地铁车站建筑设计的运用性

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0引言

地铁因其具有载客量大、安全快捷等优势备受社会各界的青睐，地铁工程成为城市化建设中的重点建设项目，由于地铁工程建设涉及到诸多专业技术的应用，且属于隐蔽工程，因此，地铁建筑设计难度较大。BIM技术在地铁建筑设计中应用，利用BIM技术的优化性及可视化等应用优势，为地铁建筑设计方案的科学性与合理性提供了有效保障。

1工程概况

福建省某市地铁一期工程，共有车站5个，分别为：杏锦路车站标准宽度为20.9m，总长为294.15m，建筑面积为17069.2m2；董任站标准宽度为20.7m,总长230.305m，建筑面积为1325.6m2。地铁1号和6号线在集美中心站换乘，换乘站厅设计为“T”形，该站标准宽度为20.7m，总长为604.5m（停车线长度为332m、车站长度为272.5m），建筑面积为22508.12m2；诚毅广场站标准宽度为20.7m,总长为196.85m，建筑面积为11192m2；软件园站为左右双线设计，两条线路标准宽度均为20.7m，其中左线总长为181.566m、右线总长为179.907m，建筑面积为13520m2。该地铁交通线全程以建筑信息模型技术展开设计，设计方案的重点内容在于管线的三维设计，每个车站都采用综合集成形式设计管线，各个车站相对独立零碰撞，有利于设计方案质量提升和现场施工。同时，设计人员利用建筑信息模型技术优化完善车站的设备机房和管理室，最终设计方案体现的效果是科学的车站功能区划和整体工程完备的功能应用，同时车站外观实现了流畅的线形设计。

2BIM技术在地铁建筑设计中的应用

2.1三维可视化设计

地铁车站的传统设计方式为平面设计，最终以二维方式交付使用［1］。设计二维平面图纸非常方便快捷，在相当长的时期内得到了普遍应用。而现代科技的高速发展让工程逐渐向三维形体转化，二维方式的平面图纸设计逐渐式微，而新出现的三维形体设计无法在施工过程中把设计人员的思路和构想完美呈现出来，这就需要在地铁车站设计中引入建筑信息模型技术，有了这项技术的加持，二维平面图纸设计方式中遇到的复杂难题被突破。利用这项技术设计地铁车站，设计人员把平面和线形的设计元素构成了三维形式的设计对象，这是二维方式无法准确表述的。设计人员利用建筑信息模型技术实现地铁车站的三维形式设计，在模型上模拟检测管线的空间碰撞风险，即使遇到相对复杂的形体也可直观表达出来。检测空间管线碰撞时有两种类型，即软碰撞和硬碰撞。软碰撞在实体线存在，它不是直接碰撞，但是无法达到施工过程对间距和空间的实际需要；硬碰撞则是相关实体的直接交叉碰撞，举例来说，如果以传统二维方式设计地铁车站的“T”形换乘站厅，是无法全面呈现换乘节点部位的立体关系以及各单体的相互位置关系的，相关人员无法通过二维平面设计图纸直观地判断楼层的净高度是否能保证地铁通行，如果无法保证乘客与地铁列车充裕的通行空间，软碰撞风险的概率就会大幅上升，如果设计时引入建筑信息模型技术，就可有效规避上述风险的发生几率［2］。建筑信息模型软件除了规避软碰撞，还可把地铁线路路径实现动画显示，等于是把地铁线路构成了一个三维立体的虚拟空间模型，有利于设计和决策人员直观清晰地透视全部设计预期效果，施工过程也会更加便捷，有利于控制工程质量。

2.2参数化设计

地铁设计引入建筑信息模型技术，不是简单地对三维对象进行空间罗列，更重要的是把全方位的参数信息赋予了三维对象，举例来说，选购施工材料时须对材料的生产厂家，产品特点以及功能属性方面进行考量，使相关工程构件达到智能化高度，在此基础上三维模型实现到建筑信息模型的升级，这就是参数化设计的特点。把它用于地铁车站设计，可大幅提升设计过程的精准度和效率。以扶梯设计为例，车站坡度和机箱程序是必须考虑的因素，在模型上可对高度进行精准测算，以此保证吊钩位置设计的精准度。如果设计过程需要构建建筑信息扶梯模型，把扶梯技术参数调整合理就可建模。

2.3协同设计

传统的协同设计主要是指网络平台的利用，即网络的管理平台，资源库以及通信软件等构建网络平台，通过平台沟通传递数据信息，而引入建筑信息模型技术，等于是在协同设计的基础上又构建了设计平台，设计人员利用该平台完成内部专业设计后修改相关权限再予以开放，而且不仅是内部修改的随时性，别的专业得到修改信息也可据此完善自身设计方案，这种协同设计模式可有效规避信息传递受阻，避免设计方案出现错误、疏漏、缺陷和碰撞风险，设计方案可借此提升精准度和设计效率。同时，利用协同设计还可以保证不同专业在同一个模型上开展设计而互不干涉，大大节省了重复建模的时间消耗［3］。例如：利用传统模式设计地铁车站，具体程序是相关人员先行绘制车站建筑的平面图和剖面图，形成文件向结构设计部门传输，结构设计人员再对相关图纸进行仔细阅读后再开展后续设计，这种流程设计如果遇到方案调整，负责结构设计的人员需要回头对调整后的结构进行反复测算后再继续设计，极易对方案的整体性造成损害，设计人员工作量会明显增多，也会失去对设计时间的精准掌控。如果引入建筑信息模型技术，即使还是原来那个设计方案和模型，新技术条件下可实现模型测算的高精度，还可在3D空间直观可视地显示出来，设计过程和方案变得简洁而易于理解，有利于提升设计效率，确保工程顺利进行。

2.4材料明细表自动生成

利用建筑信息模型技术设计地铁车站，在模型构建完成后，还可自动生成材料明细表，包括房间、建筑面积、结构以及门窗等各类明细表，即使模型进行了调试，明细表也可以随之完成修改，相较于传统明细表制作形式，人工成本核算实现了机械化，有利于压缩资源和时间成本。

2.5分析项目工程量和施工成本

地铁车站设计可借助建筑信息模型技术提升精细化程度，通过对计算机辅助设计软件和电子表格软件的综合利用，与建筑信息模型技术形成优势互补，设计工序借此可提升连贯性。同时，建筑信息模型可精准分析施工过程中产生的以及总工程量，可更加科学系统地完成工程的信息统计，保证精准测算工程量和施工成本。有了建筑信息模型技术的加持，工程的总体三维立体模型能与施工成本管理及工程质量形成高效联动，某个细微环节的错误数据都能引发模型的快速反应，从而及时更新相关明细表，再生成电子表格文件把新明细表格导出来。地铁车站设计利用电子表格软件可有效提高数据信息分析和处理的工作效率。

2.6二维图形出图

地铁车站的传统设计模式下绘制相关平面和剖面图，其顺序是先平面图后剖面图，这种顺序非常鲜明且难以更改，而一项工程往往需要绘制数量庞大的设计图纸，如果需要对其中某些平面图进行较多的修改，往往会无法完全修改剖面图，需要设计人员具备极高的专业技能和综合素质，才能完成全部平面和剖面图的修改任务。设计人员可进入BENTLEY功能平台，利用其功能系列里面的切图系统对模型依据实际需要进行随意切剖，具体到地铁车站建筑，可利用这种功能完站厅层，站台层以及站台板下等部位相关平面图的剖切，且可实现独立绘制，如果设计人员有更多表达需要，可结合重复剖切叠合再生成整图，同时，若施工后期需要对模型进行局部调整，只要指令相关局部完成切图即可实时更新，效率提升非常明显。完成抽图即刻构建相关文件，可结合新平面图再标注相关尺寸，套图框以及文字说明和轴网添加，最终得到完整图纸。需要注意的是下列问题［4-6］：①建筑工程的平面图包含大量表达内容，若剖切只有一次，则电脑反应耗时较长，而一次剖切设计人员并不能完成所有意向，如果剖切须多次重复则时间浪费严重，通行做法是分图层剖切，既直观又省时；②地铁车站设计图纸的二维模式中线型类型多种多样，背景虚线，轴线点划线和线路双点划线都在此列，图纸比例有变，则线型比例也要变，目前的软件虽然包括线型类型齐全，但是无法实现线型比例的自动切换，还需相关人员人工修改操作；③在BENTLEY功能平台上只能获取DGN格式的图纸文件，而传统设计模式所得文件是CAN格式，它没有很好的兼容性，转换过程易造成文字尺寸出现移位，如果用户不是三维软件用户，给他们提供相关资料需要人工对文字尺寸进行标注，非常不方便。BIM设计与传统设计比较见表1。

2.7构件设备管理

地铁设备在进行标签粘贴时可利用电子标签系统完成，因为相关地铁构件一般体积庞大且比较隐蔽，利用电子标签可使跟踪管理变得方便快捷，但是利用射频识别技术无法详细全面地记录全部信息，利用建筑信息模型技术可有效弥补不足，建筑信息模型技术可详细全面记录包括设备生产厂家，规格型号以及出厂日期等在内的全部基本信息，从而形成该建筑多维数据库。在地铁工程的施工过程和后期运维阶段，射频识别技术和建筑信息模型技术有良好的互补性，可对地铁设备进行全程包括物流，安装使用，检测和监测以及维护方面的数据记录和存储，从而实现地铁工程生命周期的全过程管理。

2.8管线碰撞分析

对于多种线缆交接的地方往往处理起来较为复杂，通过BIM技术模拟并提前规划好标高、路径，让线缆布置更加合理、美观。标准化的制定保证了设计成果的科学性及准确性，最终的施工图模型已与施工成果近乎一致，这让地铁工程朝着数字化的方向又迈进了一步。

3结语

综上所述，科学合理的地铁建筑设计方案，是保证地铁工程建设正常有序开展的基本条件。但是，受地铁工程自身特点的影响，地铁建筑设计中存在较多难点，提高了地铁建筑设计的复杂性和设计难度。深入探究BIM技术在地铁建筑设计中的应用途径和应用策略，不仅能够促进BIM技术应用价值的充分发挥，也有助于推动国内地铁建筑设计水平的提升。

参考文献

［1］刘曹宇.基于Autodesk及Bentley平台的地铁区间BIM技术应用研究［J］.铁道工程学报，2019，36（6）：6.

［2］沈亮峰.基于BIM技术的三维管线综合设计在地铁车站中的应用［J］.工业建筑，2013，43（6）：5.

［3］路耀邦，高军伟，刘东亮.BIM技术在地铁暗挖车站施工中的应用［J］.施工技术，2015（S2）：4.

［4］宋志红.论BIM技术在项目管理工作中的应用［J］.中国工程咨询，2019（1）：75-78.

［5］唐小龙，张宜华，邓声波.基于BIM+GIS在城市建设中的应用研究［J］.地理空间信息，2019（2）：59-61.

［6］王艺瑾，王睿.BIM建模与漫游动画结合的分析［J］.四川建筑，2019（1）：37-39.

作者: 米艳丽 单位:
中铁第五勘察设计院集团有限公司