CN109948181B - 一种基于bim的地铁车站建筑结构构件智能设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的地铁车站建筑结构构件智能设计方法，具体包括如下过程：步骤1，对地铁车站建筑结构构件设计过程中所涉及的行业规范条文和规范图集进行归纳整理，得出设计过程中需要的构件自身属性信息以及构件间的约束关系信息，并存入数据库；步骤2，确定建模标准；步骤3，生成建筑结构初步模型；步骤4，对于步骤3生成的地铁车站建筑结构构件初步模型，按照步骤2的建模标准约束对其进行审查与完善；步骤5，对步骤4完善后的建筑结构构件模型进行查看，包括构件的平面、立面、剖面及三维视图，确保正确性。本发明解决了当前地铁车站建筑结构构件在设计过程中涉及专业多、规范复杂、设计效率低的问题。

Description

一种基于BIM的地铁车站建筑结构构件智能设计方法

技术领域

本发明属于建筑信息模型技术领域，涉及一种基于BIM的地铁车站建筑结构构件智能设计方法。

背景技术

随着社会经济及生产力的发展，我国的地铁工程越来越趋于多元化和复杂化，对行业技术的要求也越来越高，尤其是在设计地铁车站各梁、板、柱、楼梯等建筑结构构件的整体布置方案时，往往耗费设计人员的大量时间和精力，亟需借助新兴技术解决这一问题。建筑信息模型(Building Information Model,BIM)技术以构件模型为基础来表达一个建筑，不但可以集成构件本身的详细属性信息，还能描述建筑信息模型中建筑结构构件之间的相互关系。可以利用BIM技术的可视化、协调性和优化性进行地铁车站建筑结构构件智能设计，进而实现建筑结构构件的整体布置方案自动化设计。

行业规范是由政府授权机构所提出的建筑物安全、质量、功能等方面的最低要求。这些规范的提出是为了保证建筑的质量、保障消费者的安全、保护受益人的权益。然而目前地铁车站建筑结构构件设计工作涉及规范多、图纸审查速度慢等问题，当出现设计变更时传统的二维平面设计方式容易在信息提取与交互的过程中出现信息丢失或遗漏等问题，大大降低了设计工作的效率和质量，进而影响地铁车站运营的安全性能。

智能设计方法是利用计算机的思维和方式以行业规范为标准，以 BIM模型为载体，以构件属性信息为依据，以BIM软件为平台实现复杂问题简单化，简单问题智能化的解决方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于BIM的地铁车站建筑结构构件智能设计方法，解决了当前地铁车站建筑结构构件在设计过程中涉及专业多、规范复杂、设计效率低的问题，实现了地铁车站建筑结构构件的智能设计，进而实现了构件的整体布置方案自动化设计。

本发明所采用的技术方案是，一种基于BIM的地铁车站建筑结构构件智能设计方法，具体包括如下步骤：

步骤1，对地铁车站建筑结构构件设计过程中所涉及的行业规范条文和规范图集进行归纳整理，得出设计过程中需要的构件自身属性信息以及构件间的约束关系信息，并存入数据库；

步骤2，确定建模标准；

步骤3，生成建筑结构初步模型；

步骤4，对于步骤3生成的地铁车站建筑结构构件初步模型，按照步骤2的建模标准约束对其进行审查与完善；

步骤5，对步骤4完善后的建筑结构构件模型进行查看，包括构件的平面、立面、剖面及三维视图，确保正确性。

本发明的特点还在于，

步骤1的具体过程如下：

步骤1.1，对地铁车站建筑结构构件设计过程中涉及的规范条文和规范图集中对构件的信息描述及构件与构件之间的关联关系信息进行筛选和提取；

步骤1.2，将步骤1.1提取的信息按照不同的实体类别、类型进行分类整理；

步骤1.3，将分类整理的实体类别、类型信息存入数据库中。

步骤2的具体过程如下：

分析现有BIM建模标准中对地铁车站建筑结构构件或构件间的信息描述内容，再结合实际工程需要，确定建筑结构构件模型创建的基本原则、模型细度要求、模型命名原则这些三维信息模型建立标准。

步骤3的具体过程如下：

以基于BIM技术的设计软件为平台，设计接口对接数据库，读取步骤1中存入数据库的构件自身属性信息以及构件间的约束关系信息，自动生成符合自身属性信息以及约束关系信息的地铁车站建筑结构构件初步模型；设计定位功能，用户通过输入构件的定位坐标，实现建筑结构构件初步模型的精确放置。

步骤4的具体过程如下：

步骤4.1，将步骤2中确定的建模标准录入系统数据库中；

步骤4.2：针对步骤3中生成的建筑结构构件初步模型，按照步骤2中提出的建模标准约束对其进行审查，如果出现不一致，修改模型以满足建模标准。

本发明的有益效果是，本发明将地铁车站建筑结构构件设计过程中涉及到的行业规范融入到BIM模型设计中，通过数据库技术，并开发智能计算机辅助设计系统，自动生成符合行业规范要求的地铁车站建筑结构构件模型，在提高构件设计效率和准确性的同时，为地铁车站各梁、板、柱、楼梯等建筑结构构件的整体布置方案自动化设计奠定理论基础。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种基于BIM的地铁车站建筑结构构件智能设计方法，具体包括如下步骤：

步骤1，对地铁车站建筑结构构件(梁、板、柱、楼梯等)设计过程中所涉及的行业规范条文和规范图集进行归纳整理，得出设计过程中需要的构件自身属性信息以及构件间的约束关系信息，并存入数据库；

步骤1的具体过程如下：

步骤1.1，对地铁车站建筑结构构件设计过程中涉及的规范条文和规范图集中对构件的信息描述及构件与构件之间的关联关系信息进行筛选和提取；

步骤1.2，将步骤1.1提取的信息按照不同的实体类别、类型进行分类整理；

步骤1.3，将分类整理的实体类别、类型信息存入数据库中。

步骤2，分析现有BIM建模标准中对地铁车站建筑结构构件或构件间的信息描述内容，再结合实际工程需要，确定建筑结构构件模型创建的基本原则、模型细度要求、模型命名原则这些三维信息模型建立标准；

步骤3，以基于BIM技术的设计软件为平台，设计接口对接数据库，读取步骤1中存入数据库的构件自身属性信息以及构件间的约束关系信息，自动生成符合自身属性信息以及约束关系信息的地铁车站建筑结构构件初步模型；设计定位功能，用户通过输入构件的定位坐标，实现建筑结构构件初步模型的精确放置；

步骤4，对于步骤3生成的地铁车站建筑结构构件初步模型，按照步骤2的建模标准约束对其进行审查与完善；

其中步骤4的具体过程如下：

步骤4.1，将步骤2中确定的建模标准录入系统数据库中；

步骤4.2：针对步骤3中生成的建筑结构构件初步模型，按照步骤2中提出的建模标准约束对其进行审查，如果出现不一致，修改模型以满足建模标准；

步骤5，对步骤4完善后的建筑结构构件模型进行查看，包括构件的平面、立面、剖面及三维视图，确保正确性。

以某地铁车站站台构件的智能设计为例说明，基于BIM的地铁车站建筑结构构件智能设计方法，步骤如下：

步骤1，将地铁车站设计所涉及的规范，如《地铁设计规范》 GB50157-2013，规范中对地铁车站站台构件的描述信息进行分析和整理；

例如，《地铁设计规范》GB50157-2013对站台的设计描述：9.3.1 站台计算长度应采用列车最大编组数的有效长度与停车误差之和，有效长度和停车误差应符合下列规定：

1.有效长度在无站台门的站台应为列车首末两节车辆司机室门外侧之间的长度；有站台门的站台应为列车首末两节车辆尽端客室门外侧之间的长度。

2.停车误差当无站台门时应取1m～2m；有站台门时应取±0.3m之内。

9.3.2站台宽度应按下列公式计算，并应符合表9.3.15-1的规定：

岛式站台宽度：B_d＝2b+n·z+t (9.3.2-1)

侧式站台宽度：Bc＝b+z+t (9.3.2-2)

式中：b——侧站台宽度(m)，公式(9.3.2-1)和公式(9.3.2-2)中，应取公式(9.3.2-3)和公式(9.3.2-4)计算结果的较大值；

n——横向柱数；

z——纵梁宽度(含装饰层厚度)(m)；

t——每组楼梯与自动扶梯宽度之和(含与纵梁间所留空隙) (m)；

Q_上——远期或客流控制期每列车超高峰小时单侧上车设计客流量(人)；

Q_上、下——远期或客流控制期每列车超高峰小时单侧上、下车设计客流量(人)；

ρ——站台上人流密度，取0.33㎡/人～0.75㎡/人；

L——站台计算长度(m)；

M——站台边缘至站台门立柱内侧距离，无站台门时，取0(m)；

b_a——站台安全防护带宽度，取0.4，采用站台门时用M替代 b_a值(m)。

《地铁设计规范》GB50157-2013中表9.3.15-1车站各部位的最小宽度(m)中规定岛式站台最小宽度为8.0m，岛式站台的侧站台最小宽度为2.5m，侧式站台(长向范围内设梯)的侧站台最小宽度为2.5m，侧式站台(垂直于侧站台开通道口设梯)的侧站台最小宽度为3.5m，站台计算长度不超过100m且楼、扶梯不伸入站台时的岛式站台和侧式站台最小宽度分别为6.0m和4.0m；

表9.3.15-1车站各部位的最小宽度(m)

《地铁设计规范》GB50157-2013中表9.3.15-2车站各部位的最小高度(m)中规定地下车站站台公共区(地面装饰层面至吊顶面)最小高度为3m，地面、高架车站站台公共区(地面装饰层面至风雨棚底面)最小高度为2.6m。

表9.3.15-2车站各部位的最小高度(m)

名称	最小高度
		地下站厅公共区(地面装饰层面至吊顶面)	3
高架车站站厅公共区(地面装饰层面至梁底面)	2.6
		地下车站站台公共区(地面装饰层面至吊顶面)	3
地面、高架车站站台公共区(地面装饰层面至风雨棚底面)	2.6
		站台、站厅管理用房(地面装饰层面至吊顶面)	2.4
通道或天桥(地面装饰层面至吊顶面)	2.4
		公共区楼梯和自动扶梯(踏步面沿口至吊顶面)	2.3

根据规范可知，地铁车站站台信息应包括站台类型：岛式站台/ 侧式站台、站台长度、站台宽度等几何信息及其他非几何信息：面积、体积、材质装饰、分析属性等，以便后期信息的提取和使用。

步骤2，根据现有BIM标准如《建筑信息模型施工应用标准》、《建筑信息模型应用统一标准》、《建筑工程设计信息模型分类和编码标准》对BIM建筑结构构件模型创建的具体描述，将模型创建的基本原则、模型细度要求、模型命名原则作为建模标准。

设计建模基本原则：站台构件模型的类型和实际构件属性应保持一致。本站台的模型的创建应选择板类型构件建模。

模型细度要求：应达到设计深度，能够表达施工工法、能够实现工程量统计工作并满足BIM应用需求。包括站台的几何尺寸、材料信息、材质信息、物理性能、造价信息、设计变更等信息。

模型命名原则：命名宜包含项目、专业等信息，用汉字、拼音、英文字符、数字和连接符“-”组合表示。地铁车站站台的模型命名例如：站台-岛式站台-建筑/结构-现浇混凝土-C30。

步骤3，以当前较为成熟的Autodesk Revit设计软件为平台，使用微软公司发布的C#计算机编程语言开发智能计算机辅助设计系统，确定RevitAPI二次开发环境配置与接口设置，通过Visual Studio编写自动创建模型的功能函数；并设计接口对接数据库，读取步骤1中存入数据库的站台构件自身属性信息以及构件间的约束关系信息，实现符合自身属性信息以及约束关系信息的地铁车站站台构件初步模型自动生成，并开发定位功能，用户通过输入站台构件的定位坐标，实现站台构件初步模型的精确放置。

站台构件的自身属性包括：站台类型：岛式站台/侧式站台、站台长度、站台宽度等几何信息及其他非几何信息：面积、体积、材质装饰、分析属性；

站台构件间的约束关系信息包括：《地铁设计规范》GB50157-2013 中提到的公式(9.3.2-1)、(9.3.2-2)、(9.3.2-3)、(9.3.2-4)。

步骤4，将步骤2中确定的建模标准录入系统数据库中，针对步骤3中生成的站台构件参考模型，按照步骤2中提出的标准对其进行审查和完善，审查站台构件是否添加站台的尺寸信息、材料、材质、物理性能、造价和设计变更等信息，是否按照建模标准的格式命名，如：“站台-岛式站台-结构-现浇混凝土-C30”，如果不是，需修改站台模型以满足建模标准。

步骤5，对步骤4完善后的站台构件模型进行查看，包括站台的平面、立面、剖面及三维视图，确保符合行业规范和建模标准的规定。

本发明为一种基于BIM的地铁车站建筑结构构件智能设计方法，本方法通过将地铁车站建筑结构构件设计过程中涉及到的具体行业规范约束加入到BIM模型设计中，通过数据库技术，并开发智能计算机辅助设计系统，自动生成符合行业规范要求的地铁车站建筑结构构件模型，在提高构件设计效率和准确性的同时，为地铁车站各梁、板、柱、楼梯等建筑结构构件的整体布置方案自动化设计奠定理论基础，对于地铁行业设计方法与技术的革新具有重要的推动意义。

Claims (2)

1.一种基于BIM的地铁车站建筑结构构件智能设计方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1，对地铁车站建筑结构构件设计过程中所涉及的行业规范条文和规范图集进行归纳整理，得出设计过程中需要的构件自身属性信息以及构件间的约束关系信息，并存入数据库；

所述步骤1的具体过程如下：

步骤1.1，对地铁车站建筑结构构件设计过程中涉及的规范条文和规范图集中对构件的信息描述及构件与构件之间的关联关系信息进行筛选和提取；

步骤1.2，将步骤1.1提取的信息按照不同的实体类别、类型进行分类整理；

步骤1.3，将分类整理的实体类别、类型信息存入数据库中；

步骤2，确定建模标准；

所述步骤2的具体过程如下：

分析现有BIM建模标准中对地铁车站建筑结构构件或构件间的信息描述内容，再结合实际工程需要，确定建筑结构构件模型创建的基本原则、模型细度要求、模型命名原则这些三维信息模型建立标准；

步骤3，生成建筑结构初步模型；

所述步骤3的具体过程如下：

以基于BIM技术的设计软件为平台，设计接口对接数据库，读取步骤1中存入数据库的构件自身属性信息以及构件间的约束关系信息，自动生成符合自身属性信息以及约束关系信息的地铁车站建筑结构构件初步模型；设计定位功能，用户通过输入构件的定位坐标，实现建筑结构构件初步模型的精确放置；

步骤4，对于步骤3生成的地铁车站建筑结构构件初步模型，按照步骤2的建模标准约束对其进行审查与完善；

步骤5，对步骤4完善后的建筑结构构件模型进行查看，包括构件的平面、立面、剖面及三维视图，确保正确性。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的地铁车站建筑结构构件智能设计方法，其特征在于：所述步骤4的具体过程如下：

步骤4.1，将步骤2中确定的建模标准录入系统数据库中；

步骤4.2：针对步骤3中生成的建筑结构构件初步模型，按照步骤2中提出的建模标准约束对其进行审查，如果出现不一致，修改模型以满足建模标准。