丰台综合交通枢纽采用双层车场高速普速重叠立体化的布局形式，在车场布局、建筑功能流线组织、空间设计、结构体系设计、机电系统设计等方面极大地增加了复杂性和难度。通过发挥BIM技术在多专业协同设计和可视化设计方面的优势，在项目设计中采用了伴随式正向辅助设计模式。介绍项目BIM正向辅助设计的主要成果：全专业BIM信息模型、站房配套工程接口设计及校核、公共空间及复杂部位协同设计、隐蔽空间正向设计、机电系统规划及三维综合管线设计、模型碰撞检测及设计优化、施工配合及深化设计等。丰台综合交通枢纽有针对性地应用BIM正向辅助设计，高效解决二维设计环境下难以全方位协调的重难点问题，为项目 建设保驾护航，可为超大型复杂枢纽工程设计阶段的BIM设计应用提供借鉴。
丰台综合交通枢纽采用双层车场高速普速重叠立体化的布局形式，在车场布局、建筑功能流线组织、空间设计、结构体系设计、机电系统设计等方面极大地增加了复杂性和难度。通过发挥BIM技术在多专业协同设计和可视化设计方面的优势，在项目设计中采用了伴随式正向辅助设计模式。介绍项目BIM正向辅助设计的主要成果：全专业BIM信息模型、站房配套工程接口设计及校核、公共空间及复杂部位协同设计、隐蔽空间正向设计、机电系统规划及三维综合管线设计、模型碰撞检测及设计优化、施工配合及深化设计等。丰台综合交通枢纽有针对性地应用BIM正向辅助设计，高效解决二维设计环境下难以全方位协调的重难点问题，为项目 建设保驾护航，可为超大型复杂枢纽工程设计阶段的BIM设计应用提供借鉴。
丰台综合交通枢纽（简称丰台枢纽）是我国高铁建设的一项创新性工程，是国内首创双层车场高速普速重叠立体化综合交通枢纽，在车场布局、建筑功能流线组织、空间设计、结构体系设计、机电系统设计等方面都具有开创性。项目位于北京丰台区，市政接驳设施交错复杂，多项枢纽配套工程同步设计及施工，对结构体系设计、机电系统组织设计等带来了极大挑战。利用BIM信息化技术进行设计、建造与管理是提高新时代枢纽建设水准的重要手段。项目设计中传承以往项目的BIM应用经验，采用了伴随式正向辅助设计模式，充分发挥BIM技术优势，在协同环境下高效解决了多项设计重难点问题，并为施工和运维阶段提供准确的基础模型，探索了大型综合交通枢纽在设计阶段BIM应用的可行方法。
丰台枢纽位于北京市西南三环与四环之间，建筑面积 39.88 万 m2，为了集约化利用土地，采用高普重叠双层车场的布局形式。建成后将承接京广、京港台、京沪高铁，京九、京原、丰沙铁路及市郊铁路客运作业。在枢纽内设计地铁、公交、出租、社会车辆等市政交通的接驳换乘，实现铁路客流与市政交通的互通及疏解。丰台枢纽地上4层，地下3层，局部设有夹层。其中，普速车场位于地面层，高速车场位于23 m标高层， 地下二、三层分别为地铁10号和16号线（见图1）。
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。
在以往的大型枢纽项目中，BIM设计通常滞后于二维设计，BIM应用以综合管线设计、渲染展示、施工模拟等设计深化应用为主，在设计过程中介入的深度有限，很难充分发挥BIM的价值。项目基于对BIM技术在设计阶段应用成熟度和效率的客观分析，确定了BIM 应用的目标和应用方法。
在施工图阶段，充分发挥BIM技术在多专业协同设计和可视化设计方面的优势，进行BIM正向辅助设 计，高效解决二维设计环境下难以全方位协调的重难 点问题。BIM正向辅助设计主要应用目标见图2。
项目在施工图设计阶段进行全专业BIM伴随式正向辅助设计，由项目总体统筹进行BIM应用整体策划、规范应用组织。
（1）BIM应用由BIM负责人统一协调组织，由各专业负责人对BIM设计成果的准确性负责。
（2）BIM设计模型由各专业设计人员与BIM建模人员配合完成，利用BIM模型进行多专业协同配合、三维综合管线设计等工作。
（3）复杂部位、隐蔽空间设计中BIM先行，在三维环境下确定技术方案，在二维环境下进行设计深化出图。
（4）利用BIM模型进行各专业设计校核，对发现问题进行整理反馈，由专业负责人确定调整方案并进行设计调整，形成整改闭环记录
。
项目依据 《铁路工程信息模型分类和编码标准》《铁路工程信息模型数据存储标准》《建筑工程信息模型交付精度标准》及《建筑信息模型应用统一标准》，结合项目需求、特点，制定项目级BIM实施标准，建立了丰台枢纽《BIM技术应用统一标准》。标准中对丰台枢纽BIM的应用目标、工作组组织模式、工作范围、文件命名规则、模型深度等级进行了明确的规定。同时建立了各类文件样板用于规范建模、设计配合及综合管线出图。
项目BIM正向辅助设计由各专业BIM工程师与设计师共同完成。BIM工程师依据二维初步设计批复成果 建立全专业基础模型，并以此为基础进行施工图阶段的设计校核及协同配合。随着施工图设计的不断深入，设计人员全程参与模型校核及图纸调整，实现BIM设计与二维设计同步更新。丰台枢纽及周边设施土建整体模型见图3，丰台枢纽机电系统整体模型见图4。
丰台枢纽建设包含多项工程，枢纽站房作为主体工程与铁路行包库、新建地铁16号线、市政高架桥、下穿道路框涵等多项工程同步设计，涉及多处共建工程及交叉部位。设计过程中联合多家设计单位利用BIM模型进行相关工程的配合设计，进行不同工程之间的设计界面、标高设计校核。新建16号线在地下三层东西向横穿站房下方，地铁与国铁重叠面积21232平方米，与站房同期建设且共柱，通过多轮BIM设计方案比选，确定站房与地铁共建钢 管柱及混凝土柱90根。站房行包通道与普速站台、市政出租车道及既有地铁10号线形成上跨下穿关系（见图 5）。与结构基础形成复杂的交叉关系，通过BIM模型校核，准确确定了行包坡道定位及交叉部位的结构基础标高（见图6）。
项目中BIM正向辅助设计对于重难点空间协同设计及空间优化的效果非常显著，利用BIM模型全面真实地表达建筑空间、结构构件与机电系统之间的空间关系，进行设计方案的比选、推敲，形成最优化的综合协调方案，有效提高了设计的质量和效率。
（1）候车大厅的吊顶方案
候车大厅位于高速普速车场中间，受到高速车场线路爬升坡度限制，高速车场站台标高为23.00m，高速站台及轨道层占空5.80m，候车大厅梁下净高仅7.20m，层高过低。为了减少大空间的压抑感，对吊顶进行了18处局部抬高并利用光导管引入自然光（见图7）。为了实现吊顶层次，对机电管线的路由组织及精细配合要求极高，通过BIM模型进行协同配合，通过多方案比选，优化管线排布，合理确定吊顶造型定位，达到最优空间效果。并根据BIM设计成果完成精装修施工图纸设计（见图8）
。
地面进站厅迎面长138m，为玻璃与陶板组合式幕墙，利用陶板幕墙后部空间作为设备管廊，幕墙后部的综合管线和结构桁架设计是制约幕墙整体效果的双重因素。在BIM正向设计的应用下，幕墙实体部分高度由6.5m优化至5.0m，有效提升了空间的整体效果（见图9）。利用BIM模型成果完成了机电及结构桁架设计图纸（见图10）。
BIM正向辅助设计对于传统二维图纸很难全面表达的隐蔽空间、复杂部位的配合设计也发挥了举足轻重的作用。项目地下排水涵路径选择、气力垃圾系统路径设计、中空站台等隐蔽空间的设计都是直接在BIM模型中进行设计工作，实现隐蔽空间、复杂问题多专业三维协同设计，并依据BIM设计成果进行二维图纸深化设计。
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）。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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）。
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。
丰台综合交通
枢纽项目通过
BIM
正向辅助设计的
应用，切实提高了设计的质量和效率，通过对项目
BIM
组织模式、应用流程、建模标准、应用点选取等方面
的总结分析，可以为综合交通枢纽项目的
BIM
应用提
供参考和借鉴。
由于目前
BIM
技术在综合交通枢纽中
的应用还处于探索
阶段，无法实现全面的正向设计，
但是在技术发展过渡阶段，这种正向辅助设计的应用
模式有很积极的意义。
为了更好地实现 BIM 技术的推广和应用，还应该建立健全BIM管理审查流程、建立BIM设计标准、建立标准构件族库、完善BIM设计环境、加强BIM技术培训等工作，进一步规范BIM技术的应用，通过不断的研发，解决阻碍BIM正向设计的一些关键难题，不断提高正向设计的实现程
度。
内容来源：
铁路BIM联盟成员单位——中国铁路设计集团有限公司
朱纯瑶.
丰台综合交通枢纽BIM正向辅助设计应用 [J].铁路技术创新.
