地铁车站建筑专业BIM建模技术探讨

王志青

(中铁四院集团广州设计院有限公司 广东广州 510600)

1 概述

随着城市轨道交通建设的不断发展，截止至2019年6月，上海市累计已开通线路17条，车站415座，运营长度达705 km；北京市累计已开通线路21条，车站389座，运营长度达626 km；广州市累计已开通线路14条，车站240座，运营长度达454 km；深圳市已累计开通线路8条，车站199座，运营长度达286 km[1]。在全球信息化发展的新阶段，信息技术具有创新代际周期短，创新活力、集聚效应和应用潜能裂变式释放，能够更快速度、更广范围、更深程度地引发新一轮科技革命和产业变革等特点。信息化又是建筑产业现代化的主要特征之一，BIM应用作为建筑业信息化的重要组成部分，必将极大地促进建筑领域生产方式的变革[2-3]。而深圳市作为国务院关于支持深圳建设中国特色社会主义先行示范区，应发挥其带头作用，将BIM技术进行完善并全面推广。深圳市轨道交通12号线工程作为深圳市第四期建设规划项目之一，在这一发展的关键时期更应该敢于尝试，将BIM带入轨道交通行业。而本项目作为全线换乘车站之一，区别于标准站有更多建模特点值得探讨[4]。

深圳市轨道交通12号线工程流塘站，是地铁12与规划15号线换乘站，位于深圳市宝安区前进二路与流塘路交叉口。12号线车站沿前进二路设置；15号线车站沿流塘路设置。本次BIM模型以流塘换乘站为依托建立，考虑到之后附属出入口、风亭设置需要结合车站周边现状和规划情况进行建模，而车站周边现状既有富盈门、嘉华花园、流塘阳光等旧住宅区，也有中粮锦云等新建住宅区及正康骨科门诊和流塘公园；车站周边用地规划主要为居住用地及部分商业用地，未实现规划。流塘换乘站设置见图1。

图1 流塘换乘站设置

2 建模制约因素及模型特点

2.1 制约因素

(1)沿流塘路有管口尺寸为6 m×2.5 m的双孔雨水箱涵，车站主体模型需对其进行避让。(2)沿12号线车站北侧规划有综合管廊；流塘站共建综合管廊自车站小里程端进入车站设计里程范围，沿车站北侧布置。该段管廊平面长度254 m，标准段宽11.1 m，高3.9 m，为单层3跨矩形框架结构。综合管廊上跨车站附属1号风亭组后下穿车站附属A出入口、B出入口。(3)车站模型范围沿前进二路有两根DN800给水管，埋深分别为2.63 m、2.31 m，以及大量其它市政管线，建模时也同样需要避让。

2.2 换乘站模型特点

因流塘换乘站两线车站呈非垂直T型布置，在转角区域的楼板、隔墙等构件设施建模时应考虑其形状和方位的变化。另外12号线车站为地下两层车站，15号线为地下三层车站，且层高不一致，导致换乘车站层高多变，BIM建模时层高也需随之变化。

3 建模原则

3.1 坐标系

依据深圳市城市轨道交通工程采用统一的坐标系统和高程系统，该项目建模坐标系具体按照深圳市相关规定执行[5]。为便于设计建模，各工程部位、各专业根据需要建立各自的局部坐标系。流塘换乘站车站建筑模型采用局部坐标系，以设计右线中心里程处为项目基点，Z方向为相对标高，X和Y方向与设计方向相一致。

3.2 模型基本单位

BIM模型水平和垂直方向的基本单位均为毫米。建模时，模型标高包括相对标高和绝对标高。其中，绝对标高作为BIM模型相对标高的附注信息，为模型在全局坐标系中的Z坐标值，应与工程实际高程一致。模型层高以建筑相对标高进行设置，相对标高以站台层层高为起点进行计算，单位为米。流塘车站BIM模型为1∶1。

3.3 模型分解

深圳市轨道交通12号线建(构)筑物、地下管线、地形等场地模型宜全线统一创建，按工程部位、标段划分等进行拆分并提供给相关单位使用[6]。场地模型的创建范围应符合设计、施工要求；工程本体可按工程部位、专业、系统等分解模型创建工作；车站建筑模型按子工程部位(车站主体、车站附属)、楼层进行细分。

3.4 建模环境与模板文件

城市轨道交通工程项目全线全专业BIM模型应采用统一的建模环境与项目模板文件进行创建。包括图元分类及属性参数、图层(若有)、颜色等。流塘站BIM建筑模型采用Revit 2016版建模，模板文件按全线统一标准执行。

3.5 构件命名规则

构件命名可划分为三级，按“专业-类型-特征”的原则进行命名，应符合《轨道交通工程信息模型分类和编码标准》(QB/SZMC-XXX-2019)中“表14-元素”的相关规定。其中，“专业”采用拼音首字母缩写[7]。

4 流塘换乘站模型框架

4.1 建模位置及范围

流塘换乘站以12号线右线中心里程处为项目基点，12号线车站有效站台中心里程YDK16＋815.034，设计起点里程 YDK16＋655.834，设计终点里程YDK16＋909.834，为地下二层岛式站车站。外包总长254 m，标准段外包总宽23.3 m，有效站台长140 m，宽为14 m。

BIM模型车站附属共有7个出入口、3组风亭组，其中12号线共设5个出入口和两个风亭组，A出入口和1号风亭组设于前进二路东南象限；B1、B2出入口设于前进二路东北象限；C出入口和2号风亭设于前进二路西北象限；G出入口设于前进二路西南象限。冷却塔置于流塘公园内部。15号线共设2个出入口和1个风亭组，D出入口设于流塘路东北象限；E出入口和3号风亭设于流塘路西北象限。

4.2 建模标高

根据建模原则，要求设置有两套标高，绝对标高以及相对标高，BIM建模按照相对标高进行建模，并标注有绝对高程信息。

4.3 平面建模

4.3.1 站厅层

流塘站12、15号线共用站厅层BIM建模按设计设在负一层。站厅层包含两端的管理用房和设备用房区以及站厅中部。其中站厅中部公共区中间为付费区，付费区两端为非付费区。非付费区与付费区之间采取可透视栅栏分隔。12号线车站付费区设有2组楼扶梯，一部垂直电梯；15号线车站付费区设有3组楼扶梯，一部垂直电梯。站厅层BIM模型见图2。

图2 站厅层BIM模型

4.3.2 站台层设计

流塘站12号线站台层BIM建模按设计设在负二层。车站有效站台长140 m，宽14 m，站台门长度为135.76 m。站台层设有2组楼扶梯，1部电梯与站厅层付费区联系，1部T型换乘楼梯连接12号线与15号线站台。有效站台两端为设备用房区，站台端部设下至轨道区的楼梯4部，其净宽度≥1 100 mm，有效站台外有设备用房区与轨行区的栏杆。流塘站15号线站台层在负三层，建模方法参考12号线站台层。

4.3.3 15号线设备层

15号线流塘站设备层由两端风道及中间设备用房区组成，建模时两端风道采用分隔墙形式，共设置8道，中间的设备用房共设置38个。

4.4 成果展示

流塘站建筑专业BIM建模成果展示见图3。

图3 流塘站建筑专业BIM建模成果

5 BIM建模关键技术

5.1 墙体建模

5.1.1 墙体类型

(1)根据深圳市轨道交通12号线技术要求，对所处位置的墙体类型进行编辑。BIM建模时建筑设备区墙体类型包含一般设备用房墙体、防火墙体、挂重物墙体、有水及潮湿房间墙体和轨行区两侧墙体等五种[8]，具体见表1。

表1 墙体类型选择

(2)在明确墙体类型后，对不同的墙体属性进行编辑。例如在编辑钢筋混凝土墙体时，可以通过软件自带的过滤器对命名为钢筋混凝土类型的墙体进行截面填充，填充图案与二维施工图纸所表达的内容一致。

5.1.2 颜色区分

在编辑好了墙体所对应的属性后，也需要对不同属性的墙体赋予不同的颜色进行区分，在三维模型中可以更直观区分不同属性的墙体。例如在编辑钢筋混凝土墙体颜色时，可以通过该软件的过滤器对所有钢筋混凝土墙体一次性填充颜色，钢筋混凝土用黑色进行填充。

5.1.3 墙体轮廓编辑

BIM建模时，扶梯下方墙体、换乘楼梯等特殊位置墙体属性与其它位置墙体并没有区别，为了实现模型与车站建成后效果一致，需要对特殊位置墙体进行轮廓编辑。

(1)针对扶梯下方的墙体，通过点击鼠标进入修改界面，对该位置的墙体形状修改成相应的三角形。

(2)针对预留防火卷帘处的墙体，依据设计规范要求提供的卷帘参数，确定卷帘所在位置，修改该墙体轮廓。

(3)针对雨水箱涵所通过墙体位置，需对该处的墙体高度做相应的调整；顶板上方覆土较厚的墙体应根据覆土情况相应地增加墙体高度。

5.2 模型信息赋予

BIM技术的核心是信息共享和协同工作。如何能将项目信息更完整地表达出来主要就是赋予模型和构件在本项目上所独有的信息。

5.2.1 项目信息

由于本项目是深圳市轨道交通12号线项目，按照深圳市地铁集团《轨道交通工程BIM数据移交标准》的规定[9]，应填写项目名称、建设地点、建设阶段、建设依据、建筑类别、建筑等级、主体结构设计使用年限、装修工程设计使用年限、防火等级、防火标准、抗震设防烈度、抗震等级、建筑规划用地面积、总建筑面积、容积率、绿化率、标段名称等内容。

5.2.2 条目信息

由于模型构件在项目上具有独特性，需要对每个构件在本项目中的具体信息进行编辑。流塘站BIM建筑模型共有2 172个模型构件，每个构件均赋予建设资源、建设过程、建设成果、其他数据四大类条目信息。其中，建设资源包括工程产品、组织人员角色、工具、信息四个分类；建设过程包括工程建设项目阶段、行为两个分类；建设成果包括按功能分建筑物、按形态分建筑物、按功能分建筑空间、按形态分建筑空间、元素、工作成果六个分类；其他数据包括专业领域、材料、属性、地理信息四个分类[7]。

6 结束语

现阶段对地铁车站BIM信息化技术应用尝试不多，流塘站为深圳市轨道交通12、15号线两线换乘车站，BIM建模时数据多，建模难度较大。深圳市轨道交通12号线工程BIM应用中，各工程部位、各专业在统一的坐标系和高程系统环境下建模，可以通过Bentley旗下的Supermap软件将该线各个独立的专业BIM模块链接成整条线的BIM模型，为深圳地铁轨道交通12号线建设提供BIM信息化服务。