BIM在地铁建设中的应用分析

惠 娟 利

(厦门轨道交通集团有限公司，福建 厦门 361004)

·计算机技术及应用·

BIM在地铁建设中的应用分析

惠 娟 利

(厦门轨道交通集团有限公司，福建 厦门 361004)

阐述了在工程项目建设管理中应用BIM技术的重要性，从专业划分、软件选择、制定标准、BIM设计与应用等方面入手，分析了BIM技术在地铁项目中应用的技术路线，为类似的BIM项目实施提供一种思路和方法。

BIM，地铁建设，设计，应用

随着计算机信息和网络技术的发展，信息化手段已经被广泛的应用于工程项目建设管理中。历经数年的研究应用，BIM技术已被广泛的应用于地铁建设领域。BIM实施的过程就是协同过程的一个体现。在设计阶段，土建专业的结构能否满足风、水、电的需要，建筑、结构的布置是否合理，风、水、电各专业之间的管线布置是否相互干扰，在BIM的协同平台上，就可以通过在三维空间中任意旋转、剖切以及碰撞检查来确保设计的准确和合理。

1 应用BIM技术的必要性

在传统的项目管理模式下，工程设计、施工、运维的各个阶段信息不能相互共享、各专业之间不能协同工作，给项目管理带来诸多的问题：如规划设计阶段设计者的意图不能直观的体现，设计、施工、运维相互割裂，因“差错漏碰”等导致资源浪费严重。BIM(Building Information Modeling)，即“建筑信息模型”，是指以三维模型为载体，将建筑信息附着于模型中。BIM技术早在“十一五”时就被列为重点研究方向，并被建设部认可为“建筑信息化最佳解决方案”。BIM支持项目的全生命周期管理(见图1)。可以使工程信息在规划、设计、施工和运维全过程充分共享、无损传递，使工程技术和管理人员能够对工程信息做出高效、正确的应对。信息共享是BIM的核心所在，设计单位将建筑物的设计信息及参数赋予模型，该信息将无损的传递到施工单位，并将施工阶段的信息添加到模型中。运维期间又可以将维修、物业管理等信息添加到BIM模型中。BIM模型最终将成为一个实际工程的数字索引。BIM实施的过程就是协同过程的一个体现。

2 地铁项目BIM技术路线

2.1 专业划分

根据地铁站设计中各专业特点及Autodesk Revit系列BIM软件的操作特点，可按照建筑、结构、环控、电器、给排水几个专业对模型数据和文件进行分类。

2.2 软件选择

目前，主流的BIM平台有Autodesk(欧特克)、Bentley(本特利)和Dassault(达索)，这三家公司都提供了完整的BIM解决方案。Autodesk系列软件比较侧重建筑领域，兼容性好，在国内应用广泛。Bentley平台长期致力于基础性设施建设软件的研发，其主要用户在欧洲，国内应用较少。Dassault软件的优势在于创建复杂的异型结构，目前多用于水利、水电行业。地铁项目与房屋建筑较为相似，考虑到操作习惯和通用性，一般选用Autodesk平台。

2.3 制定统一标准

BIM的实施需要项目参与各方共同工作才能完成，那么后期应遵循怎样的原则来整合不同设计院、不同专业提供的模型，并使模型之间相互耦合至关重要。因此，在实施BIM工作之前必须制定统一的原则和标准，如模型的创建标准、编码规则、审核标准，交付标准等。在此前提下，参与各方的BIM组件才能相互对接，统一调用。也为日后施工、运维管理平台的搭建提供了依据。

2.4 创建族库

在Autodesk Revit中“族”是构成所有模型的基础。“族”是具有相同属性构件的模型的模板，通过参数化调整来实现具体的结构尺寸变化。所有的图元都是通过族来创建的，丰富的族库会使建模人员的建模效率大大提高。由于Revit中自带的族大部分是针对房屋建筑的，在地铁项目的实施过程中还需要根据其特点自定义大量的专用族。

2.5 BIM应用

1)可视化设计。基于BIM技术的可视化设计类似于“搭积木”。设计人员通过轴网和标高进行定位将构件族调入，再通过参数化调整使模型成为预期的尺寸。特定的族之间会相互自适应，可视化设计除可以进行三维设计外，还可以生成各专业的图纸，且保持各图纸和三维模型的实时连动。当方案有所变动时，只需要修改三维模型，与之相关的二维图纸就会联动修改；在多方案比选时，可视化的模型亦能够发挥其优势，使协作更为有效。

2)协同设计。一个项目的设计过程需要多个专业协同完成。而Revit的协同设计模式相关专业可以在同一个平台空间下同时工作，即时沟通。“中心模型”是事先规定好统一坐标和规则的系统模型(见图2)，存放在服务器端，每个被授权人员可以将其下载到客户端，然后建立属于自己的工作集。其他人的工作集一般情况下可作为参照引入但不能修改，只有取得对方授权时方可对其进行编辑，并通过同步功能随时和“中心模型”保持同步。这样设计人员在同一个空间里协同设计，这对于参与方和专业较多的地铁项目来说无疑是一种行之有效的工作模式。

3)管线综合设计。众所周知，地铁项目中管线的布置是一项错综复杂的工作。在土建模型的基础上进行环控、给排水、电器专业设备管线的设计，各专业的管线分系统进行建模，各系统设置不同颜色以便区分。地铁项目综合管线布置复杂，BIM模型相当于对整个设计进行了一次“预演”，建模的过程本身也是一次全面的“三维校审”过程。在此过程中可发现大量隐藏在设计中的问题，这在传统的单专业校审过程中是很难被发现的。

4)虚拟现实。虚拟现实可以实现人在工程项目的仿真环境中漫游。在没有BIM之前如果需要展示项目建成后的效果需要专门请动画公司做三维动画，而应用BIM技术之后，在设计阶段就可随时体验空间漫游。这完全得益于BIM模型所提供的和实际项目一致的完整精确环境，置于云端的空间模型甚至可通过平板、手机等手持设备随时随地进行项目可视化交流。

5)工程量统计。Revit提供了工程数量明细表统计功能，软件会按照族类型或者特定的族样式自动统计工程数量(见表1)。在二维或三维视图中做出的修改都会触发Revit参数化修改引擎自动调整与之相关的工程数量明细表。若需要和现有的工程计价软件进行对接，还可以通过二次开发来实现。

表1 工程数量明细表

6)施工指导和项目管理。施工阶段应用BIM技术(见图3)，可减少信息传送过程中可能出现的错误，以减少返工。利用4D技术可以研究项目的可施工性、进度安排、进度优化、精细化施工等，给项目带来经济性与时效性；5D造价控制手段使预算在整个项目生命周期内实现可操控性。利用BIM推演施工组织设计，研究基于BIM模型的施工现场交底模式，对工期、工法、资源投入、施工工艺和安全质量要求等进行三维交底。施工单位利用BIM模型还可进行施工方案模拟研究，验证并优化方案，预先发现质量安全隐患。现场的进度管理、质量控制、安全措施等信息都可以反馈于BIM模型中，建设单位可以随时在项目管理平台用户端调取相关模型及信息，对全线的工程项目做到统筹管理，心中有数。

7)运维管理。基于BIM技术的运维管理是对BIM模型的综合应用。设计、施工、运维阶段的信息已集中于BIM数据库中，为常用的运维管理系统提供了丰富的数据源。在调试、检修故障时，运维管理人员需要定位建筑构件在空间的位置，包括查询检修所需要的相关信息。运用BIM模型，检修人员可在手持设备中，迅速查找环控、电器、给排水等设施设备在建筑物中的位置，使得运维现场定位管理成为可能；同时还可以上传或显示运维管理的相关信息。运维阶段的防灾救援时，可通过检索BIM数据库进行实时的数据访问，并在BIM信息模型虚拟环境下可以协助应急，响应人员通过图形界面，准确确定危险发生的位置。可以在应急人员到达之前，向其提供详细的信息。

3 存在的问题

尽管目前市场上已有很多BIM软件，功能也越来越完善，但主流的BIM软件都是国外的，软件的属地化程度尚有所欠缺。所涉及到的族类型样式、报表格式、规范、规程都与国标或者行业标准有一定差距。实施BIM技术对计算机的硬件要求较高，前期投入较多，短期内很难带来经济效益，只有比较有实力的大型创新型企业才会投资应用。对于许多中、小型企业来说还是一项巨大的挑战，阻碍了BIM技术的普及和推广。此外，国家级BIM标准不够完善，目前所实施的BIM案例，大部分标准还是根据项目或企业自身的需要而制定的，具有临时性和不全面性，同时，标准的欠缺在一定程度上制约了国内本土化BIM软件的发展。

4 结语

BIM技术的发展不止是设计手段的革新，更重要的是它推动了项目管理模式的转型。本文针对BIM技术现状及特点进行了分析并提出了BIM技术在地铁项目中应用的技术路线，为类似的BIM项目实施提供一种思路和方法。BIM的理论、技术、方法和工具都在快速发展阶段，相信这场信息化的革命对工程设计、施工、管理的各个环节，以及对整个工程建设领域都将产生深远的影响。

[1] 何关培.施工企业BIM应用技术路线分析[J].工程管理学报，2014(2)：56-57.

[2] 关 培.BIM总论[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3] 刘占省，赵 明.BIM技术在我国的研发及工程应用[J].建筑技术，2013，44(5)：111-112.

[4] 朱 江.BIM在铁路设计中的应用初探[J].铁道工程学报，2010(10)：38-39.

[5] 祝 嘉.在城市轨道交通建设项目中应用BIM技术的设想[J].建筑经济，2008(10)：64-65.

[6] 姜 曦.企业BIM人才培养模式初探[J].山西建筑，2013，39(21)：246-247.

TheapplicationanalysisonBIMinsubwayconstruction

HUIJuan-li

(XiamenRailTransportationGroupLimitedCompany,Xiamen361004,China)

This paper introduced the importance application of BIM technology in engineering project construction management, from professional division, software selection, set standards, BIM design and application etc., analyzed the technical route application of BIM technology in subway project, provided a new thought and method for similar BIM project implementation.

BIM, subway construction, design, application

1009-6825(2014)33-0287-02

2014-09-11

惠娟利(1975- )，女，工程师

TP391

：A