高铁站前广场场地设计中的BIM应用

2021年7月15日
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高铁站前广场场地设计中的BIM应用

高铁站前广场不同于普通城市广场,它肩负着城市对外联系的重任,起着城际交通与城市交通转化的作用,是城市融入区域发展的重要纽带,是城市经济发展的重要一环

高铁站前广场场地设计是在满足基地现状条件和相关的法规、规范基础上,通过设计使场地中建筑、交通系统、室外设施、绿化景园、工程系统等要素和谐,同时遵循“交通优先”“高效节能节地节资”“美观协调”等原则。

设计中的难点主要集中在现状条件和设计内容的有机结合、内外交通流线的有序布置、外部限制条件的对接等方面。通过BIM技术可以有助于解决以上问题,且能够提高现状资料数据准确性和完整性、提高设计方案的直观程度,从而完善设计过程,帮助业主做出合理决策,加快项目进度。

晋城东站站前广场工程总用地323 798 ㎡,由城市主干道丹河快线分为东、西两个地块,东侧地块总用地148 540 ㎡,主要建设兼容客运枢纽功能的高铁站前广场;西侧地块总用地175 258 ㎡,主要建设文化景观公园48 184 ㎡;配套建设9 条道路,一座快速进站通道桥梁。项目总概算5. 48 亿元。

高铁站前广场场地设计中的BIM应用

晋城东站站前广场东侧地块总平面布置及流线

高铁站前广场场地设计中的BIM应用

 案例分析

基于晋城东站站前广场工程,简要分析BIM在高铁站前广场场地设计中的应用方法。

现状资料数字化还原

高铁站前广场项目多位于城市建城区边缘,普遍存在地形图和相关资料陈旧或不完整问题,不能满足场地设计和拆迁量统计要求,进而影响投资估算和概算。如果进行常规测量工作,会显著增加项目初期的投入和工作周期,在某些项目中外业任务还会间接增加征拆难度。借助日渐成熟的无人机倾斜摄影技术,能够实现在数日(ContextCapture工作流)甚至数小时(大疆智图工作流)内对场地和周边区域实现数字化还原,为场地留下“快照”。如同网页“快照”可以作为线上交易的凭证,该成果也可以作为拆迁统计的基础资料。设计单位也可以将其作为比地形图和现状照片更加直观和高效的设计输入数据。

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水东村原貌实景模型(局部)

晋城东站站前广场西南部水东村原貌模型是设计人员使用大疆精灵4无人机,通过DJI GS Pro控制软件拍摄的倾斜摄影图像经ContextCapture 计算生成,文件格式为3SM,文件大小660 MB,模型精度0. 048 m ~ 0. 065 m。

地形分析

在ContextCapture 和大疆智图等实景建模软件中,均可以根据倾斜摄影图反向生成场地DEM文件,再通过GIS平台或BIM参数化设计软件(如Dynamo)快速便捷的对场地进行多项分析和方案推导。

1)基于高程数据对DEM模型进行色谱染色,可以直观了解场地与周边地块高程分布情况,对场地设计标高的确定有一定帮助。

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晋城东站站前广场及周边地形分析

2)亦可利用GIS 平台中的坡度坡向分析功能或Dynamo中的斜率判断算法查看场地坡度分布情况和流水方向,帮助设计人确定合理的道路坡度和场地排水路线。

3)在站前广场规划设计时还应考虑广场主要节点的视线、视野问题。将场地实景模型加载到BIM可视化软件中可以模拟这些节点的人视点场景,以判断广场各部的朝向和布局是否会对旅客产生压抑、单调、逼仄、杂乱、拥挤等负面空间感受。

立体交通设计

站前广场设计遵循“交通优先原则”,广场的交通疏解能力直接决定了广场设计的合理性。在晋城东站站前广场交通流线设计时,首先将流线进行了统计和分类。按照交通工具分为公交车、旅游大巴、出租车、社会车、非机动车、步行等;按照流线目的分为进站乘车流线、出站换乘流线、市域换乘流线、穿越流线、工作人员流线等。

在分类基础上,根据流线的特性和重要程度在平面图上进行布置,此时将产生多处车流与车流、车流与人流的交叉。解决流线交叉的原则为:

1)保证主要流线人车分流;

2)优先保证进站流线效率;

3)缩短步行流线长度;

4)保证应急通道净高。

高铁站前广场场地设计中的BIM应用

站前广场主要交通流线示意图

通过传统二维设计方式解决此类问题时,很难同时兼顾平面位置、道路坡度、桥下净空要求,往往需要建筑专业拿出方案,再由桥梁和结构专业核实最终标高。在不利情况下往往需要多轮重复验证。在晋城东站站前广场立体交通方案设计中,有一处地库出入口、消防车道、快速进站桥梁、人行道四者交汇的重要节点,设计人利用Revit建立了该节点“建筑低LOD模型+ 地形高LOD模型+ 桥梁上部高LOD模型”的混合精度模型。再利用Revit参数报告机制实时显示路面坡度、桥下净高等数据。最后在三维视图中通过“移动、拉伸、输入参数”等简单操作进行立体交通布置,在较短时间找到了同时兼顾桥梁结构、道路坡度、路面排水、消防车道净高等要求的合理方案。对比传统“试错式”的设计方法,该方式并未增加设计人员工作量。

高铁站前广场场地设计中的BIM应用

重要节点立体交通方案分析

竖向设计

土方工程量计算和优化是竖向设计中的重要内容。在方案设计阶段,传统的土方工程量计算方法有方格网法、断面法、散点法等,但这些方法均存在工作量大或误差大的问题。而在Revit等BIM软件中,可以轻松实现设计前后地形体积差的计算,且可以将此数值作为监控的对象,在设计调整过程中实时显示变化。如果将挖方、回填、放坡、清表等土方工程分项建模,再将土质、密实度等对土方量的影响因素以系数方式列入计算,即可最大限度保证土方工程量计算的准确性,进而为土方平衡设计提供准确依据。

停车场、硬质铺地、内部道路的竖向设计直接影响广场与站房、城市道路、周边场地的对接,是站前广场项目方案阶段就要明确的内容。借助BIM技术,可以快速对设计各部控制点进行标高调整,同时通过三维可视化的方式方便地进行验证和优化。

节中的方法在GIS平台中进行标高分布、坡度分布、水流路径和视线的分析,使设计方案更加合理。

技术指标与设计方案联动

高铁站前广场工程对城市发展和资源开发影响较大,因此面向城市规划部门、自然资源管理部门、住建管理部门的方案调整和方案汇报极为频繁。在这类汇报中必须保证相关技术指标的准确,这些指标主要包括用地面积、建筑面积、绿化面积、容积率、绿化率、各类车辆停车位数量、投资估算等。

基于BIM 技术的场地设计无需在每次方案调整后都手动更新各项指标,因为以上所有指标都可通过Revit中明细表功能保持与模型和图纸的实时同步。这项应用既减少了重复工作量,又保证了指标数据的准确性和真实性,在设计过程中还可以及时反映设计调整带来的各项变化。

综合管线设计

虽然目前多数站前广场项目设备和管线并不复杂,但是随着“站城一体化”理念的迅速推广,商业综合体、住宅、大型娱乐设施等都将逐渐进驻站前广场。届时,无论是室内管线的综合排布还是室外管网的协同设计都将成为站前广场项目的难点。BIM技术借助碰撞检测、设备族库等功能已经在无数知名项目的综合管线设计中大显身手,相信在未来的高铁站前广场设计中它仍然会发挥重要作用。

方案效果展示

作为城市对外联系的窗口,高铁站前广场预期效果的高质量呈现非常必要。随着BIM三维可视化技术的迅速发展在Autodesk工作流中产生了Fuzor,Lumion 等能够与设计工作实时同步的渲染软件,无需繁琐的材质、灯光设置即可让设计成果表现产生质的飞跃。而Bentley 工作流中基于Microstation 平台的所有软件,包括LumenRT动画制作软件,在近期均加入了实时读取3SM格式实景模型的功能。3SM格式文件是一种由ContextCapture生成的、可以承载海量实景模式数据的、具有瓦片数据结构的独立文件。通过它,Bentley工作流实现了从航测到设计成果展示全设计流程中倾斜摄影数据的无损传递,大幅提高了设计输入数据的准确性和设计成果输出的直观性。

高铁站前广场场地设计中的BIM应用

LumenRT中BIM模型与实景模型的结合

高铁站前广场规划设计相比于常规城市广场要求更高,设计难度更大,本文通过对实际项目中BIM及其相关技术应用的总结分析,证明了BIM技术在此类项目场地设计中能够起到简化设计流程,提高设计效率和成果质量的作用,为设计工作提供了全新的思路和技术手段。

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