丰台综合交通枢纽BIM正向辅助设计应用

双层车场的布局方式使丰台枢纽在15万平方米的占地面积内具有了17台32线的高速普速结合运输规模，但这种独特的布局方式极大增加了设计难度，主要表现在以下方面：

（1）双层车场建筑空间紧凑、功能布局及流线组织错综复杂，对各专业设计人员的空间理解力要求高，在二维环境下，设计人员很难全面理解建筑的空间及功能关系。采用BIM技术，可以在三维环境下实现多专业可视化协同设计，有效实现对建筑功能整体协调及重点部位空间效果的全面把控。

（2）接驳条件复杂，接口配合困难。丰台枢纽工程与行包设施、既有地铁、新建地铁、市政道路等衔接，接驳条件复杂且限制因素多，在站房设计中需全盘考虑并预留好接口条件。采用BIM技术，可以在三维空间下，全面展示周边设施与站房的空间关系及接驳条件，校核接口配合设计的准确性，有效减少多单位配合过程中出现的问题。

（3）双层列车动载叠加，导致结构构件尺寸超大，且结构体系转换复杂，超限设计难度大。且对建筑空间效果及机电系统设计有很大制约性，重点部位需通过深度专业配合进行局部优化。采用BIM技术可实现结构设计与各专业系统设计全面结合，对重难点部位结构布置方案和构件尺寸优化提供指导，并进行准确的预留预埋配合。

（4）中间层候车、上下层进站的空间组织模式下， 机电系统设计方案与常规车站有很大区别。在候车大厅空调系统、排烟系统、高速车场上下水系统、屋面排水等设计方面都有很大难度，且枢纽还引入光导管、气力垃圾等新型设备系统。采用BIM技术进行三维综合管线设计，可以实现机电管线的最优组织，优化复 杂空间机电系统方案设计。

     

图3 丰台枢纽及周边设施土建整体模型

     

     

图4 丰台枢纽及周边设施土建整体模型

     

     

（1）候车大厅的吊顶方案

     

     

图7 候车大厅吊顶方案最终效果

     

     

图8 候车大厅吊顶抬高部位模型及图纸成果

     

     

     

图9 地面进站厅幕墙方案最终效果

     

     

图10 候车大厅吊顶抬高部位模型及图纸成果

四、隐蔽空间正向设计

（1）中空站台全专业设计      

为集约化利用空间，丰台枢纽创新性地采用中空站台设计，在站台空间内同时容纳客车上下水、人防、 消防、排烟、通风、气力垃圾系统、电缆布设等多种复杂系统，并设置检修、员工休息室等功能性空间。且站台上有大量需要避让的电扶梯设备、人防风口等垂直设施，结构形式复杂，在二维设计环境下很难完成，项目利用BIM模型进行正向设计（见图11），并据此生成二维图纸，其中最复杂的站台包含12个不同断面（见图12）。            

     

图11 中空站台BIM设计模型

     

     

图12 基于模型生成的4号站台施工图纸

（2）地下排水涵方案      

丰台枢纽屋面雨水通过轨道层线间排水沟收集并汇入市政排水系统，由于站房位于城市建成区，市政排水接驳出口及高程受限，只能穿越复杂的地下结构基础和行包通道引至站房南北两侧，排水管道为重力排水，对坡度限制严格，在如此复杂的地下设施中确定排水路由在二维图纸中很难实现，项目在三维环境下进行排水涵路由规划及方案比选（见图13），最终确定排水方案。            

     

图13 地下排水涵方案比选模型

     

五、机电系统规划及三维综合管线设计

丰台枢纽共有机电系统20余项，每项系统均实现了对主要空间的全覆盖，由于建筑功能及空间错综复杂，机电系统的整体方案设计与常规车站有很大区别，受空间条 件限制，苛刻的净高要求对细部综合管线配合的精度要求也非常高。因此，在设计过程中，为满足不同阶段的设计配合需求，在机电设计上进行了多层次BIM应用。            

     

（1）机电系统规划      

丰台枢纽除多样化的旅客运输及换乘空间外还包含配套办公、大型设备机房、市政配套商业办公等多种功能。为实现不同功能的分流及联通，并满足公共空间和大型设备运输空间等不同要求，在BIM模型中进行机电系统方案规划。利用站台轨道层和高架候车厅下吊管廊作为设备通道，确定了大型机房定位及主要跨区、跨层管线路由，并通过软件进行净空分析，确定系统方案的可行性。            

     

（2）综合管线设计及出图      

丰台枢纽机电管线复杂且尺寸较一般工程大，管线截面积是一般工程的2～3倍，为了满足空间净高及设备运输需求，在设计过程中，针对车道、机房出入口、设备运输通道、公共空间等管线密集、净空要求严格的重点区域进行深度配合、精细推敲，通过三维视图剖切、管线综合标注等方式直观展示管线层高是否满足要求，实现空间利用最优化。地下设备运输通道综合管线设计模型见图14。            

     

图14 地下设备运输通道综合管线设计模型

     

综合管线设计不仅涉及机电系统间的协同配合及避让调整，还包括与结构方案、装修方案的深度配合。通过模型校核查找冲突部位，进行了结构方案、装修方案、机电管线形式的配合调整。为了实现最好的空间效果，保证公共空间净高，在候车厅商业夹层、出站通廊等部位进行结构方案调整（见图15）。最大限度压缩结构梁高、在梁柱交接处进行加腋处理，极限部位的机电管线合理穿梁，并依据BIM综合管线成果确定预留预埋方案，避免施工中后期凿改带来的结构风险。      

       

图15 出站通廊综合管线设计模型

项目实现了综合管线的正向设计出图，在Revit中生成综合管线图纸（见图16），并将模型成果用于施工深化设计。        

       

图16 综合管线图纸

       

六、模型碰撞检测及设计优化

在设计过程中，除重点配合设计的区域外，BIM模型根据设计主要节点随图纸进行更新。利用BIM模型对二维图纸设计进行校核检查，以碰撞报告的形式将发现的问题反馈给设计人员，并利用模型进行沟通、提出配合解决方案，设计人员对发现的问题及时更改。

在正向辅助设计过程中，利用BIM模型校核，提前发现并解决各类有可能传导至施工中的问题80余项，查出重要图纸问题28处，有效减少施工过程中重要问题的发生。设计校核问题整理及典型报告单见图17。        

         

图17 设计校核问题整理及典型报告单

七、施工配合及深化设计

BIM模型的有效传递及利用是BIM全生命周期应用的基础，在建设单位的统一组织下，设计与施工BIM团队进行有效的模型传递及配合，在设计模型的基础上进行施工深化及相关应用。      

设计及施工方BIM团队共同建立了施工阶段的BIM模型深化及沟通配合流程，对施工过程中发生的设计变更或配合修改进行有效的记录，保证BIM深化模型的时效性及准确性，并将相关的图纸、文件与BIM模型关联，提高了施工配合及管理的效率（见图18）。      

     

图18 BIM施工配合问题及调整记录

深化设计是施工（配合）阶段设计与施工单位利用BIM技术进行协调配合的一项重要工作，在丰台枢纽中，利用BIM技术进行了混凝土结构深化、钢结构深化、二次结构与砌筑工程深化、设备机房深化、装饰装 修工程深化等多项深化设计工作。利用BIM深化成果进行施工与设计单位的沟通及现场配合，有效提升了设计成果的完成度和精细度。丰台枢纽复杂梁柱节点深化模 型见图19，幕墙及金属屋面深化设计模型见20。      

图19 丰台枢纽复杂梁柱节点深化模型

图20 丰台枢纽幕墙及金属屋面深化设计模型