BIM技术在地铁车站结构设计中的应用分析

赵凌露

(中电建铁路建设投资集团有限公司，北京 100160)

随着我国经济不断发展，城市人口也在逐渐增加，城市交通需求越来越大，在国家低碳环保等政策下，城市轨道交通工程的建设规模迅速扩大。然而，由于地铁工程具有建设周期长、投资规模大以及技术要求高等特点，在建设中对各参建方的管理水平要求非常高，建设难度也相对较大。本文提出了利用BIM技术实现地铁工程项目管理信息化的思路，对BIM技术在地铁车站结构设计中的应用进行探讨。

BIM技术应用是指建筑信息模型，是对建设工程实体与功能特点通过数字化的方式进行呈现。BIM技术的应用是对建设项目过程中的各项业务信息进行收集并通过可视化的方式进行展现的过程。应用BIM是目前建筑行业信息化发展的趋势，通过BIM可以形成设计、施工、运营一整套建筑施工项目的全过程管理，BIM技术可应用于整个建设项目中，形成统一的管理体系，有助于实现对施工项目全生命周期的管理。从而，应用BIM技术能够使项目精益管理落地，并形成各业务间协同工作，使项目生产各要素更有效的配合，实现资源的最大化及合理利用。

2.1 能够实现可视化操作

基于BIM技术建立三维建模软件，能够在三维平面上形成地铁车站建筑模型，使整个建筑结构以更加直观的方式显现出来，以此来达到强化图形结构内部设计质量的目的，从而将地铁车站结构设计效果更加突显出来。

2.2 能够提升地铁车站置线设计效率

具体开展地铁车站装线排线作业的过程中，由于布线具有多样性和复杂性特点，经常会面临设计不合理以及施工过程中存在碰撞、冲突的问题。而BIM技术的应用，有利于制定出切实可行的结构线路设计方案，做好线路的碰撞检查工作，以便及时发现其中存在的问题，从而达到降低施工过程中的失误，提升地铁车站结构置线设计效率的目的。

2.3 有利于进行施工模拟

传统建筑施工主要是在人的作用下进行的，因此，很容易受到人工经验的影响而造成施工损失，而BIM建筑模拟技术的应用，通过事先在BIM平台进行建造模拟，有利于各专业人员明确结构形式以及工艺流程，提前找出可能存在于施工过程中的问题，避免由于专业交叉而对施工作业产生不利影响，尽可能减少后期拆改概率，严格管控地铁工程建设中的风险[1]。

3.1 在地铁车站建设准备阶段中的应用

由大多数地铁出入站口往往设计在人流量较大的区域这一特点，可知地铁线路直接影响着该区域的经济发展水平，因此，合理设置地铁车站位置非常关键。应用BIM技术的强大数据建模功能，可建成地铁三维人流数据模型，科学分析地铁出站口或进站口的具体位置，进一步提升城市资源利用效率。每一个城市都有一定规模的地下建设空间，在建设地铁或者其他公共设施前，需要结合空间和地质情况合理设计，否则会造成路面塌陷问题。而BIM技术的应用，可结合该区域可承受的建设参数，综合分析预计建设的地铁站模型面积，最终确定地铁站的建造规模以及建造位置[2]。由此可见，在地铁车站建设的准备阶段，应用BIM技术能够将地铁车站的建设和当地经济结合起来，以此带动区域经济的发展。此外，借助BIM技术还能够将城市地上地下资源整合起来，确保资源效用的充分发挥。

3.2 在地铁车站设计阶段中的应用

地铁车站的设计，除了包含对地铁线路的设计外，还涵盖了对地铁车站协调性、照明以及排水等各方面内容的设计。围绕BIM技术的整体建模分析功能，能够使地铁工程设计更加科学合理。

3.3 三维可视化交底

随着经济发展水平的快速提升，地铁车站建设已经从交通线发展成了地下交通网，对于大规模以及复杂车站的设计，传统二维设计方案显然已经无法满足实际要求，此时，BIM技术的三维可视化优势便凸显出来。通过在系统软件中输入各项参数，能够得到多种类型的差异化构件，从而将地铁车站的数字信息以更加直观的形式展现出来，对整个施工过程实现可视化模拟。这种三维技术主要使用精细化模型、虚拟漫游技术以及施工工艺仿真手段，彻底突破了传统模式，避免了由于交底不明确而造成的材料浪费以及窝工等问题[4]。

3.4 管线及设施的碰撞检查

BIM技术的三维可视化特点明显，将其应用于地铁结构设计中，能够及时对管线碰撞以及设施碰撞进行检查，具有优化管线布设方案，尽可能减少施工误差的作用，能够避免返工现象的出现。技术人员可根据三维关系优化布设方案，使用施工模拟措施来达到强化工程项目建设质量的目的。

3.5 提前设定预留孔洞

施工单位不重视预留孔洞作业是工程项目建设过程中的常见问题，对于这类问题，如果在结束施工作业后再发现问题，显然为时已晚。要想提升孔洞预留的合理性和准确性，就需要将BIM技术应用于设计环节。BIM三维模型中能够将每个预留孔洞的信息显示出来，然后据此做好管线走向优化以及预埋件布置的设计工作，最终将预留孔洞和预埋件的布设图纸输出，并且提取出预埋件和预留孔洞的位置、形状以及大小等相关信息，为施工下料提供便利。通过全方位开展预留孔洞和预埋件的检查工作，能够尽可能避免质量隐患和工期风险的存在，进一步提高工作效率，确保开孔的准确性。

3.6 大型设备运输路径检查

通常情况下，地铁车站中的大型设备在施工阶段是陆续进入现场的，因此，往往存在着机械设备出现碰撞的风险，所以，做好大型设备运输路径的规划工作，能够实现对工程进度和成本的有效管控。基于BIM技术的建筑模型，通过使用二维运输路径平面图，可动态化模拟设备的安装以及检修路径，以便能够及时找出路径中的碰撞冲突，提前制定科学合理的路径设计方案。由此可见，在设备进场前，BIM技术的应用能够有效避免管线设备的二次安装，为后期设备的安装、运输奠定良好的基础[5]。

本文以地下4层双柱地铁车站为例对BIM技术的可视化设计展开探讨，由于受到周边环境以及工程地质的影响，本站使用地下4层双柱明挖车站(带物业)，2个风亭组、2个物业出入口、无障碍电梯和安全出入口都使用了顶出的方法，车站基坑的长度和深度分别约为160m、40m。其中，地下1层是物业，地下2层是站厅，地下3层和4层分别是设备层和站台层。本站内部空间复杂、建设规模大，使用传统二维设计方法显然很难满足设计需求。因此，需要基于Revit软件使用BIM技术，开展地铁车站的三维可视化设计，建立完善的车站主体结构、内部楼扶梯以及风亭组等建筑结构的三维模型。

4.1 可视化设计

BIM技术的应用能够将建筑设计方案以更加直观的方式精准地展现在工程师面前，建筑设计师能够在三维模型中分析设计体量、建筑功能布局以及建筑结构模型等，在BIM技术的协助下，运用三维漫游技术在建筑模型上确定结构设计方案，设计建筑结构构件尺寸，以便能够很好地解决结构方案和建筑设计中存在的适配性问题。基于BIM技术的三维可视化设计，能够在短期内获取设计方案，保障设计质量，提升设计效率。图1所示为地铁车站结构三维模型。

图1 地铁车站结构三维模型

4.2 配筋施工图设计

当前，大多数地铁车站结构配筋施工图都是以手动绘制钢筋的方法完成的，不仅工作量大，而且过程烦琐、自动化程度低，致使施工图的可行性不高。通常情况下，地铁车站与地上结构存在着很大的差异，具体体现在结构梁、板以及柱的尺寸较大，而且含钢量也相对较大。因此，面对有限的地下空间，为确保柱能够满足抗震要求，需要使用复合箍筋来达到提升柱子轴压比的作用。通过运用Revit软件对地铁车站进行配筋结构设计，可对基本构件梁、板、柱以及墙进行配筋。其中，断面配筋能够使地铁车站结构配筋中的梁、柱的纵筋以及箍筋设置满足标准要求。板的配筋可通过配筋中的面积筋快速完成配置工作。图2和图3分别为柱配筋横断面示意图与板梁配筋断面示意图。

图2 柱配筋横断面

图3 板梁配筋断面

BIM技术Revit软件配筋功能能够为地铁车站结构配筋提供便利，能够使梁、柱、板、墙的配筋满足工程项目的实际需求。基于BIM技术的地铁车站配筋施工图设计可直接进行三维实体布筋，以剖面方式生成二维配筋图，并使二维配筋和三维配筋实现联动，保障最终的配筋效果。

4.3 工程量统计

在地铁工程建设速度逐渐加快的时代背景下，地铁工程项目的建设规模也在逐渐扩大，大规模4层站以及交通综合体也逐步得到了全面推广应用。近年来，地铁车站建设工期长、投资消耗大等特点，对工程造价提出了更高的要求，工程量计算难度随之增加，传统工程量计算方法显然已很难满足实际工作需要。使用BIM技术可快速生成钢筋以及混凝土明细表，结合结构柱、结构基础、结构桁架以及结构钢筋等进行分析，便能快速自动统计工程量，确保各项数据资源得到充分应用，保障工程量统计结果的精准性[6]。

4.4 应用效果分析

将BIM技术应用于地铁车站结构设计中，能够在地铁工程建设中确保组织管理工作的科学性和有效性。将BIM技术和其他各项信息技术融合起来，具有简化工序流程的作用，比如，借助建筑结构的信息分布功能，能够进一步提升地铁设计方案的合理性。此外，将BIM技术科学应用于地铁车站结构设计中，能够加大人才队伍的建设力度，培养出具备良好设计水平以及熟练应用BIM技术的综合型人才，能够确保各专业之间实现有序衔接，不仅能节约时间成本和人力成本，还能够提高设计效率，实现对地铁工程项目的精细化管控。

综合而言，随着我国地铁工程项目建设工作的逐步推进，怎样利用科学合理的方式保障地铁工程项目设计方案的质量，是今后研究人员需要积极探究的方向。纵观当前我国BIM技术的应用现状，从整体上而言仍然停留在起步阶段，但是，随着BIM技术的不断升级以及全面推广应用，相信越来越多的先进技术将会应运而生，并取得良好的应用成效。在BIM技术等现代化技术方法的辅助下，强化地铁车站结构建设质量，保障建设效率已经成了城市轨道交通工程设计以及施工中的重要内容，并且为交通事业的进一步发展奠定良好的基础。

猜你喜欢 车站可视化结构设计 基于CiteSpace的足三里穴研究可视化分析世界科学技术-中医药现代化(2022年3期)2022-08-22自然资源可视化决策系统北京测绘(2022年6期)2022-08-01超限高层建筑结构设计与优化思考房地产导刊(2022年5期)2022-06-01人防结构设计疏漏的思考建材发展导向(2022年6期)2022-04-18思维可视化师道·教研(2022年1期)2022-03-12结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用建材发展导向(2021年13期)2021-07-28自然资源可视化决策系统北京测绘(2021年7期)2021-07-28高层建筑结构设计分析探讨建材发展导向(2021年7期)2021-07-16车站一角智慧少年·故事叮当(2021年4期)2021-05-06在北京，一个车站的治理有多难领导决策信息(2017年17期)2017-06-21

推荐访问:结构设计 车站 地铁