基于BIM技术的地铁精细化建筑设计方法研究

侯思乐

（广州地铁设计研究院股份有限公司，广东 广州 510000）

随着城市规模的不断扩大，城市的交通矛盾也开始日益突出，交通堵塞的情况越发频繁，而地铁这一快速且很少受交通堵塞情况影响的出行工具开始凸显自身的重要性。因地铁建设耗资巨大、费时极长、建设风险高、专业技术较为复杂等特点，在建设过程中所有的单位及部门的管理模式和施工标准比其他的建设项目会严格许多。在信息化和数字化的时代背景之下，B1M技术的研制则为上述难题提供了新的解决措施。

1 BIM技术概述及应用背景

1.1 BIM概述

BIM实质上是将参数转化成信息，三维立体建模作为技术基础，把地铁建筑工程项目中的各种相关信息汇集的数据制作成模型[1]。在项目的各阶段，所有的单位和部门可以在BIM的数字系统中输入、 获取以及修改相关的数据和信息，来完成和配合相应的职责进行合作分工。与以往的绘图软件不同，BIM具有可视化、协调性、模拟性以及可出图性等基本特征。BIM技术能够把传统二维平面不可以处理的难题完美地解决，从前期准备就为地铁建设搭建一个各方协作、完整统一的可计算三维立体数字模型，减少所有部门参与地铁建设项目的复杂度。

BIM除了是可视模型之外，还是一个合作配合的施工方案，利用三维模型所进行的完整演示，能够把地铁拟建工程做出碰撞试验、预估施工时间、工程特征评析等，同时利用模拟地铁建设项目的施工流程，制定出专业的地铁建筑物的具体规划图样[2]。BIM技术所具有的可视化特征，所采用的是3DMAX一类的新型技术，如图1所示。

一般是用于在建设初期研究并制定建设图纸的时候，能够把建设图纸与建筑物做比较，计算两者的差距，快速修改、调整建设的方案。BIM技术的亮点之一就是节约人力成本，通过平面、立体、剖面等方向，对地铁的建筑物的构造进行多维立体分析，能够使初期的建筑设计脱离大脑的局限性，将地铁建筑物的水准以及专业度提升一个层次。BIM技术解决了地铁建筑过程中节约资源的问题，可以完美地搭建地铁建筑物整体结构的三维立体图形，还可以科学、专业地对各种资源所处的位置进行分析，进而制定出完整的地铁建筑架构。

BIM技术除了处理耗能问题，还推动了现阶段地铁建筑设计方法健康、稳定的发展。

图1 地铁主体结构BIM三维可视技术

1.2 国内外背景下BIM技术的应运分析

BIM技术在国外已经具有相当一段发展史，于2003年就在美国初次亮相。在首次发现后，便开始应用在建筑施工的相关工作中。再后来，与该技术相适应的政策逐渐发布，此时有约32个工程项目为实践平台展开了BMI技术的具体探讨；学界也开始了激励讨论，比如斯坦福大学。正是将其结合实践的探讨，分析出优点，才迎来了该技术的再一次发展。2009年，该技术开始大肆应用到各种大型的建筑类工程项目中，此高潮式的发展归功于美国的一次提议。根据相关数据表明，BIM技术在比较大的工程项目中的覆盖率在东亚国家高达4/5之多。可见在国外， BIM已经有了成熟且稳定的发展。

相较国外，我国更多的是把BIM技术从建筑项目的目光转向到了交通项目中，特别是将其用在了地铁项目中。据了解，国内比较发达的城市的地铁项目中，比如北京、广州等都大量采用了BIM技术，并将其作为地铁建设中最重要的技术。该技术的普遍应用不仅仅有着节约资本的优势，而且其技术更是对人们出行安全的一种保证。 不仅如此， 各个领域，比如采光等方面关于BIM技术的研究始终热情高涨。

2 地铁工程的特征

2.1 公共服务系统

地铁建设的投资方一般来说是政府机关，地铁归到公共服务系统一类，不存在其他竞争主体，属于国有的经营产品。

2.2 投入费用多、施工时间长

数据表明，城市轨道的建设资金通常会在6～7 亿元/km，甚至某些地区会需要8～9 亿元/km。而且，建设地铁具有相当的技术瓶颈，所需的知识覆盖面大，不可控因素多，施工条件复杂，以上种种导致了地铁施工时间长，建成通常需要3～4年甚至更长的时间。

2.3 施工难度大

地铁通常都是建在人员密集场所，处在交通网的中心地带，轨道长度也很长，施工周边的各类建筑、各种地下管道和设施都很多，为了消除建设存在的安全隐患，这就要施工人员具有极高的施工水准。

3 BIM技术应用过程

3.1 模型应用

在样本的制作过程中，首先会对相关设计软件即RSA进行优势权衡后的选择，再利用专业文件和3D模型进行最终的建模[3]。此类操作之后不但能够对地铁建筑物的初步模型的各种限制因素进行设置，还对地铁建设中荷载部分重新进行了定义。

3.2 精细化设计应用

在设计地铁建筑的每一个部位时，必须坚持以工程为主，所设计的图纸一定要与地铁建筑物的各项参数相符合。这里面所涉及的专业知识比较丰富，要科学地划分各个信息参数的格式、施工原材料、地铁工程中的施工制度等流程，在调整和修改设计图纸时，要将其中赘余部分进行有必要删减，设计图纸绘制后，要与所设计的地铁建筑物采取科学的对比，进而划分地铁建筑物的参数模型。进行地铁建设时，专业、严谨地对建筑物的各项参数进行修改和调整，并把相应的结果输入系统中。

3.3 三维施工配合

在制作出地铁建筑物的三维立体模型之后，相关的技术人员必须对模型的关键部位做好检查，对模型的各项性能进行科学的分析，把设计好的BIM模型图纸和方案输入相应的数据管理平台里，并且要将模型图纸和方案的标准再次升级以及适当添加对模型变化和信息数据一类的专业解说，保障三维立体模型和实际建筑物的关系保持统一性及稳定性。接下来要对模型的信息以及弹簧的弹性等关键部分做好准确的区分，挑选出符合标准的地铁建筑物位置，实现BIM技术把地铁建筑物的设计以及连接渠道科学地融为一体，如图2所示。

图2 地铁BIM3D模拟图

3.4 明细表生成分析

在设计地铁建筑物结构的过程中，会发现其中所需的专业知识以及施工的工程量不仅多还极为复杂，而BIM技术的使用则能够很好地解决上述问题，把地铁建筑的结构以及必要的建筑参数模型精确、仔细地制作成列表。

4 BIM技术对地铁项目进行精细化管理的可行性分析

4.1 BIM技术和地铁项目精细化管理两者具有共同的目标

现阶段，在建筑行业里，B1M技术被重点普及的重要原因主要是由于其所制作出的建筑三维立体模型包含了与建筑物详细、准确的参数和信息，能够做出专业计算，还可以进行模拟建设、数字化预算成本等，进而降低施工时的失误引发不必要的返工情况。地铁建设项目的精细化管理主要是以管理为主，在对地铁项目的管理中的责权进行明确、详细的划分之后，积极利用科学的管理模式和措施避免建设时对成本的浪费，进而增加收益。

4.2 BIM技术和项目精细化管理都需要项目各参与方共同协作

B1M覆盖了地铁建设项目的整个建设周期，能够在所有的项目阶段为所有部门和单位搭建一个高效协调、稳定专业的平台，并且促进各个部门和单位的沟通、协作。以上可以看出，对B1M技术的应用，必须所有单位与部门都参与协作，并非是建设部门一方的责任。把项目建设的相关单位和部门建设成一个跟进整个施工周期的团队，把对整个结构进行升级和改善作为方向，积极推进各单位的协作交流，为了按时完成地铁项目建设而积极协作和配合。

4.3 项目精细化管理可以弥补BIM技术管理的不足

现阶段，我国许多的B1M技术的专业研究都主要围绕在图纸优化、三维立体模拟、施工预算等技术方面，极其缺少将B1M技术应用在管理模式上的研发。若是要把B1M的技术应用的更广泛，除了及时更新技术软件之外，还需要配备有效的管理模式及措施，系统地控制建设项目的管理方向，才可以把对资源的浪费完全降低，保证进一步减少成本。利用项目精细化管理的相关概念来补充现阶段B1M技术在管理上的缺陷，从管理的方式上解决影响B1M技术进步的因素，从基础上改善地铁建设项目的管理方式，才可以促进B1M技术在我国的健康、积极发展。

5 结语

我国对BIM技术的重视和普及，使其推动了建筑发展模式的转型。本文主要是针对BIM技术与地铁建设车站的结合应用，这一操作不但强化了对建设项目的系统性能，还确保了地铁车站在运行过程中的安全性及稳定性，为我国地铁建设行业的未来发展产生了极为重要的影响。