“联盟杯”优秀作品第六期：铁五院 | 泉港站站房及站区工程BIM设计应用

2021年11月，由铁路BIM联盟成员——中铁第五勘察设计院集团有限公司（以下简称“铁五院”）设计的泉港站站房及站区工程，荣获第三届“联盟杯”铁路工程BIM应用大赛设计组一等奖。

铁五院依托泉港站BIM设计，进一步推进BIM设计应用及研究，完善铁路站房BIM设计理论与方法，增加BIM创新应用和创新设计手段，促进基于BIM的站房数字化设计，延伸应用于施工阶段，为运维阶段数字化管理提供可行性。协助建设单位策划基于BIM的信息管理模式，并建立含有结构化数据的设计模型，为后续的智慧站房建设提供了有效的技术保障。通过BIM模型交付、信息共享与传递，实现BIM全生命周期落地应用。

图1 泉港站效果图

中铁第五勘察设计院集团有限公司是世界500强企业中国铁建股份有限公司的核心子公司，是铁路BIM联盟核心成员企业，全国勘察设计50强企业、国家认定企业技术中心、“ENR/建筑时报”中国设计企业60强、北京市首批高新技术企业和全国文明单位。

图2 铁五院简介

新建福州至厦门铁路客运专线泉港站为线侧平式铁路站房，站房规模10000平方米，2台4线。项目位于福建省泉州市泉港区，建筑设计从地方特色文化中汲取灵感，体现了闽南红砖古厝的建筑特点，体现地域特色的同时，又彰显了交通建筑的现代感，整体形象将泉港其著名港口城市的城市特点赫然凸显。

（1）泉港站作为当地标志性建筑之一，建筑形态复杂，外围护采用波浪形，折线形元素，建筑、结构、金属屋面、幕墙设计交界面较多；

（2）旅客使用的售票厅，候车大厅等公共空间空间净高、内部装修设计要求较高。

（3）公共空间管线集中，设备机电设计复杂。

（4）风雨棚为清水混凝土异形造型，对设计精确度要求极高。

在实现打造智慧站房BIM设计示范项目，扎实技术应用，推动BIM技术普及的总体目标的框架下，本工程的BIM设计应用重点体现如下：

（1）在设计过程中，实现全专业、全流程模型审查，保证施工图出图质量。

（2）利用BIM参数化建模，使设计阶段三维模型可向施工阶段转化和应用，指导施工。具体在设计图纸阶段的工作目标则是：进行项目管线综合排布及优化，进行净高分析，提升项目品质；对精装方案进行比选和优化、对复杂节点做法进行三维设计交底，准确传达设计意图。

（3）协助建设单位策划基于BIM的信息管理模式。为建设单位策划BIM管理目标，制定BIM实施标准，建立含有结构化数据的设计模型，为智慧站房建设提供有效基础，完成“精品工程、智能福厦”BIM应用目标。

（4）通过BIM模型交付、信息共享与传递，实现BIM全生命周期落地应用。

建立BIM模型需要一系列统一完善的规则，切实有效地实现设计意图。本项目从设计阶段起，便建立了完整统一的组织架构，制定详实的BIM实施计划，明确必要的BIM应用工作制度和流程准则，方便BIM应用的贯彻实施。

泉港站站房设计初期成立项目管理团队，其中项目团队主管领导由铁五院领导及院主管副总工程师担任，建设单位作为外部的技术需求提供方全程参与，并一同确定顶层设计。实操工作由BIM总负责人率领专业齐全的建模团队、专项审核团队和技术顾问团队开展。设计团队架构完善，统一管理，确保BIM设计顺利推进。

为保证设计模型成果能够顺利交付施工阶段使用，铁五院设计团队梳理BIM设计需求，明确BIM应用目标，制定了一整套明确的BIM实施计划。通过策划BIM工作进度和实施流程，建立健全工作管理保障体系，关注项目重难点部位的BIM技术应用，确保项目数据信息顺利全面地流转至施工阶段。

建立统一模型标准，细化模型标准在具体软件中的应用准则，使成果模型可以按照建筑系统进行划分或过滤，并方便模型信息的提取和统计。该部分内容会随着模型的演进动态调整。

在本项目中，建立基于BIM正向设计的工作流。其中，规划、建筑、精装专业BIM渗透率可达95%正向工作流；结构专业BIM渗透率也能实现80%以上，机电专业可实现渗透率75%。如此，将大量的BIM工作消化在设计阶段，在开工前就能将所有东西准备就绪，保证模型的顺利移交和后续使用。

图8 BIM设计工作流程

为保障设计工作顺利开展，配置相应的软硬件环境。软件方面，主要建模软件采用Autodesk Revit 2018，4D模拟及模型提交软件采用Autodesk Navisworks 2018，BIM渲染软件采用Fuzor、Enscape、Twinmotion等，版本号均为2018。硬件方面，配置了高性能台式机，确保BIM设计正常开展。

图9 软硬件环境

本工程设计阶段应用主要包括BIM协同设计、BIM设计校核、净高分析、管线综合、碰撞检查、辅助成本控制和BIM可视化成果展示等，建立含有结构化数据的设计模型，可交付至施工阶段，再延续至运维阶段，通过BIM模型交付、信息共享与传递，实现BIM全生命周期落地应用。

本工程采用正向BIM协同设计思路，将站房设计的核心工作在BIM框架下完成，以BIM的思维和工作方式开展设计。利用BIM体系的多软件协作，开展专业内协同和专业间协同，设计相关信息通过不同专业的BIM模型实现交互。通过该模型，快速实现设计阶段的各项分析，并通过该模型直接导出施工图，实现二、三维设计联动，图模一致，有效提高设计效率和质量。

图10 土建专业协同过程

图11 土建和设备电气专业协同过程

图12 BIM设计协同成果

对于外立面幕墙、设备机房等复杂节点和位置的设计工作，协助实现设计审核的准确预判，有效开展设计优化工作。

图13 站房及站台全貌

图14 站房正面幕墙节点

站房工程具有大型综合交通建筑属性，对公共空间的跨度和净高必须保持较高标准，满足旅客安全性和舒适度要求。 但大跨度的结构梁、设备风管等又对建筑净高设计提出新的挑战。 本次铁五院团队设计中利用 BIM 技术，在设计前期便开展相关协同，根据使用要求对各层净高分析控制，及时优化结构设计、调整风管尺寸、移动水管位置等，有效规避各专业设计成果对净高的影响，最大程度保障设计成果合理美观。

图15 净高分析发现问题

图16 利用净高分析实现设计意图

站房工程内包括生产配套和候车服务两个主要功能，为合理控制投资，设备夹层作为生产配套用房重要组成部分，通常设置在站房两侧，面积有限，高度严苛，保证净高和管线综合是该区域最大的技术难点。本项目通过BIM技术在管线综合方面的优异表现，优化管线空间布局，合理利用建筑层高，成为本工程的应用亮点。

图17  管线综合前路由设计不合理利用管线综合优化调整管道路由

建立碰撞检查工作流程，全面核查专业间和专业内部的碰撞问题。碰撞检查的重点是土建专业与设备机电专业模型交叉碰撞检测，形成碰撞报告，并针对碰撞点进行设计优化。通过本项目的实践，彻底消除了硬碰撞、软碰撞，减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性，现场施工人员基本是在设计提供的三维管线方案基础上完成实际施工，大大节省了时间和人力成本，节约了工期。

图18 碰撞检查工作流程

通过仿真技术虚拟现实，利用BIM技术，在虚拟环境中模拟设备安装过程，确认设备运荷路径是否安全可靠，安装空间是否足够。

图19 屋顶设备模型

图20  消防泵房模型

对 BIM 模型已 录入的信息进行采集、整理和汇总，以满足信息统计（例如门窗列表）、工程量计算（例如房间面积表、混凝土柱明细表）等。 本工程利用 BIM 技术核查工程量，在设计阶段优化投资，真实反映设计成本信息，有效辅助控制成本。

图21  辅助成本控制

将建筑艺术与 BIM 技术相结合产生的数据可视化形式充分运用到设计过程中，在前期的场地分析、外立面 造型的决策过程，在中后期的幕墙节点深化、设备用房详图、重要空间精装效果展示和技术交底等工作中都发挥了巨大的价值。 充分实现了建设单位、设计单位以及施工单位的信息交互和同步，明确设计意图，保证预期效果。

图22  BIM可视化成果

基于正向 设计工作流程的 BIM 技术在泉港站站房及站区工程项目中的成功实践，进一步推动智慧站房 BIM 设计应用及研究，为 BIM 数据能在设计、施工、运维各阶段更加便捷、快速的传递与共享做出卓越贡献； 积极践行 BIM 全生命周期落地应用，控制成本，提高效率，缩短工期，成功完成“精品工程、智能福厦”的 BIM 应用目标，成为福建省乃至全国范围可复制、可推广的智慧站房 BIM 设计示范项目。

图23  BIM技术应用价值