基于BIM技术的地铁精细化建筑设计

孙国文

（中铁第六勘察设计院集团有限公司隧道设计分公司 天津 300000）

BIM技术的工作原理是以建筑物为三维模型的核心载体将其中涉及到的数据记录下来，使三维模型和信息进行相互融合，取得较好的设计效果。在建筑设计的领域中，BIM技术集合了建筑物的所有关于工程信息的参数与数据，包括工程造价、制造信息等，满足了建筑企业对建筑结构的所有需求，实现了信息共享。从目前我国的情况来看，我国建建筑行业虽大规模使用了BIM技术，甚至该技术的应用领域及规划布局在一定程度上有了改进和完善，但是在设置车站点的有关内容上还存在一些弊端。

1 BIM技术在国内外的应用背景分析

相对比于我国，国外研究和利用BIM技术较早，到目前为止，国外涉及到BIM有关的技术和内容近乎成熟的程度，比我国好的程度不是一星半点。在2003年的时候，美国就已经提出了利用BIM技术，展开建筑施工的三维和四维思考的工作，与此同时还颁布了相关技术的政策。美国的斯坦福大学他们研究的建设工程项目也以32个工程项目为基础展开了激烈的探讨，总结出了建筑行业使用BIM技术的优势。在2009的时候，美国的某两个州的政府部门共同协商好了，提议在建筑行业的大型施工项目中使用BIM技术，导致美国流行起了使用BIM技术的热风，甚至以龙卷风的速度将BIM技带到了全球各地。从目前各国调查报告可知，东亚80%以上的国家都已经使用了BIM技术在大型建筑项目中，其相关技术的想法和涉及到的内容已经发展的较为成熟。

从目前我国的情况来看，我国应用BIM技术一般在建筑行业和交通工程中，而地下建筑中应用此技术的就是地铁建筑物的建造。在我国发达地区，像是香港、上海、北京等地区都在使用以BIM技术为主要地铁工程建设的施工技术，利用此技术建设的地铁建筑物群已经达到了二十多个，特别是在对采光、人流、物流等方面的应用和检测的技术已经非常纯熟，研究的领域已经非常广阔。不仅降低了施工成本，还为城市建筑行业提供了一份技术保障。上海地区地铁12号线路在设计其建筑物的时候就利用了相关BIM技术中的管线碰撞检查技术。其设计的原理是围绕构造车站大型设备的安装与运营的工作，开展路径的BIM设计，达到了对施工过程及3D模拟实验效果的有效控制，提高了地铁建筑工程的施工质量和建筑物质量，排除了安全隐患问题。从各个方面总结来说，我国使用BIM技术在地铁建筑物结构设计方面已经达到了发展的高峰期，以构造地下建筑物的模型的专业技术为主要施工技术核心，将地铁建筑物的信息进行有机结合，实现了技术和信息的统一。像是地铁建筑中的4D动态模拟与碰撞检查等相关实验项目就是利用了地下交通工具建筑物在不同施工时期的不同建筑形态相互摩擦的过程，有效的解决了信息无法共享造成施工阶段无法准确实施工程的问题。

2 BIM实施准备

BIM的本质是把工程数据转化为信息，以三维虚拟现实建模为基础，将建筑工程项目中所涉及到的各种相关信息集成得到工程数据模型。模型信息具有完备性、关联性、一致性。在项目不同阶段，不同参与方通过在BIM综合系统中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映各自职责的协同工作。相对于传统的绘图软件，BIM具有可视化、协调性、模拟性、优化性及可出图性五大特点。通过BIM技术，可以解决原二维平面不能解决的问题，从设计阶段开始为建设项目建立互相协调、内部一致的可运算三维信息模型，从而降低各个参与方进行项目管理的难度。但BIM不仅是一种模型工具，更是一个协同的工作流程，通过三维模型可视化演示，可以对拟建工程项目进行碰撞检测、施工进度模拟、工程性质分析等。并通过模拟建筑实施建设实施的过程，设计出相关的地铁建筑物的图纸。BIM技术的可视化特点，主要用到了3DMAX等三维可视化技术，主要被应用在施工前期设计施工图纸的过程，可以将设计方案和实际建筑物进行对比，发现其中存在的差距，利于改进施工设计的方案。BIM技术的最大优势，就是解放了人脑，通过以平面、立体、剖面三种形式对建筑物进行全面的构造，使其建筑设计摆脱了人脑思考的有限控制，有效提升了建筑物的质量和功能性。在模拟性能方面，BIM技术实现了建筑中的节能问题，它能有效的构建出建筑物结构的模型，对使用电能水能资源的位置进行科学合理的分析，从而设计出最优的节能建筑结构，不仅解决了能源消耗的问题，还促进了我国可持续发展的进程。我国上海地铁车站的建筑物就实现了用BIM技术进行全面模拟，基于3D基础，展开以5D为主要模拟形式的方式，一定程度上的优化了建筑物功能，还对建筑物的能源进行了科学合理的配置，解决了我国建筑行业最大的能源消耗问题。

3 BIM技术应用过程

3.1 模型应用

利用智能地铁建筑的有关软件（RSA）可以确定建造一个构建族样本文件夹，将创建新项目的系统文件与地铁车站的3D模型进行相互协调。这样的操作不仅可以设置设计建筑物模型的限制因素，还重新定义了地铁车站的荷载内容。

3.2 精细化设计应用

在对地铁建筑不同部分进行设计的时候，需要以工程为首要原则，设计出满足车站建筑物运行参数的设计图纸。其中涉及到的内容很多，要对设计图纸的单位格式、建筑材料、建筑设计规范等步骤进行合理的划分，在完善设计图纸的过程中，需要把多余没有用途的地铁建筑设计部分删除，设计完成后需要与设计建筑物进行有效的比对。最后在对地铁建筑物结构模型进行划分施工单元的时候，利用结果明确地铁建筑物的内在支撑力和产生的位移现象的原因，科学合理的调整建筑物的变形参数，将计算出的结果记录在计算机系统内。

3.3 三维施工配合

在完成设计地铁建筑物的3D模型后，工作人员需要对模型的支座进行检测，合理的分析出模型的物理性能，进而完善BIM模型。接着，将设计完成的BIM模型设计图和方案发送到计算机数据管理系统中，对模型设计图纸和方案的要求进一步提升和增多。对模型转换与材料内容等进行合理的描述，确保3D虚拟模型与实际建筑物之间的关系具有一致性和协调性。最后对模型的材料和弹簧的弹力及支座等模型部分进行辨别，筛选出适宜建造地铁建筑物的，达到利用BIM技术将地铁建筑物的设计和通讯信息有机结合在一起的目的。

3.4 明细表生成分析

在进行设计地铁建筑物的结构时，会发现涉及到的内容和工程量较为大和复杂，利用BIM技术可以很好的解决这个问题，将地铁建筑的结构和所需的建筑信息模型准确详细的生成了列表。

4 总结

综上所述，我国对BIM技术的应用得到广泛的推广，从而替代了传统建筑发展模式，具有效率高、性能强等特点。在本次研究中，主要以地铁车站进行详细的研究和分析，结合对BIM技术的应用，加强了对结构设计的整体性能，并为日后BIM技术给地铁车站的建设带来积极的作用，保证了地铁车站运行中的稳定性和可靠性，为我国建设发展带来一定深远的影响。