BIM技术在襄阳东站综合交通枢纽工程中的应用

黄波，刘夏彬

（中铁第四勘察设计院集团有限公司 建筑与城市规划设计研究院，湖北 武汉 430063）

1 工程概况

襄阳东站位于襄阳市东南方向东津新区，距襄城区约9 km，距襄州区约11 km，是襄阳三大客运火车站之一，也是西武、郑渝高铁和襄荆宜城际铁路上的重要节点。

襄阳东站建筑总规模213 582 m2，其中站房建筑面积79 986 m2，远期（2030年）高峰时段发送量为4 500人/h，最高聚集人数为4 000人，建筑总高度50.1 m，为上进下出式高架车站，总设计规模9台20线（见图1）。

图1 襄阳东站效果

2 BIM应用目的

目前我国已初步形成BIM技术应用标准和政策体系，关于BIM的推进政策陆续出台，BIM技术正逐步在全国各城市推广。该工程为大型站房项目，工程体量大，设计及施工难度大，采用传统方式已难满足工程需求［1］，因此应用BIM技术在工程推进过程中实现以下施工目的：

（1）精确设计与方案优化。传统二维设计通常设计方式粗犷，而大型站房又易存在设计死角，因此需要借助BIM技术辅助相关专业精确设计、完善内容；此外BIM技术可视化有助于设计师直观感受，从而在比选中优化方案。

（2）提高协同设计质量与效率。与一般民建相比，铁路站房设计包含的专业繁多，以站房工程为例，除土建、机电外，还包含站场路基、桥梁、接触网、地铁等，接口繁多内容复杂，因此需要各专业协同设计，提高设计质量与沟通效率，避免资源浪费［2］。

（3）交付与展示多样化。二维图纸与交底文件是传统设计模式的交付内容，但对于复杂空间容易出现交付不清的状况，使用BIM技术可以实现在图纸及交底文件中以三维方式表达交付难点［3］，此外可结合VR技术直观展示功能空间、立面造型等以供快速决策。

（4）辅助施工减少误差。相比于设计阶段，施工过程中的重难点直接影响工程质量、进度、造价，BIM技术在施工过程中可以起到积极作用，包括预制构件的生产与拼装，施工进度模拟，施工构件定位等。

（5）建立BIM模型标准规范。搭建BIM模型需要统一完善的规则［4］，否则模型过于繁复难以辅助设计施工、实现施工目的。该项目中分别编制了计划作业表、BIM技术规范、机电安装工程BIM应用实施手册等。建立标准不是一蹴而就的，襄阳东站工程优先完成了标准框架的搭建，尚有诸多内容待完善。

3 BIM应用方式

3.1 基于精确设计与方案优化的应用

3.1.1 模型空间精确定位

襄阳东站屋面为异形结构，采用金属屋面系统加玻璃天窗系统，双曲面形态的外幕墙为铝单板及玻璃幕墙系统，具有定位复杂、比例难控制等特点，通过Rhino构建几何控制系统，从形体基准控制线、形体底层控制线、表层基准控制线、外表皮控制面、中部幕墙系统、整体形态等系统中生成规则，界定各个建筑系统构件的参照边界（见图2），为各个建筑系统之间的“拼合”创造定位依据。

图2 Rhino实现模型空间精确定位

3.1.2 方案细化与比选

专项设计可以在设计BIM模型的基础上进行深化加工，建立系统节点模型，对复杂系统节点进行分析，结合设计需求和标准规范，对防火玻璃幕墙、石材幕墙、铝板幕墙等节点进行优化，选择最优方案。以幕墙为例，利用BIM模型中的分格信息，增加角钢、钢管、防水钢板、泡沫封堵等细部构件，达到与实际一致的效果（见图3）。

图3 幕墙细化示意图

3.2 提高协同设计质量与效率的应用

3.2.1 搭建整体模型

站场专业利用Bentley Power Civil中横断面模板和廊道的功能，可以建立站场路基面、路基边坡、路基填筑体、脚墙、排水沟等模型。桥梁专业实现在Catia模型转换为Revit能够完全识别的模型，并将Catia模型数据整理为其他平台可识别的通用数据。整合完成的模型见图4。

3.2.2 结构预留预埋

预留预埋图代替了原有设计蓝图，更正了图纸中的少、漏、错现象，大大提高的留洞精确度可避免后期安装中的结构开洞现象，既节约工期又提高了质量［5］（见图5）。

图4 襄阳东站整合模型

3.2.3 机电管线综合

管线综合排布具有一定原则［6］，例如“电管在上风管在下”“有压管让无压管”“小管让大管”，此外有排水坡度要求的管道，严格按设计图纸要求的安装尺寸、标高和流体走向进行布置，通风（包括防排烟）与空调风管紧贴消防喷淋管道安装（需预留保温层空间），当风管与消防喷淋头位置重叠时，按消防规范要求设置喷淋头与风管的间距或将消防喷淋头引至风管底部安装，并避开风口位置。

MEP模型完成后连接土建模型进行碰撞检查及本专业自身管线深化，以确保自身管线排布合理美观［7］，提前预知碰撞点并出具碰撞报告，以满足其他单位安装要求（见图6）。

图5 结构预留预埋图

图6 机电管线综合碰撞处

3.2.4 建筑空间净高分析

根据BIM模型对不同功能区进行净高分析，并对不同功能区进行不同颜色填充，管线优化过程中不满足净高区域进行特别标注，协助管线深化设计，指导施工（见图7）。

图7 建筑空间净高示意图

3.3 交付与展示多样化的应用

3.3.1 管线综合正向出图

施工方深化的管线排布方案经业主、设计方确认后，直接由Revit进行三维出图，并明确标注管线走向、标高、与其他专业的位置关系。为机电管线安装作准备（见图8）。

图8 管线综合正向出图

3.3.2 复杂节点可视化交底

按传统方式先施工现场样板，完成样板后再大面积施工，襄阳东站工期仅为14个月，十分紧张，工人进场就必须全面施工，因环梁节点十分复杂，摸索时间多，耗费时间长，要求在传统方式上积极寻找新的施工工艺工法。基于BIM技术对于复杂施工节点，提前三维1∶1放样，确定节点处钢筋下料长度和连接方式，从而保证复杂节点高质高效施工完成（见图9）。

图9 环梁节点BIM模型与安装实景

3.3.3 VR交互展示

利用BIM技术对精装图纸进行三维建模，经实材贴图后制作成漫游视频，通过身临其境的视觉、空间感受，及时发现装饰墙面、地面、天花板的做法和材质及内部的布局等设计缺陷问题。此外通过制作旅客进站乘车虚拟场景模拟了站房建成后旅客乘车流向。该系统集高铁车站BIM展示、站内漫游、宏观浏览、信息可视化、旅客进站乘车等功能于一体，同时增加选择行程、路线搜寻与违禁物安检等特色体验，满足旅客出行感受，赋予体验者更多的灵活度与趣味性（见图10）。

图10 旅客乘车流向VR体验

3.4 基于辅助施工减少误差的应用

3.4.1 异型曲面加工生产

在Rhino平台中，借助插件Grasshopper软件，通过编写程序对模型进行曲率分析，优化表皮，将曲面板拟合成平面板，降低曲面版比例。利用BIM技术对候车厅两侧天花河岸转弧板建模，对每个板块进行单独编号，并按照板块编号加工生产与拼装，给施工带来了极大便利（见图11）。

3.4.2 单元模块3D打印

3D打印是快速成型技术的一种，是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。通常采用数字技术材料打印机来实现。基本流程为：三维建模→模型拆分调整→打印参数设置→构件打印→构件处理→方案模拟，项目中以采光天窗龙骨为例探索3D打印（见图12）。

3.4.3 施工模拟与工序展示

施工模拟与工序展示可以在Navisworks软件中展开（见图13），4D模拟功能通过将模型几何图形与时间日期关联起来，制定施工或拆除顺序，从而分析项目活动，解决施工排序问题。

图11 河岸铝板BIM模型及实景图

图12 采光天窗龙骨3D打印

图13 Navisworks施工模拟

3.4.4 轻量化协同管理平台

BIM协同管理平台通过将模型轻量化，使其在普通智能手机中即可实现BIM模型浏览、漫游、属性查看、剖切、测量、过滤、查询等各种操作，通过模型实时讨论及分享，可以精确定位问题位置，在线生成报告，实时通知相关人员，提高了BIM模型应用普及性和便捷性（见图14）。

图14 协同管理平台示意图

4 结束语

BIM技术在设计、交付、施工应用中均起到了积极的推进作用，但由于软硬件的限制，BIM工具的功能还不够完善、本地化程度还不够，以及BIM技术服务商的支持能力参差不齐等原因限制了BIM的广泛应用。随着技术的发展，应用实践的推动，BIM技术将进一步在投标、施工设计、成本管控、材料采购、施工管理等方面得以推广。未来的设计趋势将由二维走向三维［8］，达到一个新的阶段。伴随我国BIM行业的日趋成熟及人们对建筑美学更高的追求，BIM软件在设计施工运维应用上将更加广泛、更加成熟，BIM必将成为行业技术主流。