进行精准计算，自动调整模型相关参数。在完成参数化设计后，利用Revit软件进行切图，能够对局部模型进行调整，生成相关文件，在新平面图上标注尺寸和文字说明，添加到工程总平面图中获得完整图纸。根据BIM出具的图纸，通过加入相关信息说明可以对关键部分模型信息进行准确区分，确保设计人员能够加强关键部位检查检测，通过施工模拟方式及时发现问题，有效提升设计数据处理和分析效率。

在BIM系统中，全部图纸数据能够实现同步更新，如在二维图纸发生变更后，将同时对三维模型参数进行调整。将工程设计成果和成本管理等工作联动，发现任意环节出现数据错误能够做到快速反应，通过生成新的数据参数加强工程信息统计，做到精准测量工程量和成本，为加强工程动态管理提供支持。

对照工程参数化设计结果，将BIM软件和EXCEL结合在一起，能够对各分部分项工程的工程量和施工成本进行统计、分析，系统化开展地铁建筑施工管理工作。具体来讲，就是利用BIM模型组织和存储工程相关信息，自动提取工程量明细表，完成各专业材料量汇总和测算。在直接修改模型的情况下，相关明细表中的数据也将随之更新，重新进行施工成本核算。通过BIM技术的应用实施地铁精细化建筑设计能够将AutoCAD软件和EXCEL有效结合起来，形成二者良性互动的局面，确保各项工作之间的高效衔接。与此同时还能够在模型的基础上直接进行施工成本计算以及工程量计算。在BIM技术的影响下，模型中所设计到的工程量信息更加系统化和丰富化，有助于进一步提高工程量计算以及施工成本核算的准确性和有效性。

3结语

BIM技术具有较强模拟性、优化性、协调性等优势，能够为解决地铁建筑设计难题提供有效方法和思路。通过应用BIM技术实现建筑布局、结构等各方面设计，提升建筑设计精细化水平，为后续施工活动高效、高质量开展提供保障。在地铁建筑设计实践中，通过合理选择BIM软件做好精细化设计准备，然后通过导入工程图纸等信息生成参数模型，全方位展示建筑结构立体关系，优化建筑布局，同时通过生成结构计算模型实现协同设计。

参考文献

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