地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的BIM技術(shù)應(yīng)用

胡昌盛

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，進(jìn)入城市工作生活的人口不斷增多，城市交通狀況出現(xiàn)了很大的矛盾。政府部門(mén)開(kāi)始投入大量的資金進(jìn)行地鐵項(xiàng)目建設(shè)，地鐵項(xiàng)目具有投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)，技術(shù)要求高等特點(diǎn)，建設(shè)中對(duì)各參建單位管理水平要求更高，本文提出利用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地鐵工程項(xiàng)目管理信息化，探討了BIM技術(shù)在地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

一、BIM技術(shù)簡(jiǎn)介

1.BIM技術(shù)概念

BIM技術(shù)最早起源可追溯到1962年，美國(guó)專(zhuān)家Englebar提出了建筑設(shè)計(jì)師可利用計(jì)算機(jī)體系，創(chuàng)建包括建筑結(jié)構(gòu)等參數(shù)信息的虛擬三維模型。1975年美國(guó)喬治亞理工大學(xué)教授Eastman研發(fā)能記錄建筑參數(shù)化數(shù)據(jù)軟件，其被業(yè)界稱(chēng)為BIM之父。2002年，美國(guó)歐克特克有限公司首次在建筑業(yè)提出BIM名詞。將BIM技術(shù)在業(yè)內(nèi)廣泛宣傳。

BIM是基于數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)信息管理，利用BIM技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理重要的是計(jì)算機(jī)技術(shù)，建筑信息模型數(shù)據(jù)庫(kù)包含了與建筑工程相關(guān)的所有數(shù)據(jù)資料信息，建筑信息模型數(shù)據(jù)庫(kù)各項(xiàng)目信息內(nèi)部存在很大的關(guān)聯(lián)性，任何一個(gè)數(shù)據(jù)的變化都會(huì)導(dǎo)致其他數(shù)據(jù)變化。建筑信息模型數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)信息可實(shí)現(xiàn)各參與單位數(shù)據(jù)信息共享，各參與方能更及時(shí)高效地掌握工程項(xiàng)目的開(kāi)展情況。有助于建設(shè)工程項(xiàng)目參與方對(duì)變更內(nèi)容做出迅速反應(yīng)。有效控制時(shí)間與成本預(yù)算。

2.BIM技術(shù)的特點(diǎn)

BIM是一種信息化虛擬模型，其眾多屬性與功能的集中體現(xiàn)是信息，BIM將擬建工程進(jìn)行信息化轉(zhuǎn)換，BIM技術(shù)具有信息完備性，復(fù)雜性，關(guān)聯(lián)性及一致性的特點(diǎn)。BIM技術(shù)是工程項(xiàng)目實(shí)施前，將建設(shè)工程項(xiàng)目實(shí)體在設(shè)計(jì)階段通過(guò)軟件建成虛擬化三維模型，包含了工程實(shí)體處外觀，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息等與建筑項(xiàng)目相關(guān)的所有信息。

BIM模型中的信息對(duì)象相互存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，管理系統(tǒng)可對(duì)模型信息進(jìn)行解析與計(jì)算，生成相應(yīng)的圖表文件，如某對(duì)象信息發(fā)生改變，相關(guān)聯(lián)其他數(shù)據(jù)自動(dòng)改變，保證模型信息始終準(zhǔn)確與完整。

BIM技術(shù)可在建筑設(shè)計(jì)，維護(hù)等任何階段進(jìn)行有效的應(yīng)用，可模擬建筑修建運(yùn)營(yíng)效果，基于信息的完備性，各項(xiàng)資源合理分配成為可能。

二、地鐵項(xiàng)目工程建設(shè)管理現(xiàn)狀

地鐵工程項(xiàng)目具有投資大周期長(zhǎng)，信息大系統(tǒng)復(fù)雜，技術(shù)要求高等特點(diǎn)。地鐵項(xiàng)目大多以政府投資為主，具有非競(jìng)爭(zhēng)性及經(jīng)營(yíng)性等特點(diǎn)，地鐵項(xiàng)目建成后帶來(lái)很大的社會(huì)效益。我國(guó)城市地鐵項(xiàng)目是城市投資額最大的市政基礎(chǔ)設(shè)施，大多地區(qū)鐵路長(zhǎng)度在20公里，隨著城市快速發(fā)展，新建地鐵設(shè)計(jì)功能要求，地面建筑保護(hù)等費(fèi)用急劇增加，如無(wú)充足的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，項(xiàng)目難以如期完成交付運(yùn)營(yíng)。地鐵項(xiàng)目具有施工難度大，風(fēng)險(xiǎn)因素多等特點(diǎn)，造成工期建設(shè)周期長(zhǎng)，通常需4年時(shí)間才可建成運(yùn)營(yíng)使用。

因城市規(guī)模擴(kuò)張，新建地鐵線路較長(zhǎng)，多建在人流量較大的區(qū)域，區(qū)域地上下建筑物，給排水管道，電線電纜等很多，導(dǎo)致工程施工環(huán)境復(fù)雜，為確保地鐵工程隧道開(kāi)挖施工中不發(fā)生過(guò)量沉降坍塌，對(duì)地鐵項(xiàng)目施工提出了更高的技術(shù)要求。特殊施工條件對(duì)施工技術(shù)提出了極高的要求。

確保工程如期保質(zhì)完成離不開(kāi)細(xì)致的工程項(xiàng)目管理，實(shí)際工程項(xiàng)目建設(shè)中存在很多的管理問(wèn)題。我國(guó)建筑行業(yè)迅速發(fā)展，項(xiàng)目管理水平不斷提升，傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理制度已不能適應(yīng)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)環(huán)境，當(dāng)前信息化程度較發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距，我國(guó)項(xiàng)目管理普遍存在專(zhuān)業(yè)程度低等缺點(diǎn)，管理機(jī)制缺失，使得建筑工程項(xiàng)目質(zhì)量難以保證。

三、BIM技術(shù)在地鐵工程項(xiàng)目中的應(yīng)用分析

1.BIM技術(shù)應(yīng)用的可行性

目前實(shí)際建設(shè)項(xiàng)目中較少有項(xiàng)目管理者利用BIM技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目管理。將BIM技術(shù)應(yīng)用于地鐵項(xiàng)目管理中在理論上是可行的。其主要體現(xiàn)在兩者具有共同的目標(biāo)，都需項(xiàng)目各參與方共同協(xié)作。

BIM技術(shù)廣泛推廣是因其建立建筑信息模型包含了幾何信息，地理位置等有關(guān)建筑物詳細(xì)信息，可進(jìn)行模擬施工，成本分析，盡量節(jié)約資源及施工成本。獲得最大經(jīng)濟(jì)效益，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目管理做到責(zé)任劃分明確具體，力爭(zhēng)通過(guò)一定的管理方式盡量減少施工中的資源浪費(fèi)。BIM技術(shù)提倡利用先進(jìn)的技術(shù)方法，各操作過(guò)程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，兩者共同目標(biāo)是為盡量減少資源浪費(fèi)，提高收益服務(wù)。

BIM涵蓋了項(xiàng)目的生命周期，可加強(qiáng)參與方信息交流。利用BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目管理涉及的建設(shè)施工單位進(jìn)行管理，項(xiàng)目精細(xì)化提倡團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，以整體系統(tǒng)優(yōu)化為目標(biāo)，為保質(zhì)完成項(xiàng)目建設(shè)共同努力。在地鐵項(xiàng)目工程建設(shè)管理中引入BIM技術(shù)為項(xiàng)目各參與方提供信息交流平臺(tái)，遇到問(wèn)題能及時(shí)交流，達(dá)到更好的管理效果。

2.BIM技術(shù)應(yīng)用的作用

在招投標(biāo)中可利用BIM技術(shù)軟件創(chuàng)建地鐵車(chē)站模型，直觀地顯示地鐵車(chē)站的設(shè)計(jì)效果。BIM技術(shù)可進(jìn)行成本預(yù)算，利用BIM技術(shù)對(duì)工程進(jìn)行成本預(yù)算，直接進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，有利于施工單位進(jìn)行成本控制。

4D施工可視化模擬是BIM技術(shù)的重要功能，根據(jù)預(yù)定的進(jìn)度計(jì)劃對(duì)施工全過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，優(yōu)化施工方案。如施工場(chǎng)地布置，施工機(jī)械作業(yè)空間優(yōu)化等。使工程技術(shù)人員在開(kāi)工前對(duì)工程有全面的了解，為施工安全提供了技術(shù)保障。

BIM技術(shù)的三維管線碰撞檢測(cè)廣泛應(yīng)用于地體工程施工中，地體管線施工空間狹小，如何確保不同管線準(zhǔn)確安裝到位，是地鐵安裝工程的巨大挑戰(zhàn)。BIM技術(shù)的可視化功能極大地方便了地鐵安裝工程的施工。

地體車(chē)站的特殊性決定其運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作非常重要，地體是人流密集的大型公共建筑，工程建設(shè)安全應(yīng)放在首位，包括乘客人身安全及設(shè)備車(chē)輛安全，如何在事故發(fā)生后迅速解決問(wèn)題，是檢驗(yàn)車(chē)站運(yùn)營(yíng)維護(hù)工程質(zhì)量的指標(biāo)，BIM技術(shù)應(yīng)用基于三維數(shù)據(jù)技術(shù)，車(chē)站內(nèi)部各種機(jī)電裝備詳細(xì)信息在設(shè)計(jì)前被錄入設(shè)計(jì)模型中，后期維護(hù)中只需輸入設(shè)備名稱(chēng)即可查詢(xún)到設(shè)備的相關(guān)信息，維護(hù)人員可據(jù)此對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，保證地鐵車(chē)站運(yùn)營(yíng)安全。

四、BIM技術(shù)在地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用案例

地鐵車(chē)站采用Autodesk公司研發(fā)的Revit軟件，對(duì)地鐵車(chē)站的BIM模型建立發(fā)揮了重要作用。BIM技術(shù)結(jié)構(gòu)混色機(jī)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法一致，排出檢測(cè)出的碰撞問(wèn)題，交付地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果。

設(shè)備管線模型的建立在土建模型基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，各管線專(zhuān)業(yè)方案設(shè)計(jì)中，要設(shè)計(jì)上游專(zhuān)業(yè)方案，設(shè)計(jì)人員要盡早獲知下游專(zhuān)業(yè)預(yù)留條件。在綜合管線設(shè)備的BIM模型基礎(chǔ)上，進(jìn)行管線的碰撞檢測(cè)。將BIM技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)作為搭建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及經(jīng)營(yíng)業(yè)主間的溝通橋梁，將BIM技術(shù)獲取的信息數(shù)據(jù)作為處理問(wèn)題的依據(jù)資料。BIM技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)系統(tǒng)能充分利用三維模型的技術(shù)特點(diǎn)，使工程師間的溝通更加方便，使設(shè)計(jì)質(zhì)量得到充分提升。

五、結(jié)語(yǔ)

將BIM技術(shù)應(yīng)用于地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有助于完善地鐵系統(tǒng)建設(shè)。BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中尚處于起步階段，可借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)城市地鐵建設(shè)實(shí)際情況，優(yōu)化地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高城市地鐵運(yùn)行安全。實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)在地鐵車(chē)站全生命周期的有效應(yīng)用。