BIM技术在地铁车站建筑设计中的实践

【摘要】地铁工程是一项综合性较强且规模庞大的工程项目，具有投资成本高、建筑周期长等特点。同时，地铁工程在建筑施工期间涉及到的技术十分复杂，信息协同化程度较高。因此，在地铁工程建设过程中，必须要严格按照工程设计规划进行施工设计，而在此期间利用BIM技术，可以凭借其自身的技术优势，有效解决地铁工程建设期间的难题，节省大量的人力、物力和时间成本，从而提高整体生产效率。对此，本文将针对BIM技术在地铁车站建筑设计中的应用优势进行分析，并提出科学合理的应用策略。

【关键词】BIM技术；三维模型；地铁车站建筑设计；协同设计

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.01.058

The Application of BIM Technology in The Design of Subway Station

LI Chuang

（China Communications Railway Design and Research Institute Co.，Ltd.，Beijing 100000，China）

Abstract：Subway project is a comprehensive and large-scale project，which has the characteristics of high investment cost and long construction period. At the same time，the technology involved in subway construction is very complicated，and the degree of information collaboration is high. Therefore，in the process of subway construction，the construction design must be carried out in strict accordance with the engineering design plan. During this period，BIM technology can effectively solve the problems during subway construction by virtue of its own technical advantages，saving a lot of manpower，material resources and time costs，thus improving the overall production efficiency. In this regard，this paper will analyze the application advantages of BIM technology in subway station architectural design，and put forward scientific and reasonable application strategies.

Key words：technical BIM；three-dimensional model；subway station building design；collaborative design

地鐵是现代化城市交通网中的重要组成部分，其工程建设十分复杂，而且耗费的工期较长，通常都需要投入大量的资金，涉及到了很多方面的工作内容。如果缺少科学合理的监督管理措施，那么就会在建设过程中出现问题。因此，为了保证地铁车站建筑工程的整体质量，则需要将BIM技术应用其中，进而提高地铁车站施工的整体水平，充分发挥出BIM技术的优势，从而为地铁工程的整体建设质量提供保障。

1BIM技术在地铁车站建筑设计中的优势

1.1可视化优势

BIM技术在应用过程中最大的优势就是可视性。在地铁车站建筑设计过程中，CAD画图软件只有经过3DMax和 Sketchup相互辅助作用下才能够获得良好的立体效果，但是采用这一方式设计出的建筑图形和实际建筑物存在一定的差别。所以，在经济水平和科学技术不断进步的背景下，采用BIM技术可以准确了解地铁车站建筑和周边环境在三维空间中的关系，从而提高建筑工程项目的汇报质量，方便业主做出各方面的决策[1]。

而且与3DMax和Sketchup不同，BIM技术模型中的每个构建步骤都具有各自的属性，采用BIM技术可以让墙、柱、窗等装修物得到明确XYZ轴坐标，将材料属性、宽度属性和类别属性等参数融入其中，在分类属性BIM技术模型建成之后，就可以在短时间内生成工程清单量来计算地铁车站工程项目的投资，从而提高了整体施工效率。

1.2优化性较强

BIM技术应用期间的三维建模具有较强的精准性和直观性，有效规避了传统二维设计过程中的常见错误。比如通过BIM三维建模可以发现，在地铁施工过程中，可以将合建部分整合在一起进行施工，这样就可以利用BIM技术展开优化设计，减少了市政工程项目的投资，避免了道路反复开挖的施工步骤，有效保证了城市环境。另外，BIM技术的主要优势一般都体现在工程设计和投资分析计算方面，这样可以对设计变化和投资回报之间的影响关系进行分析，帮助地铁车站建筑工程项目选择更加优良的施工方案，使工程造价能够得到充分优化。

1.3指导施工

将BIM技术的可视化功能和时间维度结合在一起，能够对地铁车站建筑施工给予积极指导，能够将施工进度和施工计划进行实时比较，从而顺利完成协同施工，对施工单位的具体情况有所了解[2]。另外，利用BIM技术将施工模拟和施工监测结合在一起，还可以有效减少地铁车站建筑施工中的安全问题和质量问题，避免了建筑工程返工与整改。

2传统建筑信息模型在地铁车站设计中的局限性

2.1可视性较弱

以往的地铁工程建筑信息模式度采用的是二维建筑模型。而由于地铁工程会涉及到很多复杂的管线，在传统二维图纸上很难辨识和观察，所以在施工期间就很容易出现管网线路冲突问题。比如在铁路工程走廊下方涉及的排送风管，就会经常有水管通过，所以在规划设计过程中一般都考虑了风管的位置，没有重视水管和工程之间的冲突性。

2.2协调性不强

二维设计模型存在着协调性和统一性较为薄弱的问题，而且可视化程度不高，对此在具体施工过程中，经常会发生管线冲突与场地冲突问题，甚至还会出现施工错漏等现象，导致地铁车站建筑工程项目中，不同施工单位和施工技术人员之间的协调合作程度不高[3]。

2.3图面较为复杂

在地铁车站建筑工程建设过程中的管网施工图纸得到了剖面图绘制，但是由于综合管网面十分复杂，因此图纸的视觉效果很难得到有效识别，不能够直观呈现出真实情况，导致施工期间存在识图困难的情况，甚至在模糊数据的影响下，误导施工设计人员在施工期间的碰撞分析工作。

3BIM技术在地铁车站建筑设计中的应用策略

3.1实施可视化与三维化设计

传统的地铁车站设计图纸一般都采用了平面设计法，设计成果也基本都是应用二维图纸进行交付。从操作方法方面，二維图纸设计方法较为简单，出图速度较快，而且是一项能够应用在各类工程中的普遍设计手段，但是对于当前现有的三维形体，二维图纸已无法满足当前实际需求，而且使用新型的三维形体很难满足当前基本需求，而且在地铁车站施工期间也无法将设计师的核心思想利用三维形体完全呈现出来。这时就需要将BIM技术应用其中，这样就可以将二维图纸无法处理的问题进行及时解决。在新型地铁车站设计过程中，涉及到的设计元素不再是简单的线和面，而是形成了多个三维对象。这一目标采用二维设计很难完美表达出来，但是在BIM技术加入之后，能够将三维设计方案融入其中，不仅可以有效检查空间管线碰撞问题，还能够将复杂的结构形体清楚表达出来。通常情况下，空间管线碰撞分为两种，分别是硬碰撞和软碰撞[4]。其中，软碰硬始终都是处于一个实体线上，并没有发生直接的碰撞，但是空间和间距等条件无法满足施工要求。而硬碰撞则可以实现实体之间的碰撞，比如在地铁车站工程设计中，如果单纯依靠二维设计方式处理T型换乘台节点处的立体关系，那么各个单位体之间的位置关系就很难完美呈现出来，所以二维设计方案中的楼层净高设计无法直观呈现出人们是否满足于这样的通行设计，如果车辆和行人通行基本要求无法得到满足，那么就很容易发生软碰撞的问题。因此，应用BIM技术不仅可以有效避免软碰撞问题，还可以有效提升动画技术当中的各项参数与物理特征在模型渲染图上的呈现效果。另外，还可以通过对内部进行优化设置，使这些设计路径全部变成动画，这样就可以构建一个虚拟的三维空间并在其中建立一个道路模型，不仅可以使地铁站设计起到透视作用，还能够为后期工程质量提供更好的保障。

3.2参数化设计

BIM技术不仅可以应用在多维对象当中，还可以将各种信息参数精准表达出来，比如地铁车站建筑中的材料参数、结构参数和力学参数等相关信息，进而可以让地铁车站形成一个智能化的三维模型。同时，在地铁建筑工程中应用BIM技术展开设计，还可以有效提高结构参数的精准性。例如：在车站扶梯设计过程中，可以利用BIM技术对扶梯角度、长度等方面展开人性化设计，进而满足后期管理需求。除此之外，在BIM技术实际应用过程中，可以对车站模型进行适当修改，以此来提高扶梯参数的精准性，从而提高整个地铁车站工程设计的精确性。

3.3协同设计

从传统角度来看，协同设计指的是利用网络资源、网络管理平台以及通信软件等方面，将互联网作为主要平台，加强各种信息之间的传输和沟通。而BIM技术的应用相当于在协同设计上构建一个完善的设计平台。经过平台内部专业设计人员设计完成之后再进行权限修改[5]。在此基础上，不但可以在专业内实现随时修改，当其他行业收到相关修改信息时也可以对自身的设计内容进行完善。因此，在协同设计方式的加入下，能够有效避免沟通不当和信息传输不精准的问题，在设计过程中避免了错、漏、碰等问题出现。并且模型设计的精确率也会得到明显提升。另外，当协同设计对同一模型展开设计时，对其他专业的分析设计也不会造成影响，这样就可以有效节省模型建立时间。比如在地铁车站传统设计模式中，设计人员一般都会先将车站建筑平面图和剖面图绘制出来，随后将文件递交给工程结构设计人员。这样结构设计人员就能够根据设计图纸来展开精准设计。而一旦在设计过程出现了方案调整问题，那么地铁车站建筑结构设计人员就要对结构进行重新计算，对模型做出适当的调整，这样会加大设计工作人员的压力，设计时间也很难精准掌握。而将BIM技术应用其中，就可以在同一模型结构设计中，通过3D立体空间进行透明化展示，设计方案也会因此变得简明易懂，不仅可以减轻设计人员的压力，还能够有效推动地铁车站建筑工程的发展。

3.4应用BIM技术构建建筑模型

在BIM技术应用于地铁车站项目设计中，要想提高设计质量和设计效果，确保各个专业之间的协同设计，则必须要构建共享共建的建筑模型。在实际设计过程中，建筑专业属于上游专业，必须要对其模型进行全方位把控。在模型创建初期，先是要建立起初级建筑模型，随后再结合机电和结构等专业模型对地铁车站的门、窗和隔墙等结构进行补充，进而制定出稳定且完整的方案[6]。以此方案为基础，其他建筑专业方案也要对模型进行适当的修改，在模型参数变化之后进行同步更新。与此同时，在利用BIM技术构建地铁车站三维模型过程中，还可以应用分成建模方式，将整体分成站台层和站厅层。因为地铁车站建筑工程一般都会涉及到很多隔墙类型，所以在利用BIM技术开展模型建设时，可以采用专业的设计软件来选择实际需要的墙体，像砌块墙、拆卸墙和实心砖墙等等，在墙体建成之后，还要将构造柱插入其中。而不同规模的地铁车站区域的楼板装修面高度也存在明显差异，比如环控机房装修面高度为130毫米，站厅层公共建筑区域的装修面高度通常为150毫米，站台层的装修面高度为100毫米。除此之外，利用软件插件，可以更加便捷地构建地面装修面，随后利用相应的软件开孔工具，在站台板和车站板当中安装电缆孔和风孔等等，从而初步形成地铁车站建筑三维模型。

4结语

综上所述，伴随着科学技术的快速发展，各种先进的技术应用在了建筑工程领域中。而将BIM技术应用在地铁工程建设中，不仅可以发挥出可视化、协调化与模拟化等相关优势，还可以对地铁车站建筑中的设计错误问题做出及时预警，从而利用BIM技术提高地铁车站的舒适性、安全性和节能性特征，提高地铁车站整体设计质量。然而，由于BIM设计系统自身存在十分复杂的特点，所以，必须要由专业的技术人员操作，这样才能够将BIM技术的功能优势充分发挥出来。

【参考文献】

[1]林艺勇.BIM技术在地铁车站建筑设计中的实践[J].建筑技术开发，2021，48（20）：32-33.

[2]何苑.基于BIM的地铁车站建筑一体化协同设计研究[J].智能建筑与智慧城市，2021（10）：158-159.

[3]何潮，田海波，刘一杨，等.BIM技术在地铁车站建筑设计中的应用[J].冶金丛刊，2020，5（17）：208-209.

[4]曲艺明.BIM在地铁车站建筑设计中的应用[J].工程建设与设计，2019（7）：151-153.

[5]费睿，赵洋.BIM在地铁车站建筑设计中的应用研究[J].冶金丛刊，2019，4（6）：169-170.

[6]王浩.BIM技术在地铁车站建筑设计中的应用[J].建材与装饰，2019（2）：276-277.

【作者简介】

李闯，男，1992年出生，工程师，学士，研究方向为轨道交通建筑设计。

（编辑：谢飞燕）