分析地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用

王彪

（中國鐵路設(shè)計集團有限公司，天津 300251）

BIM技術(shù)主要是利用三維模型來創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，能夠通過模型和信息來反應(yīng)建筑的實際情況。BIM能夠集成整個建筑工程全生命周期的各個環(huán)節(jié)信息，如物理、技術(shù)、工程、造價等多個方面信息，能夠隨時進行調(diào)用與修改，存儲大量的信息，可以更好地實現(xiàn)整個生命周期內(nèi)各個環(huán)節(jié)進行信息的共享和應(yīng)用。當(dāng)前，BIM技術(shù)應(yīng)用到地鐵車站的建設(shè)中，可以實現(xiàn)模型創(chuàng)建、碰撞檢查、現(xiàn)場模擬分析等多個方面，可以保證地下交通站可以順利的進行，以提升地鐵車站建筑水平。

本文以BIM模型平臺方面，分析總結(jié)了地鐵車站BIM模型與結(jié)構(gòu)計算實現(xiàn)深度設(shè)計。根據(jù)該平臺與模型建設(shè)，能夠確定車站結(jié)構(gòu)形式，就能夠準(zhǔn)確地計算與確定工程量信息。從大量的研究分析可以發(fā)現(xiàn)，BIM模型能夠有效地實現(xiàn)結(jié)構(gòu)合理設(shè)計，提高設(shè)計水平，為地鐵項目的順利實施提供基礎(chǔ)條件。

1 BIM 技術(shù)的特點和應(yīng)用優(yōu)勢

1．1 BIM技術(shù)的特點

BIM技術(shù)主要的優(yōu)勢就是可視化、模擬化、協(xié)調(diào)化。具體分析如下：可視化就是通過BIM技術(shù)來實現(xiàn)設(shè)計圖紙的完美呈現(xiàn)，不管是抽象還是具體的內(nèi)容，都能夠直接體現(xiàn)在圖紙上。因此，人們能夠通過數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)等多個方面深入的了解和分析，就能夠提高設(shè)計的水平。BIM技術(shù)模擬性就是通過建立三維模型的方式來模擬現(xiàn)場設(shè)計方案，比如，照明、節(jié)能、綠色通道等方面。與傳統(tǒng)二維設(shè)計方式來說，BIM技術(shù)的操作更加的便捷，能夠提高細(xì)節(jié)設(shè)計水平，應(yīng)用效率和比較高，真實反映出實際情況。便捷性就是在設(shè)計中，可以快速將工程的實際情況體現(xiàn)在設(shè)計圖紙中，且能夠準(zhǔn)確、高效地反映出各項信息，有效地提升設(shè)計水平，防止在施工中存在嚴(yán)重的偏差問題。協(xié)調(diào)性就是可以根據(jù)實際需要來進行各個環(huán)節(jié)信息的添加、刪除或者修改，能夠隨時增加不同的結(jié)構(gòu)，保證各個結(jié)構(gòu)部分協(xié)調(diào)進行，最終可以提升整個工程的穩(wěn)定性。

1．2 BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

BIM技術(shù)有著其他技術(shù)所無法比擬的優(yōu)勢，這也是當(dāng)前建筑工程領(lǐng)域應(yīng)用的主要原因，具體可以做出如下概括：

可視化，即“所見即為所得”的形式。3Dmax、Sketchup三維可視化能夠真實地反映出當(dāng)前的設(shè)計方案，也可以實現(xiàn)不同設(shè)計階段的真實使用效果反應(yīng)，同時也能夠明確掌握其與設(shè)計方案存在的差異，及時做出修正處理。目前，建筑設(shè)計工作主要是在計算機中完成的，傳統(tǒng)的建筑通過CAD平臺來進行，可以展示出平、立、剖三個視圖的方式來表達(dá)設(shè)計方案，然后，施工人員按照該圖紙開展施工。當(dāng)前，很多建筑工程的規(guī)模都比較大、形狀也比較特殊，如果只是設(shè)計完成二維圖紙，設(shè)計與施工人員都難以直接想象出其最終的樣子，導(dǎo)致施工中出現(xiàn)嚴(yán)重的失誤和問題。而通過BIM技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)可視化的展示，讓所有使用者都能夠了解真實設(shè)計方案，以促進設(shè)計水平的提升，滿足建筑工程使用需要。

協(xié)調(diào)性，任何建筑工程包含的專業(yè)比較多，參與人員眾多，所以需要這些設(shè)計與施工人員積極的交流，根據(jù)自身專業(yè)的需要進行信息的添加、修改與刪除，以保證最終設(shè)計方案符合要求。從另外角度分析，BIM技術(shù)還可以實現(xiàn)設(shè)計的碰撞檢查，動態(tài)化模擬，各個結(jié)構(gòu)部分可以協(xié)調(diào)設(shè)計，及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場施工存在的問題，檢測出碰撞問題，提高設(shè)計綜合水平，為整個項目的順利實施提供基礎(chǔ)。

模擬性，BIM模型能夠根據(jù)要求進行節(jié)能模擬、日照模擬、緊急通道模型等方面的設(shè)計，提高資源利用率，避免存在嚴(yán)重環(huán)境污染的問題，確保建筑工程的安全性?？梢越Y(jié)合實際需要實現(xiàn)4D模擬，能夠明確具體的設(shè)計方案與進度分析，可以實現(xiàn)精細(xì)化的建設(shè)。隨著技術(shù)發(fā)展，目前，可以實現(xiàn)5D模擬，詳細(xì)地計算工程的成本與進度，合理控制工程預(yù)算，促進經(jīng)濟效益的提升。

優(yōu)化性，BIM技術(shù)可以根據(jù)要求實現(xiàn)設(shè)計方案優(yōu)化，能夠提高投資回報的效率，能夠消除不合理因素的影響，實現(xiàn)不同方案的對比與分析，總結(jié)出最佳處理方案，提升總體設(shè)計水平。

出圖性，BIM技術(shù)可以通過使用虛擬技術(shù)來實現(xiàn)建筑三維模型建設(shè)，可以充分地協(xié)調(diào)、模擬與優(yōu)化，使得設(shè)計方案中的各個圖形能夠按照要求出圖，并且根據(jù)要求進行方案的改進，滿足現(xiàn)場施工要求。

雖然目前我國已經(jīng)有很多城市開始地下空間建設(shè)，但是，從人性化設(shè)計、復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計、節(jié)能與環(huán)保設(shè)計等方面還有一系列的不合理部分。BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)可視化、協(xié)調(diào)化與模擬化的設(shè)計，被大量地應(yīng)用到建筑領(lǐng)域內(nèi)，并且已經(jīng)完全取代了傳統(tǒng)技術(shù)，能夠促進建筑領(lǐng)域的全面發(fā)展和進步。

2 BIM技術(shù)在地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用研究

某地鐵車站建設(shè)施工項目，應(yīng)用BIM核心建模軟件Revit Structure 2012建立地鐵車站標(biāo)準(zhǔn)段的BIM三維模型，根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求實現(xiàn)支座檢查、物理模型與分析模型的檢查，保證BIM模型達(dá)到要求，然后，將其全部導(dǎo)入到其配套軟件Robot Structure Analysis 2014軟件進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析。

該軟件的主要優(yōu)勢就是能夠?qū)崿F(xiàn)三維模擬和碰撞分析，可以保證各項工作協(xié)同進行，使得設(shè)計更具準(zhǔn)確性，提高設(shè)計水平和效率，也能夠有效地降低設(shè)計成本，滿足現(xiàn)代建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求。

2．1 車站結(jié)構(gòu)建模

由于Revit軟件自身所攜帶的構(gòu)件部分比較少，根本不能達(dá)到目前建筑的建模要求，尤其是一些比較重要的梁、柱、墻等部分。因此，首先，應(yīng)該根據(jù)需要創(chuàng)設(shè)構(gòu)件族；其次，應(yīng)該結(jié)合當(dāng)前我國的用戶標(biāo)準(zhǔn)來進行定制Structure Analysis－Default CHNCHS.rte項目樣板文件創(chuàng)建新的項目，然后，就是根據(jù)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)設(shè)族文件與系統(tǒng)族文件，能夠形成地鐵站臺的3D模型，在創(chuàng)建環(huán)節(jié)，Revit也創(chuàng)建了三維結(jié)構(gòu)分析模型，雙擊瀏覽器能夠及時查看三維分析模型。

2．2 結(jié)構(gòu)分析

地鐵車站所設(shè)計的BIM模型，能夠開展支座檢查、物理/分析模型來進行檢查，同時還需要設(shè)計出碰撞模型做出分析，并且實現(xiàn)模型建立與完善。

使用Revit extensions將完善后的BIM模型發(fā)送到Robot Structure Analysis Professional，發(fā)送環(huán)節(jié)能夠?qū)嵤┠Ｐ偷幕九c附加項目的確定，比如，進行自重分析、材料與模型轉(zhuǎn)換等等，最終就能夠完成地鐵車站Robot結(jié)構(gòu)分析模型。由于Robot和Revit中的很多功能都能夠?qū)崿F(xiàn)兼容應(yīng)用，所以通過Revit實現(xiàn)材質(zhì)、荷載、荷載組合、支座、彈簧約束等多個方面的分析與應(yīng)用，然后，可以根據(jù)系統(tǒng)要求來進行再次配置，并且利用Robot Structure把分析最終的結(jié)果直接反饋給Revit，就能夠達(dá)到信息的雙向應(yīng)用。

添加荷載與荷載組合，在Robot中可以通過不同工具來實現(xiàn)荷載工況分析，然后，是實現(xiàn)添加恒荷載與活荷載，前者就是進行結(jié)構(gòu)、設(shè)備的自重與水壓力等方面，后者則是利用地表車輛、側(cè)向載荷等多個方面，最終能夠獲取荷載圖。Robot Structure軟件能夠讀取和使用Revit中所規(guī)定的各項荷載組合形式，可以完成荷載的組合與計算。

結(jié)構(gòu)分析結(jié)束后，就要對最終結(jié)果做出檢查和分析，然后，可以實現(xiàn)計算文檔組織設(shè)計。在結(jié)果的下拉菜單中利用彩圖、桿件示意圖、表格等方面做出結(jié)果分析，以提升其設(shè)計水平。

2．3 生成明細(xì)表

建筑工程領(lǐng)域高速發(fā)展之下，工程項目復(fù)雜性逐步的提高，工程規(guī)模也在擴大，傳統(tǒng)方式已經(jīng)無法滿足市場使用標(biāo)準(zhǔn)，而BIM模型還能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)件明細(xì)表的確定，以提高設(shè)計水平。

3 結(jié)語

BIM技術(shù)被廣泛地應(yīng)用到建筑工程領(lǐng)域，所產(chǎn)生的效果是非常明顯的，對于建筑工程領(lǐng)域長遠(yuǎn)發(fā)展有著積極的影響作用，并且已經(jīng)開始逐步取代傳統(tǒng)的設(shè)計方式。目前，我國的BIM技術(shù)應(yīng)用還處于初期階段，尤其是地下建筑的應(yīng)用不是很普遍。本文以某地鐵車站項目為案例進行分析，能夠全面的實現(xiàn)BIM技術(shù)的合理應(yīng)用，可以充分地發(fā)揮出該技術(shù)的優(yōu)勢，提高設(shè)計效果，也能夠保證工程可以順利的進行。通過應(yīng)用BIM技術(shù)，可以實現(xiàn)建筑的優(yōu)化設(shè)計，提高設(shè)計質(zhì)量，保證項目順利實施，成本也能夠控制下合理范圍內(nèi)，極大地促進建筑領(lǐng)域全面發(fā)展。