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摘要：地铁是城市基础工程项目的重要组成，有效缓解地面交通拥堵难题，并且为居民出行提供更加便捷的服务。现代地铁工程设计中，建筑信息模型技术（BIM）应用越来越广泛，该技术的应用进一步提升了地铁工程的设计水平。从BIM技术特点入手，结合某地铁车站实际设计案例，对BIM技术的具体应用手段进行了分析和研究，为此类地铁工程的设计提供借鉴。
关键词：BIM技术；地铁；车站；结构设计；应用
1导言
随着市场经济发展进程的不断加快，人们对于生活质量的需求越来越高。地铁作为现代化建设的重要象征，已经成为衡量一个城市经济建设水平的基础设施。BIM技术在地铁工程中的应用优势在与能够进行设计变更后的系统校验、施工深化指导等，大大提高建筑工程集成化程度。
2BIM技术应用于地铁车站结构设计的重要性
将BIM技术应用于地铁车站的结构设计中，将实现可视化的地铁信息系统建设目标。目前，地铁车站的建筑具有形状迥异、规模较大以及造型复杂的特点，仅靠设计人员的思维很难实现对二维图纸的构思与设计。而BIM技术的应用，使得地铁车站的设计人员能够通过工具和多样化的设计方法，来提升地铁车站的控制可视性。此外，由于地铁车站结构设计所涉及的专业较广，BIM技术的应用使得结构设计人员能够在一个设计模型中进行修改、添加以及存储，这就增加了结构模型建设的统一性和实时更新功能。同时，地铁车站结构设计在应用BIM技术后，还可以通过相关软件对碰撞进行检查，这就降低了施工建设时可能存在的场地冲突问题、管线网络碰撞等问题的发生率。由此可见，BIM技术应用于地铁车站的结构设计将起到提高工程建设质量的重要作用。
3IM技术的特点
3.1信息集成
BIM技术主要是通过数字信息来模拟建筑物的真实信息，将建筑物的空间关系以及几何形状展现出来，并且还包含建筑设计的各个关键要素，比如梁、柱、墙、管线等几何信息，建筑物的构建物理特征以及构建的功能特性等。总之，BIM技术核心在于利用数字信息组建可供计算机管理的三维建筑模型数据库，这样便于建筑设计师从中获取相关的信息，该技术相比传统建筑CAD技术有巨大优势。
3.2可传递性
BIM的另一大基本特征是建筑工程数据在设计创建时就能够保持相对一致的关联性，也就是说工程项目中的某些内容被修改后，BIM系统能够修改影响到其它图元的内容，这样减少建筑设计师自己处理图纸的工作量，并且处理效果更加优质。
3.3支持协同工作
BIM系统为建筑设计方、施工方以及运营管理者搭建及时沟通、工作以及监测的平台，这大大提高了工程设计、施工以及管理水平以及实际施工质量。例如在实际施工中可以利用BIM技术搭建建筑的三维模型，并进行建筑梁、柱以及管线的碰撞检测，及时发现设计不合理的情况，提高设计整体水平。
4BIM技术在地铁车站结构设计中的应用
4.1项目前期规划
在城市地铁项目建设中，如果在可行性研究过程应用BIM技术，能够构造出满足城市交通的三维立体构造模型。该模型中包括了施工区域的地质条件、道路与桥梁情况、地下管道的布设以及特殊建筑物等固有特性，同时还包含了自然科学、社会科学以及人文经济等各方面的信息以及资料，比如城市人口密度、城市的经济结构以及居民的出行分布等。这些信息为线网规模、轨道线平均运距、日换乘量等分析与计算提供巨大帮助。
4.2结构建模的准备工作
4.2.1软件准备
Autodesk公司是开发BIM技术软件的代表性企业，该地铁车站采用该公司研发的Revit软件、Bentley公司开发的Trifrom软件以及Graphisoft公司开发的ArchCAD软件等。在这些软件中，对该地铁车站的BIM模型建立起主要作用的是Autodesk公司开发的Revit软件。此外，对于管线网络的碰撞检测等，则采用了Navisworks软件来提供技术支撑。
4.2.2硬件准备
如图1所示，为地铁车站的结构设计硬件准备。
图1设计内部的BIM硬件架构
4.3可视化设计
在工程项目的方案以及初级设计阶段，需要建立地铁车站的三维实体模型，以便设计人员从全局上把握地铁站点周边地上及地下的道路、管线以及地面建筑物等基本情况，同时根据车站一体化项目的范围来进行整体功能布局上的设计。随着工程项目设计的逐渐深入，设计人员往往会探索出多个设计方案，这些方案可以是项目概念上的方案设计，也可以是工程项目的项目内容设计。而使用BIM则能够为设计师同时研究与开发多个备选方案提供帮助，通过对各个方案的优缺点进行分析，进行最终方案的论证以及优化，大大提升项目设计的质量。
4.4结构分析
对地铁车站的BIM模型进行支座检查、物理/分析模型的一致性检查和碰撞检查完善BIM模型。使用Ｒevitextensions将完善后的BIM模型发送到ＲobotStructureAnalysisProfession-al，在发送过程中可以对模型进行基本和附加选项的设置，包含杆端释放、自重工况、材料、模型转换等，最后得到地铁车站Ｒobot结构分析模型。由于Ｒobot和Ｒevit具有很好的兼容性，在Ｒevit中关于模型材质、荷载、荷载组合、支座、弹簧约束等的定义均能被Ｒobot识别和使用，不需要重新进行设置，同时Ｒo-botStructure可以将分析结果反馈给Ｒevit，实现结构信息的双向对接。
添加荷载与荷载组合，在Ｒobot中分别定义荷载工况，添加恒荷载与活荷载，恒荷载包括结构和设备自重、地层压力、水压力以及浮力，活荷载包括地面车辆荷载以及产生的侧向力和人群荷载。ＲobotStructure软件能够读取和使用Ｒevit中关于荷载组合定义，同时也可以根据《建筑结构荷载规范》(GB5009—自动进行荷载组合进行计算。
4.5自动碰撞检测
城市地铁工程项目的设计中，设计到大量的专业，较短的距离之间还需要设置车站，车站的面积较大，内部的吊顶管线多，因此管线的综合布局一直都是设计的重点及难点。在传统车站的设计上，常用CAD视图进行管线布局设计，虽然在视图的界面上能够使用不同颜色以及不同宽度的线条来区分管线，但是打印出来后的图纸却基本上都是黑色密布的线条，这样看起来不够直观。并且剖面上的管线排布的不足也不能反映车站内全部管线的综合高程情况，不能得出直观立体的印象。
而使用BIM技术则提供了碰撞检查功能，应用该技术能够第一时间检查错漏碰缺，让工程设计人员能够迅速获得改进的想法，比如在建筑整体布局与结构洞口以及设备管线冲突等处理上，避免了传统二维设计不同专业信息传递缺失问题，大大提高设计及施工质量。具体应用上，首先各个专业工程师能够在BIM软件中搭成与实际工程相等的建筑模型，然后设计师根据不同设计原则，比如“有压让无压、小管让大管”原则，利用计算机来自动监测各个构建对象之间的相互影响，最后使用BIM技术进行碰撞检测，排查设计图纸中很难发现的碰撞点，提升项目设计质量。
4.6协同设计
我国现有的设计单位协同设计现状为：设计过程分散、成果集中，这比较符合地铁交通项目的设计于要求，协同设计利用现代网络通信软件以及数据中心，使得设计及管理人员能够在同一平台下存储文件、查询信息以及交换资料等。而BIM技术中也体现了协同设计相关理念，该技术将建筑、结构以及设备等各个专业连接到同一平台中，使得信息能够共享与整个平台用户。不同设计专业的人员使用各自的BIM核心建模软件来搭建与自己专业相关的BIM模型，在与中心平台同步后，将新创建或者后续修改的信息自动添加到中心文件中，这个中心文件集成了多个准确的信息模型，使得各个专业都能够从中获取到相关的信息。
结束语
综上所述，将BIM技术应用于地铁车站的结构设计，将起到完善地铁系统建设的目的。虽然BIM技术在国内的地铁车站结构设计中，还处在起步阶段，但可以通过借鉴国外的先进技术和先进设备，来提高国内各大城市的地铁运行安全。通过项目控制以及安全管理技术，实现了工程施工的可视化管理，这对提升项目设计的整体水平有重要意义。
参考文献
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