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BIM正向设计是铁路设计企业进行数字化转型、开展信息化建设的重要抓手，有限元计算交互、正向出图、设计校审是BIM正向设计的重、难点。在铁路站房BIM正向设计中，由于其专业多、接口复杂，配合难度远大于民用建筑，有必要开展专业协同及设计流程的研究。依托凌海南站站房工程，进行BIM正向设计及应用探索，针对多专业协同设计、结构有限元计算、暖通负荷及水力计算、BIM正向出图、设计校审、工程量统计、管线综合及协同开洞、可视化应用等，提出铁路站房BIM正向设计解决方案。该应用可为相关铁路站房项目的BIM正向设计提供参考。
近年来，在铁路BIM联盟组织推动下，铁路BIM标准规范体系逐步完善，BIM技术在铁路站房工程中的应用逐渐深入。BIM技术不仅在铁路工程领域取得了较多应用成果,还依托铁路、城市轨道交通项目进行了正向设计及应用;另外，在铁路站房工程中，也在正向设计、辅助设计等方面取得了突破。但是，基于铁路站房多专业BIM协同设计及正向出图的研究较少，如何基于站房设计流程，开展多专业协同设计、专业计算、正向出图，成为现阶段BIM正向设计的研究重点。
铁路站房BIM正向设计主要存在专业计算交互难、模型到图纸转化难、站房专业构件库缺乏、建模效率低、缺乏三维设计流程、BIM校审困难、模型信息利用率低等问题。依托凌海南站站房工程，基于站房专业接口复杂、幕墙屋面交接处理困难、公共空间净空要求高等特点，进行多专业BIM正向设计研究及应用。
新建朝阳—秦沈高铁凌海南站铁路联络线位于辽宁省朝阳市和锦州市境内，新建正线线路长度105.647km,新建正线右线绕行2段，线路长度
10.566km。凌海南站站场规模为2台7线，为线侧平式站房，站台尺寸(550×12×1.25)m,设2座8m宽旅客天桥。凌海南站站房工程总建筑面积20165m²,其中站房面积4498m²(见图1)。
BIM标准是保证信息模型在工程全生命周期内信息有效传递的前提。在BIM设计过程中，应严格执行BIM标准，部分BIM标准执行应固化到样板、族、BIM二次开发上，提升建模及出图效率。在凌海南站站房工程的实施策划阶段，依据铁路站房企业级BIM标准，结合项目特点，制定并形成《施工图阶段BIM正向设计实施策划》《施工图阶段设计统一技术标准》《施工图阶段BIM建模及交付标准》,用于指导项目的顺利实施。
兼顾硬件设施能力、专业配合模式、提资版本记录、专业内协同等需求，提出基于Revit的混合协同设计模式，即采用“文件链接+结构中心文件工作集”的协同设计方法(见图2)。专业内采用中心文件工作集、专业间采用文件链接方式进行协同，实现专业间上下序提资、接口配合及正向设计出图，满足不同提资版本的记录要求和里程碑节点要求。
相对于传统二维设计流程，BIM正向设计流程在专业配合、提资管理、节点时间分配等方面区别较大，该设计方式由二维到三维的转变，使项目设计由以结果为导向变为以过程为导向。基于Revit图模一致机制以及单专业三维设计流程，制定基于Revit的专业间协同设计流程(见图3)。以建筑模型为基准，建筑完成模型及平立剖提资，根据专业提资模型进行细部设计、性能设计，添加构件属性及构造选型。结构依据空间定位及轴网尺寸，构建梁柱构件、荷载布置及结构计算。机电提取房间、空间属性，布置设备、管线连接，进行负荷、水力计算。针对幕墙、内装等专项，制定专项设计流程(见图4),实现设备末端配合、碰撞检测、预埋件配合等。
Revit平台的几何模型与结构有限元分析软件之间的数据交互是结构BIM正向设计的难点。通过测试及多方案比选，打通YJK、MIDAS、3D3S等结构有限元分析计算软件的数据实时交互，有效突破了Revit在结构专业应用的数据孤岛，实现有限元分析计算软件与Revit模型的信息实时共享，可以无损传递配筋信息、荷载信息、弯矩剪力等计算受力信息，解决了结构专业正向设计的计算难题(见图5)。
利用Revit图模联动、信息唯一等优势，实现有限元计算模型与Revit的实时交互，可局部增量更新模型截面尺寸及定位、配筋信息等，进而实时调整结构施工图及工程量，实现结构正向设计的智能化。
基于建筑提资模型，读取建筑模型房间信息；通过设置空间类型，生成空间后导出XML文件；利用鸿业负荷计算软件，导入Revit的XML文件；计算房间负荷后，将计算结果及设计信息返回Revit,用于布置设备及管道；读取暖通机电模型进行水力计算，优化设备及管道尺寸，生成计算书及系统图；利用Revit模型信息，实现与负荷计算软件的数据交互及信息联动，提升设计效率和设计质量。
目前，二维图纸仍为法定交付物，BIM正向出图也是BIM正向设计的重、难点。利用BIM图模联动优势，实现正向设计出图，图纸大部分通过Revit完成后导出CAD,满足施工图设计精度要求。出图方式包括3个部分：(1)封面、说明、目录等，通过标准设计样板应用实现；(2)平面、立面、剖面、节点大样等，通过模型剖切后添加标注完成；(3)部分构件详图，通过图模联动及参数化开发实现，减少二维绘制工作量。
目前，建筑专业可在Revit中完成封面、设计说明、防火分区图、平面图、立面图、剖面图、墙剖节点、卫生间大样、楼梯等部分内容(见图6);对于变电所详图等内容，因建模性价比较低，建议在CAD中完成。结构专业可在Revit中完成封面、设计说明、基础、梁板柱平法施工图、楼梯、网架等；钢结构节点等较复杂的节点详图，建议通过模型剖切生成，详图标注在CAD中完成。
暖通和给排水专业可在Revit中完成封面、设计说明、设备表、平面图、详图等(见图7);暖通系统图也可在Revit中生成，但目前此部分图纸需要较多的后续深化，建议采用Revit+CAD方式完成。
遵循传统设计的复审核设计校审流程，制定基于BIM的设计校审流程。开发适用于设计校审的参数化表单(见图8),完成专业设计和图纸表达的校审；通过可视化的云线圈注，记录复审核意见及设计回复，实现校审闭环管理。
依据BIM标准细化构件的非几何信息，内置专业规范条文，开发部分规范条文智能化校审，大幅提升审核效率，有效控制设计图纸质量。
基于Revit明细表功能，实现建筑主体、门窗、结构钢筋、模板、机电设备、管线、装饰装修、幕墙等主要工程量的实时统计(见图9),解决了传统设计中工程投资分析与设计图纸脱节的状态。同时，工程量统计还实现了对设计方案的投资比选，优化了设计方案，实现了实时、精确的工程量统计及投资控制。
以数据为核心，将平法施工图中的梁柱配筋在BIM模型中进行三维展示，并与图纸进行实时联动，实现图纸中配筋信息的修改，实时联动三维钢筋模型的调整(见图10)。
制定综合管线设计标准化流程，通过3轮管线综合及碰撞检测，辅以吊顶净高分析，实现建筑净高优化。铁路站房涉及专业及接口较多，在专业配合、接口校核等过程中，利用Navisworks整合模型数据进行碰撞检测，发现建模重复项、专业间不一致、接口碰撞等多项设计问题，生成碰撞检测报告，大幅减少专业内、专业间的差错漏碰。例如，通过碰撞检测发现暖通风管、结构梁、吊顶冲突，通过调整梁截面、风管尺寸及风口高度，优化吊顶高度，最终形成合理可行的设计方案(见图11),将接口复杂问题解决在设计阶段，避免后期现场变更。
制定洞口提资的三维设计流程，区分结构洞口与砌体墙洞口，细化提资、反馈流程机制，利用模型信息传递实现协同开洞，生成开洞布置图及预留预埋图。
利用BIM模型的三维可视化属性，建立企业级标准化材质库，通过调用材质库给构件添加材质属性，实时渲染生成的效果图在工作汇报中得到认可(见图12)。
依托凌海南站站房工程项目BIM正向设计实践，主要取得了以下应用成果： (1)通过BIM三维建模，减少专业间信息沟通不对等，提升沟通效率； (2)通过BIM协同设计，解决专业间配合难题，对幕墙与金属屋面接口等复杂部位的处理更加完善； (3)基于图模一致，减少专业内、专业间图纸的差错漏碰，进而减少现场实施过程中的变更； (4)基于模型数据化，实现设计方案比选、有限元计算、性能化设计等； (5)通过BIM精细化建模，优化管线及净高，助力幕墙、精装修方案的顺利实施； (6)基于图模联动，降低图纸修改难度，实现模型、图纸、工程量的联动修改，设计信息向全生命周期传递。 BIM正向设计模式是整个建筑设计过程的流程再造与优化升级，在凌海南站站房工程项目实践中，建立数据共享、流程协同的机制，打破了BIM软件与计算软件的壁垒，打通了建筑、结构、暖通等多专业正向设计的技术路线，形成从建模、协同、计算、提资、出图、校审、工程量统计、可视化应用的全过程解决方案，为BIM正向设计在铁路站房的推广及数字化建设提供了技术支撑与实践经验。 内容来源： 中国铁路设计集团有限公司建筑设计研究院. 翁凯，陶然，朱纯瑶，张宇涵，王勇.凌海南站站房工程BIM正向设计及应用[J].铁路技术创新.
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