BIM技术在银川火车站工程中的应用

第 ２卷　第 ３期 　 ２０１０年 ９月 Ｖｏｌ．２　Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．２０１０　 ＢＩＭ技术在银川火车站中的应用 高永刚　李光金　董智力　惠跃荣 （中国建筑科学研究院，北京　１０００１３） 【摘　要】本文主要介绍了基于 ＢＩＭ的可视化技术在银川火车站改造项目中的应用。文章阐述了银川火车站改造 项目中，站房和站台复杂钢结构的三维建模、钢结构施工吊装的以及虚拟仿真和风险控制等都应用了基 于 ＢＩＭ的可视化技术，从而更好地完善了设计和。 【关键词】建筑信息模型（ＢＩＭ）；虚拟现实（ＶＲ）；施工设计 【中图分类号】ＴＵ２０１．４；Ｕ２９１　　【文献标志码】Ａ　　【文章编号】１６７４－７４６１（２０１０）０３－００７２－０４ 【作者简介】　高永刚（１９７６－），男，工程师，主要从事施工软件的研究与开发工作。Ｅｍａｉｌ：ｙｏｎｇｅｒ１０１０＠１６３．ｃｏｍ １　项目概况和技术难点 作为中国铁路中长期路网规划重点项目之一 的银川火车站改造工程，总投资 １７．８６亿，建筑面积 达３００００平方米。工程按照“客货分设、客内货外” 的原则，车站设计规模为１０台１８线，与北京西客站 能力相当（图１）。 车站采用钢筋混凝土双向拱壳、空间钢桁架等 体现新时期铁路站房设计的新思想。站房内除了 宽敞明亮的环境，还会有极具伊斯兰风格的尖璇， 为区内外旅客展现浓郁的民族风情画卷。从外部 看去，车站两端向外悬挑，并被多个连续圆拱支撑 起来的站房主体，舒展的造型仿佛飞腾的凤凰，突 出“凤城”主题，同时也将成为银川市经济、社会发 展的重要标志性建筑。新银川火车站建成后，将大 大提高宁夏铁路运输装备现代化水平，方便旅客出 行，对银川市加快建设区域铁路枢纽和区域中心城 市具有十分重要的意义。 图 １　银川火车站改造工程效果图 ＢＩＭ技术在银川火车站工程中的应用 ７３　　　 　　银川火车站结构主要包括站房楼结构和站台 结构两部分。站房楼为地上二层，主要为候车大 厅，东西向总宽约 ６３米，南北向总长约 ２４３米。站 房楼的大跨度屋盖分别采用不同的结构体系，中央 三跨采用钢筋混凝土双向拱壳，其它大跨屋面采用 钢桁架体系。站台结构的雨棚垂直轨道方向采用 张弦梁体系，顺张弦梁方向形成排架体系，垂直张 弦梁方向形成连续刚架体系。复杂的三维造型和 多样的大跨度钢结构体系，给设计和施工都带来了 巨大的挑战。由于整个车站空间形体关系复杂，钢 桁架形式多样，同时又是混凝土结构和钢结构组合 形式，项目施工方案的制定和选取、施工进度的控 制和安排、协调沟通方案及修改都成为技术难点。 因此最终采用基于 ＢＩＭ的可视化技术构建空 间实体模型，并在此基础上完成施工方案的制定以 及效果展示等。 ２　三维空间实体建模 由于受到技术的限制，过去二维图纸一直是建 筑设计和模型构建的主要表现方式。随着基于 ＢＩＭ 的可视化技术的出现，空间造型设计和施工方案规 划等有了强有力的技术支持，应用也越来越广泛。 银川火车站改造项目空间造型复杂多样，占地 面积很大，这类模型如果只用二维图纸的方式来表 现具有很大的难度，而且对于之后施工方案的规划 和选取也有相当的难度。而基于 ＢＩＭ技术的三维 空间建模，所有的构件都是参数化的，从而构成了 完整的三维模型。整个三维模型就是一个包含所 有项目中需要数据的数据库，既可以提取或修改构 件实体的几何参数和空间位置参数，也可以做相关 的工程量统计等。同时还可以在此基础上做三维 虚拟漫游设置，将整个项目完整的展示出来。图 ２ 所示即为三维空间建模中的站房楼局部模型。 ３　施工方案设计和选择 建筑施工是复杂大型的动态系统，它通常包括 多道工序，而这些工序中涉及的因素繁多，其间关 系复杂，直接影响着项目施工的进程。模拟施工过 程是为了通过仿真手段，设计和制定施工方案，同 时也可以发现实际施工中存在的问题或可能出现 的问题，这就需要对实际施工进行仿真。 银川火车站改造项目的站房、雨棚、通廊等都是 大型复杂钢结构体系，施工难度很大。基于 ＢＩＭ技 术完成三维空间建模后，在此基础上设计和模拟各种 施工方案，从而正确选择合理、有效、安全的方案。如 图３是站房楼钢结构施工方案的示意图。站房楼的 大跨度屋盖分别采用不同的结构体系，中央三跨采用 钢筋混凝土双向拱壳，其它大跨屋面采用钢桁架体 系，利用建筑屋面造型，沿南北方向布置跨度约６０米 的两个大型三角形桁架，在大型桁架东西两侧布置跨 度分别为１４米和 ２１米的次桁架。项目施工方案是 采用地面组装钢桁架，利用履带吊组合吊装方式将单 榀钢桁架放置在临时支撑上，依次完成站房楼所有钢 桁架吊装和安装，最终完成整个站房楼屋盖钢结构工 程。吊装方案设计中，履带吊吊装范围、吊装重量，以 及站房钢结构自身的空间位置制约，都直接影响到方 案的选择，在此过程中的基于 ＢＩＭ技术构建的三维 模型提供了良好的支持。 图 ２　银川火车站站房楼钢结构模型局部 ７４　　　 走 进 工 程 图 ３　银川火车站站房楼钢结构施工方案示意图 图 ４　雨棚钢结构施工方案示意图 　　站台结构位于站房楼西侧，并与老站房楼相 连，为地上一层雨棚，中央含２７米宽进站天桥，南北 向总长约４９３米，东西向总宽约 ２１０米。雨棚在中 央被高出的进站天桥分为南北两部分，东西向柱间 距约为 ４０米，南北向柱间距主要为 ２１米。雨棚垂 直轨道方向采用张弦梁体系，五跨张弦梁的间距为 １０．５米，跨度分别 在 ４０米左右。间距 ２１米的柱 子，在柱顶分为两叉，使张弦梁支承于“枝杈”上。 张弦梁顺轨道方向采用钢管梁与柱相连，型钢檀条 支承于张弦梁上。顺张弦梁方向形成排架体系；垂 直张弦梁方向形成连续刚架体系。整个站台钢结 构体系形式复杂，施工难度大。因此，站台结构的 雨棚钢结构施工方案（图４）和通廊钢结构施工方案 （图５）也同样是在基于 ＢＩＭ技术的三维模型基础 上设计出来的，此方案安全合理，并大大节省了时 间，缩短了项目的工期。 ４　虚拟仿真和施工风险控制 对于建筑施工来说，虚拟仿真的重要作用就是 将现实或方案设计模拟出来，为了更方便更形象的 感知和体会，对方案的理解和决策都发挥了重要的 作用。在银川火车站改造项目中就充分利用了虚拟 ＢＩＭ技术在银川火车站工程中的应用 ７５　　　 图 ５　通廊钢结构施工方案示意图 仿真技术，形象直观的展示工程各阶段的情况，从 而指导方案的设计。同时，虚拟仿真在车站施工过 程中的风险控制方面也有着相当大的作用，比如站 房和站台结构中的钢构件吊装过程的风险控制等。 而基于 ＢＩＭ技术构建的三维空间模型是虚拟仿真 和风险控制的模型基础，渲染图片、漫游动画等虚 拟仿真成果都是在此基础上完成和实现的。 ５　结论 基于 ＢＩＭ的可视化技术在银川火车站改造项目 中发挥了非常重要的作用。从站房和站台复杂钢结 构的三维建模，到钢结构的施工吊装方案的设计，以 及虚拟仿真和风险控制等，都与基于 ＢＩＭ的可视化 技术有直接的关系。它可以更好的提高数据的利用 率，减少重复建模的次数，大大提高了效率。 参考文献 ［１］张跃，张丛哲．土木工程中虚拟现实技术的发展与展 望．计算机世界，１９９８（５）． ［２］傅筱．建筑信息模型带来的设计思维和方法的转型． 建筑学报，２００９（１）． ［３］高永刚．建筑工程可视化施工模拟．工程三维模型与 虚拟现实表现（第二届工程建设计算机应用创新论 坛），２００９９２４． ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＢＩＭ ｉｎｔｈｅＹｉｎｃｈｕａｎＲａｉｌｗａｙＳｔａｔｉｏｎＰｒｏｊｅｃｔ ＧａｏＹｏｎｇｇａｎｇ，ＬｉＧｕａｎｇｊｉｎ，ＤｏｎｇＺｈｉｌｉ，ＨｕｉＹｕｅｒｏｎｇ （ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＢＩＭｂａｓｅｄｄｅｓｉｇｎｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔｏｆＹｉｎｃｈｕａｎｒａｉｌｗａｙｓｔａｔｉｏｎ．ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈａｔｔｈｅＢＩＭｂａｓｅｄｄｅｓｉｇｎｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｗｉｌｌｂｅｕｓｅｄｉｎ ｃｏｍｐｌｅｘｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｏｆｓｔｅｅｌａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｅｔｃｏｆＹｉｎｃｈｕａｎｒａｉｌｗａｙｓｔａｔｉｏｎ．Ｉｔｗｉｌｌｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎ ａｎｄｓｃｈｅｍｅｂｅｔｔｅｒ． ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＢｕｉｌｄｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇ；ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ；ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎ BIM技术在银川火车站工程中的应用 作者： 高永刚， 李光金， 董智力， 惠跃荣， Gao Yonggang， Li Guangjin， Dong Zhili， Hui Yuerong 作者单位： 中国建筑科学研究院,北京,100013 刊名： 土木建筑工程信息技术 英文刊名： JOURNAL OF INFORMATION TECHNOLOGY IN CIVIL ENGINEERING AND ARCHITECTURE 年，卷(期)： 2010,02(3) 被引用次数： 1次 参考文献(3条) 1.高永刚 建筑工程可视化施工模拟 2009 2.傅筱 建筑信息模型带来的设计思维和方法的转型[期刊论文]-建筑学报 2009(01) 3.张跃;张丛哲 土木工程中虚拟现实技术的发展与展望 1998(05) 引证文献(2条) 1.高永刚.李光金 基于BIM可视化技术在杭州东站中的应用[期刊论文]-土木建筑工程信息技术 2010(4) 2.高永刚.李光金 基于BIM可视化技术在杭州东站中的应用[期刊论文]-土木建筑工程信息技术 2010(4) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_tmjzgcxxjs201003013.aspx