基于BIM技術的地鐵精細化建筑設計方法研究

侯思樂

（廣州地鐵設計研究院股份有限公司，廣東 廣州 510000）

隨著城市規模的不斷擴大，城市的交通矛盾也開始日益突出，交通堵塞的情況越發頻繁，而地鐵這一快速且很少受交通堵塞情況影響的出行工具開始凸顯自身的重要性。因地鐵建設耗資巨大、費時極長、建設風險高、專業技術較為復雜等特點，在建設過程中所有的單位及部門的管理模式和施工標準比其他的建設項目會嚴格許多。在信息化和數字化的時代背景之下，B1M技術的研制則為上述難題提供了新的解決措施。

1 BIM技術概述及應用背景

1.1 BIM概述

BIM實質上是將參數轉化成信息，三維立體建模作為技術基礎，把地鐵建筑工程項目中的各種相關信息匯集的數據制作成模型[1]。在項目的各階段，所有的單位和部門可以在BIM的數字系統中輸入、 獲取以及修改相關的數據和信息，來完成和配合相應的職責進行合作分工。與以往的繪圖軟件不同，BIM具有可視化、協調性、模擬性以及可出圖性等基本特征。BIM技術能夠把傳統二維平面不可以處理的難題完美地解決，從前期準備就為地鐵建設搭建一個各方協作、完整統一的可計算三維立體數字模型，減少所有部門參與地鐵建設項目的復雜度。

BIM除了是可視模型之外，還是一個合作配合的施工方案，利用三維模型所進行的完整演示，能夠把地鐵擬建工程做出碰撞試驗、預估施工時間、工程特征評析等，同時利用模擬地鐵建設項目的施工流程，制定出專業的地鐵建筑物的具體規劃圖樣[2]。BIM技術所具有的可視化特征，所采用的是3DMAX一類的新型技術，如圖1所示。

一般是用于在建設初期研究并制定建設圖紙的時候，能夠把建設圖紙與建筑物做比較，計算兩者的差距，快速修改、調整建設的方案。BIM技術的亮點之一就是節約人力成本，通過平面、立體、剖面等方向，對地鐵的建筑物的構造進行多維立體分析，能夠使初期的建筑設計脫離大腦的局限性，將地鐵建筑物的水準以及專業度提升一個層次。BIM技術解決了地鐵建筑過程中節約資源的問題，可以完美地搭建地鐵建筑物整體結構的三維立體圖形，還可以科學、專業地對各種資源所處的位置進行分析，進而制定出完整的地鐵建筑架構。

BIM技術除了處理耗能問題，還推動了現階段地鐵建筑設計方法健康、穩定的發展。

圖1 地鐵主體結構BIM三維可視技術

1.2 國內外背景下BIM技術的應運分析

BIM技術在國外已經具有相當一段發展史，于2003年就在美國初次亮相。在首次發現后，便開始應用在建筑施工的相關工作中。再后來，與該技術相適應的政策逐漸發布，此時有約32個工程項目為實踐平臺展開了BMI技術的具體探討；學界也開始了激勵討論，比如斯坦福大學。正是將其結合實踐的探討，分析出優點，才迎來了該技術的再一次發展。2009年，該技術開始大肆應用到各種大型的建筑類工程項目中，此高潮式的發展歸功于美國的一次提議。根據相關數據表明，BIM技術在比較大的工程項目中的覆蓋率在東亞國家高達4/5之多。可見在國外， BIM已經有了成熟且穩定的發展。

相較國外，我國更多的是把BIM技術從建筑項目的目光轉向到了交通項目中，特別是將其用在了地鐵項目中。據了解，國內比較發達的城市的地鐵項目中，比如北京、廣州等都大量采用了BIM技術，并將其作為地鐵建設中最重要的技術。該技術的普遍應用不僅僅有著節約資本的優勢，而且其技術更是對人們出行安全的一種保證。 不僅如此， 各個領域，比如采光等方面關于BIM技術的研究始終熱情高漲。

2 地鐵工程的特征

2.1 公共服務系統

地鐵建設的投資方一般來說是政府機關，地鐵歸到公共服務系統一類，不存在其他競爭主體，屬于國有的經營產品。

2.2 投入費用多、施工時間長

數據表明，城市軌道的建設資金通常會在6～7 億元/km，甚至某些地區會需要8～9 億元/km。而且，建設地鐵具有相當的技術瓶頸，所需的知識覆蓋面大，不可控因素多，施工條件復雜，以上種種導致了地鐵施工時間長，建成通常需要3～4年甚至更長的時間。

2.3 施工難度大

地鐵通常都是建在人員密集場所，處在交通網的中心地帶，軌道長度也很長，施工周邊的各類建筑、各種地下管道和設施都很多，為了消除建設存在的安全隱患，這就要施工人員具有極高的施工水準。

3 BIM技術應用過程

3.1 模型應用

在樣本的制作過程中，首先會對相關設計軟件即RSA進行優勢權衡后的選擇，再利用專業文件和3D模型進行最終的建模[3]。此類操作之后不但能夠對地鐵建筑物的初步模型的各種限制因素進行設置，還對地鐵建設中荷載部分重新進行了定義。

3.2 精細化設計應用

在設計地鐵建筑的每一個部位時，必須堅持以工程為主，所設計的圖紙一定要與地鐵建筑物的各項參數相符合。這里面所涉及的專業知識比較豐富，要科學地劃分各個信息參數的格式、施工原材料、地鐵工程中的施工制度等流程，在調整和修改設計圖紙時，要將其中贅余部分進行有必要刪減，設計圖紙繪制后，要與所設計的地鐵建筑物采取科學的對比，進而劃分地鐵建筑物的參數模型。進行地鐵建設時，專業、嚴謹地對建筑物的各項參數進行修改和調整，并把相應的結果輸入系統中。

3.3 三維施工配合

在制作出地鐵建筑物的三維立體模型之后，相關的技術人員必須對模型的關鍵部位做好檢查，對模型的各項性能進行科學的分析，把設計好的BIM模型圖紙和方案輸入相應的數據管理平臺里，并且要將模型圖紙和方案的標準再次升級以及適當添加對模型變化和信息數據一類的專業解說，保障三維立體模型和實際建筑物的關系保持統一性及穩定性。接下來要對模型的信息以及彈簧的彈性等關鍵部分做好準確的區分，挑選出符合標準的地鐵建筑物位置，實現BIM技術把地鐵建筑物的設計以及連接渠道科學地融為一體，如圖2所示。

圖2 地鐵BIM3D模擬圖

3.4 明細表生成分析

在設計地鐵建筑物結構的過程中，會發現其中所需的專業知識以及施工的工程量不僅多還極為復雜，而BIM技術的使用則能夠很好地解決上述問題，把地鐵建筑的結構以及必要的建筑參數模型精確、仔細地制作成列表。

4 BIM技術對地鐵項目進行精細化管理的可行性分析

4.1 BIM技術和地鐵項目精細化管理兩者具有共同的目標

現階段，在建筑行業里，B1M技術被重點普及的重要原因主要是由于其所制作出的建筑三維立體模型包含了與建筑物詳細、準確的參數和信息，能夠做出專業計算，還可以進行模擬建設、數字化預算成本等，進而降低施工時的失誤引發不必要的返工情況。地鐵建設項目的精細化管理主要是以管理為主，在對地鐵項目的管理中的責權進行明確、詳細的劃分之后，積極利用科學的管理模式和措施避免建設時對成本的浪費，進而增加收益。

4.2 BIM技術和項目精細化管理都需要項目各參與方共同協作

B1M覆蓋了地鐵建設項目的整個建設周期，能夠在所有的項目階段為所有部門和單位搭建一個高效協調、穩定專業的平臺，并且促進各個部門和單位的溝通、協作。以上可以看出，對B1M技術的應用，必須所有單位與部門都參與協作，并非是建設部門一方的責任。把項目建設的相關單位和部門建設成一個跟進整個施工周期的團隊，把對整個結構進行升級和改善作為方向，積極推進各單位的協作交流，為了按時完成地鐵項目建設而積極協作和配合。

4.3 項目精細化管理可以彌補BIM技術管理的不足

現階段，我國許多的B1M技術的專業研究都主要圍繞在圖紙優化、三維立體模擬、施工預算等技術方面，極其缺少將B1M技術應用在管理模式上的研發。若是要把B1M的技術應用的更廣泛，除了及時更新技術軟件之外，還需要配備有效的管理模式及措施，系統地控制建設項目的管理方向，才可以把對資源的浪費完全降低，保證進一步減少成本。利用項目精細化管理的相關概念來補充現階段B1M技術在管理上的缺陷，從管理的方式上解決影響B1M技術進步的因素，從基礎上改善地鐵建設項目的管理方式，才可以促進B1M技術在我國的健康、積極發展。

5 結語

我國對BIM技術的重視和普及，使其推動了建筑發展模式的轉型。本文主要是針對BIM技術與地鐵建設車站的結合應用，這一操作不但強化了對建設項目的系統性能，還確保了地鐵車站在運行過程中的安全性及穩定性，為我國地鐵建設行業的未來發展產生了極為重要的影響。