地铁车站结构设计中的BIM技术应用

2020-06-24胡昌盛

中华建设 2020年1期

胡昌盛

随着我国经济的快速发展，进入城市工作生活的人口不断增多，城市交通状况出现了很大的矛盾。政府部门开始投入大量的资金进行地铁项目建设，地铁项目具有投资大，建设周期长，技术要求高等特点，建设中对各参建单位管理水平要求更高，本文提出利用BIM技术，实现地铁工程项目管理信息化，探讨了BIM技术在地铁车站结构设计中的应用。

一、BIM技术简介

1.BIM技术概念

BIM技术最早起源可追溯到1962年，美国专家Englebar提出了建筑设计师可利用计算机体系，创建包括建筑结构等参数信息的虚拟三维模型。1975年美国乔治亚理工大学教授Eastman研发能记录建筑参数化数据软件，其被业界称为BIM之父。2002年，美国欧克特克有限公司首次在建筑业提出BIM名词。将BIM技术在业内广泛宣传。

BIM是基于数据库的数据信息管理，利用BIM技术对数据进行管理重要的是计算机技术，建筑信息模型数据库包含了与建筑工程相关的所有数据资料信息，建筑信息模型数据库各项目信息内部存在很大的关联性，任何一个数据的变化都会导致其他数据变化。建筑信息模型数据库数据信息可实现各参与单位数据信息共享，各参与方能更及时高效地掌握工程项目的开展情况。有助于建设工程项目参与方对变更内容做出迅速反应。有效控制时间与成本预算。

2.BIM技术的特点

BIM是一种信息化虚拟模型，其众多属性与功能的集中体现是信息，BIM将拟建工程进行信息化转换，BIM技术具有信息完备性，复杂性，关联性及一致性的特点。BIM技术是工程项目实施前，将建设工程项目实体在设计阶段通过软件建成虚拟化三维模型，包含了工程实体处外观，结构设计数据信息等与建筑项目相关的所有信息。

BIM模型中的信息对象相互存在关联关系，管理系统可对模型信息进行解析与计算，生成相应的图表文件，如某对象信息发生改变，相关联其他数据自动改变，保证模型信息始终准确与完整。

BIM技术可在建筑设计，维护等任何阶段进行有效的应用，可模拟建筑修建运营效果，基于信息的完备性，各项资源合理分配成为可能。

二、地铁项目工程建设管理现状

地铁工程项目具有投资大周期长，信息大系统复杂，技术要求高等特点。地铁项目大多以政府投资为主，具有非竞争性及经营性等特点，地铁项目建成后带来很大的社会效益。我国城市地铁项目是城市投资额最大的市政基础设施，大多地区铁路长度在20公里，随着城市快速发展，新建地铁设计功能要求，地面建筑保护等费用急剧增加，如无充足的经济实力，项目难以如期完成交付运营。地铁项目具有施工难度大，风险因素多等特点，造成工期建设周期长，通常需4年时间才可建成运营使用。

因城市规模扩张，新建地铁线路较长，多建在人流量较大的区域，区域地上下建筑物，给排水管道，电线电缆等很多，导致工程施工环境复杂，为确保地铁工程隧道开挖施工中不发生过量沉降坍塌，对地铁项目施工提出了更高的技术要求。特殊施工条件对施工技术提出了极高的要求。

确保工程如期保质完成离不开细致的工程项目管理，实际工程项目建设中存在很多的管理问题。我国建筑行业迅速发展，项目管理水平不断提升，传统的项目管理制度已不能适应当前的经济环境，当前信息化程度较发达国家存在较大的差距，我国项目管理普遍存在专业程度低等缺点，管理机制缺失，使得建筑工程项目质量难以保证。

三、BIM技术在地铁工程项目中的应用分析

1.BIM技术应用的可行性

目前实际建设项目中较少有项目管理者利用BIM技术进行项目管理。将BIM技术应用于地铁项目管理中在理论上是可行的。其主要体现在两者具有共同的目标，都需项目各参与方共同协作。

BIM技术广泛推广是因其建立建筑信息模型包含了几何信息，地理位置等有关建筑物详细信息，可进行模拟施工，成本分析，尽量节约资源及施工成本。获得最大经济效益，通过对项目管理做到责任划分明确具体，力争通过一定的管理方式尽量减少施工中的资源浪费。BIM技术提倡利用先进的技术方法，各操作过程进行标准化管理，两者共同目标是为尽量减少资源浪费，提高收益服务。

BIM涵盖了项目的生命周期，可加强参与方信息交流。利用BIM技术对项目管理涉及的建设施工单位进行管理，项目精细化提倡团队协作精神，以整体系统优化为目标，为保质完成项目建设共同努力。在地铁项目工程建设管理中引入BIM技术为项目各参与方提供信息交流平台，遇到问题能及时交流，达到更好的管理效果。

2.BIM技术应用的作用

在招投标中可利用BIM技术软件创建地铁车站模型，直观地显示地铁车站的设计效果。BIM技术可进行成本预算，利用BIM技术对工程进行成本预算，直接进行统计分析，有利于施工单位进行成本控制。

4D施工可视化模拟是BIM技术的重要功能，根据预定的进度计划对施工全过程进行动态模拟，优化施工方案。如施工场地布置，施工机械作业空间优化等。使工程技术人员在开工前对工程有全面的了解，为施工安全提供了技术保障。

BIM技术的三维管线碰撞检测广泛应用于地体工程施工中，地体管线施工空间狭小，如何确保不同管线准确安装到位，是地铁安装工程的巨大挑战。BIM技术的可视化功能极大地方便了地铁安装工程的施工。

地体车站的特殊性决定其运营维护工作非常重要，地体是人流密集的大型公共建筑，工程建设安全应放在首位，包括乘客人身安全及设备车辆安全，如何在事故发生后迅速解决问题，是检验车站运营维护工程质量的指标，BIM技术应用基于三维数据技术，车站内部各种机电装备详细信息在设计前被录入设计模型中，后期维护中只需输入设备名称即可查询到设备的相关信息，维护人员可据此对设备进行维护，保证地铁车站运营安全。

四、BIM技术在地铁车站结构设计中的应用案例

地铁车站采用Autodesk公司研发的Revit软件，对地铁车站的BIM模型建立发挥了重要作用。BIM技术结构混色机与传统结构设计方法一致，排出检测出的碰撞问题，交付地铁车站结构设计成果。

设备管线模型的建立在土建模型基础上实现结构的设计，各管线专业方案设计中，要设计上游专业方案，设计人员要尽早获知下游专业预留条件。在综合管线设备的BIM模型基础上，进行管线的碰撞检测。将BIM技术应用平台作为搭建结构设计及经营业主间的沟通桥梁，将BIM技术获取的信息数据作为处理问题的依据资料。BIM技术应用平台系统能充分利用三维模型的技术特点，使工程师间的沟通更加方便，使设计质量得到充分提升。