綜合交通樞紐設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)應(yīng)用分析

丁丹

（重慶鐵路投資集團(tuán)有限公司，重慶 400025）

0 引言

當(dāng)前我國的城市化進(jìn)程已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)存量提質(zhì)的增長階段，在此背景下，城市空間逐步向著集約化、高密度、品質(zhì)化的趨勢發(fā)展。而作為城市發(fā)展建設(shè)中的一個(gè)重要基礎(chǔ)設(shè)施，城市綜合交通樞紐是實(shí)現(xiàn)城市空間開發(fā)、提高城市道路交通管理水平的重要條件。在進(jìn)行城市綜合交通樞紐的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用BIM技術(shù)可以做到從總體把控全局，從而提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，確保設(shè)計(jì)的品質(zhì)。據(jù)此，研究綜合交通樞紐設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)應(yīng)用十分重要。

1 綜合交通樞紐設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

目前對于BIM技術(shù)的應(yīng)用，我國已建立了相關(guān)的政策體系和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，這也使得BIM技術(shù)在城市工程項(xiàng)目中廣泛使用。對于城市綜合交通樞紐的設(shè)計(jì)而言，其具有工程體量大、設(shè)計(jì)難度大等特點(diǎn)，如果采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式難以滿足當(dāng)前的設(shè)計(jì)要求，因此應(yīng)用BIM技術(shù)提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)質(zhì)量是大勢所趨，分析其應(yīng)用優(yōu)勢，具有以下幾點(diǎn)：

1.1 實(shí)現(xiàn)精確設(shè)計(jì)與方案的優(yōu)化

以往的綜合交通樞紐設(shè)計(jì)中，多采用二維設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)方式粗獷，對于一些設(shè)計(jì)死角而言，很難被全面關(guān)注，而綜合交通樞紐的設(shè)計(jì)中又極易存在設(shè)計(jì)死角。

基于此，應(yīng)用BIM技術(shù)可以輔助相關(guān)專業(yè)進(jìn)行精確地設(shè)計(jì)，從而完善設(shè)計(jì)內(nèi)容。同時(shí)，應(yīng)用BIM技術(shù)可視化可以幫助設(shè)計(jì)師進(jìn)行直觀的感受，而這也有利于設(shè)計(jì)師在眾多方案的比選中進(jìn)行方案的優(yōu)化。

1.2 提高協(xié)同設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率

綜合交通樞紐設(shè)計(jì)相比一般的民用建筑設(shè)計(jì)，其包含了更多的專業(yè)內(nèi)容，除了基礎(chǔ)的機(jī)電等工程項(xiàng)目外，還包含了地鐵、站場、市政道路等多個(gè)工程項(xiàng)目，接口繁多內(nèi)容復(fù)雜。據(jù)此，在進(jìn)行項(xiàng)目的設(shè)計(jì)時(shí)，需要各專業(yè)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量與溝通效率。

1.3 實(shí)現(xiàn)交付與展示多樣化

傳統(tǒng)的綜合交通樞紐設(shè)計(jì)交付內(nèi)容包括了二維圖紙與交底文件，而對于設(shè)計(jì)中存在的復(fù)雜空間而言，二維圖紙極易出現(xiàn)交付不清楚的情況。在BIM技術(shù)的應(yīng)用之下，設(shè)計(jì)圖紙以及交底文件都可以以三維方式對交付難點(diǎn)進(jìn)行一個(gè)清晰的展示，與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中還可以結(jié)合VR技術(shù)的使用，以進(jìn)一步直觀地展示出功能空間等，以供快速決策。

2 綜合交通樞紐項(xiàng)目的特點(diǎn)

綜合交通樞紐是集多種交通形式為一體的復(fù)合功能建筑，相比于其他工程項(xiàng)目，綜合交通樞紐項(xiàng)目具有參與方多、專業(yè)涉及種類多等特點(diǎn)，而這也造成了設(shè)計(jì)的一定難度。具體而言，綜合交通樞紐項(xiàng)目具有以下特點(diǎn)。

2.1 項(xiàng)目參與方多

由于綜合交通樞紐項(xiàng)目工程體量大，且其也是城市發(fā)展建設(shè)中的一個(gè)重要內(nèi)容，所以一個(gè)綜合交通樞紐項(xiàng)目往往會涉及政府部門、規(guī)劃團(tuán)隊(duì)、多個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、運(yùn)維單位等參與方。而這就決定了項(xiàng)目設(shè)計(jì)中需溝通的主體變多，同時(shí)由于綜合交通樞紐的設(shè)計(jì)復(fù)雜程度決定了各個(gè)參與主體需進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，因此相比于其他工程項(xiàng)目，綜合交通樞紐對設(shè)計(jì)溝通的效率要求更高。

2.2 多設(shè)計(jì)專業(yè)交叉

作為復(fù)合功能建筑，綜合客運(yùn)樞紐項(xiàng)目必然會涉及多種專業(yè)，如規(guī)劃、建筑、景觀、內(nèi)外裝修等，且這些所涉及的專業(yè)還需要進(jìn)行密切的配合，通過協(xié)同合作以此來滿足綜合交通樞紐的多樣化功能和復(fù)雜化的交通運(yùn)輸需求?；诖?，應(yīng)用BIM技術(shù)是確保項(xiàng)目設(shè)計(jì)質(zhì)量的有效途徑，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用為各專業(yè)搭建起一個(gè)數(shù)字化的協(xié)作平臺，進(jìn)行多專業(yè)數(shù)據(jù)的有效傳遞，從而實(shí)現(xiàn)多專業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)聯(lián)動。

2.3 交通流線復(fù)雜

由于交通樞紐中包含了地鐵、公交、長途、高鐵等多種交通方式，使得其交通組織流線變得復(fù)雜。同時(shí)由于交通樞紐中人流量大，對快速集散也有一個(gè)較高的要求。從目前我國多個(gè)綜合交通樞紐運(yùn)營狀況來看，大多存在交通擁堵的情況，沒能實(shí)現(xiàn)正常的交通運(yùn)行需求，往往在樞紐周邊道路和落客匝道出現(xiàn)擁堵的問題，出現(xiàn)這些問題多是因?yàn)樵诰C合交通樞紐設(shè)計(jì)之初，沒有對不同時(shí)段車流量等信息進(jìn)行充分的考量，合理分析交通流線，從而導(dǎo)致了交通樞紐在實(shí)際的投入使用中不能滿足交通運(yùn)行的實(shí)際需求，出現(xiàn)交通擁堵的問題。

2.4 快速疏散要求高

由于綜合交通樞紐的體量較大，所以其能夠容納人員的數(shù)量也比其他建筑多很多，尤其是在綜合交通樞紐的局部候車區(qū)域，人流量往往過度集中，這些對乘客快速疏散提出了更高的要求。一旦出現(xiàn)消防安全事故，就需要快速地進(jìn)行乘客疏散，以最大限度地減少人員經(jīng)濟(jì)損失。與此同時(shí)，從現(xiàn)下國內(nèi)外反恐形勢的發(fā)展情況來看，綜合交通樞紐作為一個(gè)人流量較多的公共場所，最容易發(fā)生大規(guī)模踩踏、沖突矛盾等公共危害事件。這就要求當(dāng)發(fā)生公共危害事件時(shí)，綜合交通樞紐需第一時(shí)間進(jìn)行人員的疏散，保證人員安全。

2.5 空間舒適性要求高

作為城市發(fā)展建設(shè)中的一個(gè)重要基礎(chǔ)設(shè)施，城市綜合交通樞紐融合了多種功能空間，比如實(shí)現(xiàn)了與超市、餐館、賓館、購物中心等的融合。同時(shí)綜合交通樞紐中的各個(gè)交通方式還應(yīng)實(shí)現(xiàn)無風(fēng)雨銜接，縮短各個(gè)交通方式的乘車距離，實(shí)現(xiàn)“零換乘”的設(shè)計(jì)目標(biāo)?？梢钥闯?，城市綜合交通樞紐不僅要滿足人們的日常出行需求，更要為人們提供一個(gè)舒適性的功能空間，增強(qiáng)人們的出行體驗(yàn)。

3 綜合交通樞紐設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)應(yīng)用

3.1 建立BIM模型標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

基于BIM技術(shù)的應(yīng)用，綜合交通樞紐設(shè)計(jì)過程中必不可少的會使用到BIM模型，而BIM模型的搭建需要統(tǒng)一完善的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，如果沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，BIM模型的搭建會出現(xiàn)過于繁復(fù)的問題，無法達(dá)到輔助設(shè)計(jì)施工的效果。在設(shè)計(jì)前期需要建立起項(xiàng)目級BIM標(biāo)準(zhǔn)，通過標(biāo)準(zhǔn)的建立，更好地指導(dǎo)各參與主體基于BIM應(yīng)用的配合工作、參與周期、輸出成果等；同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)創(chuàng)建起分層級、分專業(yè)的BIM模型，以滿足各分項(xiàng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。如在進(jìn)行綜合管線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在二維設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)之上，構(gòu)建起B(yǎng)IM模型以發(fā)現(xiàn)圖紙中難以發(fā)現(xiàn)的問題，優(yōu)化綜合管線排布：

3.1.1 BIM模型進(jìn)行碰撞檢查

以三維效果展示的方式將項(xiàng)目設(shè)計(jì)中所有的設(shè)備管線展示在真實(shí)的模型空間中，從而直觀地發(fā)現(xiàn)管線的設(shè)計(jì)中存在的碰撞問題，并分析管線與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，以此來發(fā)現(xiàn)碰撞矛盾，在BIM模型的觀察下，交叉碰撞問題能夠被第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，并及時(shí)地進(jìn)行管線排布的優(yōu)化，滿足設(shè)計(jì)要求。

3.1.2 BIM模型驗(yàn)證復(fù)雜空間

對于局部復(fù)雜交叉點(diǎn)的設(shè)計(jì)而言，傳統(tǒng)二維綜合管線設(shè)計(jì)是通過剖切設(shè)計(jì)的方式，而這種方式下難以體現(xiàn)出管線排布變化，節(jié)點(diǎn)處的空間關(guān)系也沒有辦法全面的體現(xiàn)出來，不利于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行分析。通過構(gòu)建BIM模型，對復(fù)雜位置的設(shè)計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的整合，如綜合交通樞紐中的大型風(fēng)管及其他管線等，以此來精確每處空間平剖面關(guān)系，實(shí)現(xiàn)多維協(xié)調(diào)管線設(shè)計(jì)。

3.1.3 BIM模型解決凈空問題

設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮到綜合交通樞紐結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工工藝要求高等特點(diǎn)，對其結(jié)構(gòu)、管線安裝協(xié)調(diào)問題進(jìn)行及時(shí)的考慮，尤其是對于樞紐中的公共空間設(shè)計(jì)而言，其管線排布的設(shè)計(jì)將直接決定空間整體裝修效果以及室內(nèi)凈高。構(gòu)建BIM模型后，應(yīng)對各功能區(qū)進(jìn)行凈高分析，以不同的顏色標(biāo)注各功能區(qū)，對不滿足凈高區(qū)域進(jìn)行標(biāo)注，從而是實(shí)現(xiàn)優(yōu)化管線設(shè)計(jì)。

3.2 多參與方實(shí)時(shí)交互

在設(shè)計(jì)前期，設(shè)計(jì)人員應(yīng)通過傾斜攝影技術(shù)、BIM＋GIS平臺的使用，完成傾斜攝影模型和BIM模型的融合處理。在此基礎(chǔ)上，三維GIS可為其提供可視化展示，項(xiàng)目各參與主體可以在三維實(shí)景模型的展示下，對綜合交通樞紐的原始地形進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)可視化，并就其中的問題進(jìn)行共同的分析探討，從而減少現(xiàn)場勘察次數(shù)提升工作效率，項(xiàng)目參與方可通過PC端、手機(jī)端等進(jìn)行實(shí)時(shí)的交互。與此同時(shí)，通過對平臺的二次開發(fā)，還可以應(yīng)用測量等基礎(chǔ)功能，提高設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)周期。

3.3 合理設(shè)計(jì)交通流線

為了解決綜合交通樞紐交通擁堵的問題，在設(shè)計(jì)之初應(yīng)建立起B(yǎng)IM模型，并對交通仿真模擬分析軟件加以利用，通過軟件仿真模擬交通樞紐中車流復(fù)雜的路口。在軟件的選項(xiàng)設(shè)置中，應(yīng)將車流方向、車流量等影響因素錄入系統(tǒng)，模擬分析設(shè)計(jì)方案中的道路交叉路口（見圖1），在仿真模擬后分析，根據(jù)分析的結(jié)果，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，確保交通流線設(shè)計(jì)的合理性，并對其中存在的一些問題進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，如信號燈配時(shí)，應(yīng)確保樞紐周邊道路來往車輛通過路口的時(shí)間滿足正常通行需求，避免后期交通樞紐投入使用出現(xiàn)交通擁堵的問題。

圖1 模擬分析動畫

3.4 集散大廳快速疏散

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到綜合交通樞紐人員安全疏散的問題。為了實(shí)現(xiàn)快速的人員疏散，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以換乘大廳為核心，地下空間內(nèi)的各種功能應(yīng)該圍繞著換乘大廳進(jìn)行設(shè)計(jì)，以達(dá)到一種主次分明的空間效果，形成一種視覺上的引導(dǎo)作用。對集散大廳疏散效果進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，除了要滿足國家有關(guān)消防設(shè)計(jì)規(guī)范，還要運(yùn)用疏散模擬軟件，分析綜合交通樞紐的實(shí)際疏散情況，在疏散模擬分析之前應(yīng)設(shè)置好必要的模擬分析條件，結(jié)合交通樞紐消防設(shè)計(jì)需求、應(yīng)用場景等進(jìn)行分析，從而確保疏散模擬軟件分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.5 建筑造型及空間設(shè)計(jì)優(yōu)化

綜合交通樞紐設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)內(nèi)容就包括了空間的舒適性。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)通過BIM及BIM＋技術(shù)的運(yùn)用，將綜合交通樞紐內(nèi)外空間的舒適度直觀地展示出現(xiàn)，從而對方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。對于內(nèi)部空間舒適度的模擬，可通過BIM＋VR技術(shù)的使用，直觀感受內(nèi)部空間，加強(qiáng)對內(nèi)部空間舒適度的指導(dǎo)設(shè)計(jì)，提升設(shè)計(jì)效率。對于外部空間舒適度的設(shè)計(jì)，利用BIM結(jié)合3D打印技術(shù)，以三維打印的方式將綜合交通樞紐直觀地展示出來，并制造原比例縮放的沙盤模型以此來準(zhǔn)確觀測整體的設(shè)計(jì)布局，確保設(shè)計(jì)的合理性，真實(shí)感受到各種空間的舒適度。

3.6 VR交互展示

為了進(jìn)一步驗(yàn)證綜合交通樞紐的設(shè)計(jì)效果，在設(shè)計(jì)時(shí)可采用VR交互展示，對精裝圖紙應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行三維建模，從而通過模型的創(chuàng)建直觀地展示設(shè)計(jì)效果，在視覺感知下對地面、天花板以及內(nèi)部的布局等存在的一些設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行及時(shí)的優(yōu)化，確保設(shè)計(jì)質(zhì)量。同時(shí)，還可以應(yīng)用VR交互展示技術(shù)模擬旅客乘車流向，該技術(shù)包含了BIM展示、信息可視化等功能，在旅客乘車流向VR體驗(yàn)增加選擇行程等特色體驗(yàn)項(xiàng)目，增強(qiáng)乘客的出行體驗(yàn)，滿足乘客的個(gè)性化出行需求。在高精度的仿真情景構(gòu)建之下，可以根據(jù)仿真模擬結(jié)果對設(shè)計(jì)方案提出優(yōu)化措施，不斷滿足交通運(yùn)行要求。

4 結(jié)語

綜上所述，城市綜合交通樞紐作為城市交通體系的重要組成部分，其發(fā)展建設(shè)有著十分重要的意義。對于綜合交通樞紐的設(shè)計(jì)而言，應(yīng)積極采用創(chuàng)新的設(shè)計(jì)手段，以城市發(fā)展需求為導(dǎo)向，不斷地提升城市綜合交通樞紐設(shè)計(jì)品質(zhì)。為此，本文對BIM技術(shù)在城市綜合交通樞紐設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了一系列深入的探討，分析了當(dāng)下BIM技術(shù)在綜合交通樞紐設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢，并立足城市綜合交通樞紐的特點(diǎn)、BIM技術(shù)的應(yīng)用，對綜合交通樞紐的設(shè)計(jì)提出了應(yīng)通過建立BIM模型標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、多參與方實(shí)時(shí)交互、合理設(shè)計(jì)交通流線、集散大廳快速疏散、建筑造型及空間設(shè)計(jì)優(yōu)化、VR交互展示的措施，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程以及成果的優(yōu)化，提高城市交通運(yùn)行效率。