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BIM技术在轨道交通中的应用

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       BIM是一种应用于项目全寿命周期的信息技术,注重信息的共享。可以说,BIM以信息技术为核心编织了一张大网,在纵向涉及建筑物的设计、施工、使用到报废的全过程,在横向上包括业主、设计、施工、监理、造价咨询、材料设备供应商等各个单位。通过这张网,各个单位在各个阶段都可以准确、及时、便捷地得到工程建设的相关信息,据此进行决策。


BIM的核心

1. 参数化设计

      参数化设计从实质上讲是一个构件组合设计,建筑信息模型是由无数个虚拟构件拼装而成,其构件设计并不需要采用过多的传统建模语言,如拉伸、旋转等,而是对已经建立好的构件(称为族)设置相应的参数,并使参数可以调节,进而驱动构件形体发生改变,满足设计的要求。


2. 构件关联性设计

      构件关联性设计是参数化设计的衍生。当建筑模型中所有构件都是由参数加以控制时,如果我们将这些参数相互关联起来,那么我们就实现了关联性设计。换言之,当建筑师修改某个构件,建筑模型将进行自动更新,而且这种更新是相互关联的。


3. 参数驱动建筑形体设计

      参数驱动建筑形体设计是指通过定义参数来生成建筑形体的方法,当建筑师改变一个参数,形体可以进行自动更新,从而帮助建筑师进行形体研究。参数驱动建筑形体设计仍然可以采用定义构件的方法实现。如果我们要设计一个形体复杂的高层建筑,我们可以将高层建筑的每一层作为一个构件,然后用参数(包含一些简单的函数)对这一层的几何形状进行定义和描述,最后将上下两层之间再用参数关联起来,例如设定上下两层之间的扭转角度,这样就可以通过修改所定义的角度来驱动模型,生成一系列建筑形体。这种模式对于生成一些有规律的,但却很复杂的建筑形体是十分有用的。


4. 协作设计

      在以往,我们理解的协作设计通常是建筑专业与结构水暖电的专业协作。而今天,随着建筑工程复杂性的增加,跨学科的合作成为建筑设计的趋势。例如通过BIM模型的数据读取,施工企业可以在建筑信息模型基础上添加时间参数进行施工虚拟,控制施工进度,政务部门可以进行电子审图等等。


铁路站房中的BIM应用

      BIM把建筑、结构、给排水、装修、暖通与通信、消防、信号、FAS&BAS及电力等专业各自的二维图纸转变成三维的模型,与此同时,把各专业模型于一起加以建立,进而建立出车站完整的模型。经BIM 能够对原有的二维图起到审查和优化等作用。


      BIM技术于铁路站房的全生命周期里各阶段起到不同的作用,经创建BIM模型实现多专业与一体化的设计,在设计当中及时的发现各个专业之间的缺漏与差错及碰撞等问题并对其加以处理和优化,并且还能将工程量准确的计算出来,在铁路站房建设的全过程当中运用BIM可降低返工的概率,节省施工的工期等。


      在铁路的站场当中对BIM加以应用,可创建包括站场工程全部的所有几何尺寸、空间参数化与结构的功能及能联动的修改等一个三维的模型,于项目规划和设计与施工及运营维护的环节,使得各不同的参入方可按照自身的需求来把有关的信息提取出来,并且在同一个三维信息模型的基础上实现协同作业。


BIM技术的优势  

1. 模型的信息较完全

      包括了站场当中各对象在空间与几何方面的信息及结构的关系,比如站房与线路及股道等空间的位置。道岔与钢轨及轨枕等材料的信息与工程的性能等。信号预防供电的设施类型,工程造价的统计信息与对象之间逻辑的关联等。


2. 模型的信息相同

      在站场建设的不同环节,能保持站场的模型储存的信息相同根据不同环节差异的需要,仅需基于原有的模型信息便可加以修改与添加,可不用再重新进行建模,防止了因不同环节的信息不相同而导致出现严重的后果。


3. 模型的信息相关联

      模型当中的各对象间互相关联和辨识,模型当中某一个对象比如站台和股道位置的间距、股道的间距与轨枕和钢轨于线路上面的位置及信号设施位置出现改变的时候,和其有关联的对象会做出相应调整与改变并保证持续且及时的更新。


BIM技术应用实例——兰州西站

      兰州西站位于兰州市七里河区,处在兰州市中心地带,车站北侧为城市公路主干道西津西路,南侧为建西西路。地铁1、2号线在站区地下通过,站房平面尺寸为370m×260m,最大跨度66m,最大高度39.55m,总面积117854平方米,雨棚覆盖面积为102000平方米。


主要BIM应用成果

(1)基于BIM技术的进度计划控制

      兰州西站在结构施工阶段通过将三维模型叠加时间轴的方式,实现施工过程的四维仿真施工模拟,将传统二维施工进度计划直观立体的进行展示,供管理人员提前发现解决施工中的问题,对进度计划进行合理化修改,确保施工计划的精确制定和实施。通过4D模拟与施工现场的紧密结合,保证了施工任务如期完成。


(2)基于BIM技术施工方案模拟和优化

      9.45米标高处钢管柱与混凝土梁节点复杂,利用BIM技术对节点进行精细化建模,将钢筋、套筒真实表达。在此基础上利用Delmia软件进行工艺模拟,在考虑操作空间和钢筋排布等情况下,将钢筋与钢柱的连接由套筒连接更改为环板焊接,大大节约了施工时间,保证了施工质量,节点验收合格率100%。


(3)基于BIM技术的可视化沟通

      兰州西站在工程伊始就遵循BIM强化方案的措施,针对与建设单位、设计单位的沟通方案问题,在传统二维图纸的表达基础上,将技术想法通过三维建模表达,加快决策进程。钢结构施工前,将吊装进行模拟,将现场工况,障碍物等进行添加,对吊装路线和吊装顺序进行合理化安排,通过模拟保证了吊装方案的可实施性。


(4)基于BIM的成本控制

      通过初期施工图纸的翻模,利用revit自带的明细表功能,直接根据模型导出施工图的工程量,后期随着变更和管线综合等完成最终模型,在最终模型上通过分析得出最终的实际工程量。将混凝土方量、管线长度等进行汇总统计,为预算部门工程算量提供参考和辅助依据。在物资采购过程中,依据模型上的工程量对进场材料进行预控,防止超提或漏提,控制物资成本。


(5)基于BIM技术的施工安全管理

      兰州西站施工面临临近既有线和既有线转线施工,安全压力巨大,利用BIM技术的仿真模拟原理,结合施工现场的安全控制,对临近既有线采取搭设双排立式封闭防护网,建立隔离通道等安全措施,确保施工现场不对既有线的运行造成安全威胁,保证了既有线过渡期的安全运营。同时,对群塔施工状况和塔吊防碰撞进行了动态模拟,验证了当前群塔不会发生碰撞,确保了群塔作业安全。

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