■林晓瑜

（福建省湄洲湾港口发展中心斗尾港务站，泉州 362000）

建筑信息模型 （building information modeling）（简称BIM 技术）是以三维数字技术为基础，集成工程项目各相关信息的建筑数据模型。 从建筑的设计到施工所有信息均能在三维模型中体现，方便各方人员调用。 工程建设行业不同软件间信息不交换、不及时、不准确的信息孤岛问题是国内普遍存在的问题。 BIM 技术具有能为各专业间协作提供良好的技术支撑，有效解决各个系统之间的数据交互和业务集成问题的应用优势。 由于各专业间的三维模型信息是共享关联的，各专业可从模型上直接获得设计信息和相关视图，也能随时在平台上发布设计变更信息；同时设计人员可以设置模型信息的使用权限，保证专业设计的独立性，解决设计中不同专业间的沟通问题，有效提高设计进度和效率，使模型和信息可在建筑工程全生命期中持续传递和共享使用[1]。 在实际应用中，水运工程中已有不少项目不同程度地采用了BIM 技术作为工作手段，如武汉新港阳逻港区三作业区、洋山港四期工程、厦门港古雷港区古雷作业区南3# 泊位工程等， 取得了良好的应用效果。因此，本文利用Autodesk Revit 软件对某化工高桩码头工程结构进行三维模型搭建，以期丰富BIM 技术在水运工程中的应用参考。

1 BIM 的设计流程

BIM 在设计阶段的重点包括：（1）建立项目的实施标准体系，开展BIM 协同设计，建立各专业工作集；（2）利用协同平台综合总装后，推进工艺、电气、通信、给排水等专业工作集在此中心文件上进行多专业协同设计；（3）应用BIM 进行碰撞检查，防止设计错误传递到施工阶段造成不必要的造价提升及工期延误；（4）利用BIM 模型对设计方案进行展示和技术交底，对业主反馈更直观明朗[2](图1)。

图1 BIM 搭建流程

目前国内主流的BIM 软件工程设计有：Revit、Bentley、ArchiCAD、3DMax 等， 施工阶段BIM 软件有广联达、Navisworks、鲁班软件等，运维阶段BIM软件有WINSTONE 空间设施管理系统、ArchiBUS、Ecodomus[3]。 本文以湄洲湾港斗尾港区外走马埭作业区18-20# 泊位工程为例， 基于Revit 平台介绍BIM 的工程实用情况，为水运工程利用BIM 技术搭建提供参考。

2 项目概况

湄洲湾港斗尾港区外走马埭作业区18-20# 泊位，工程地处福建省泉州市惠安县，位于湄洲湾港斗尾港区外走马埭作业区1-8# 泊位工程西侧海域，建设3 个5000 t 级液体散货泊位及配套建设相应的配套设施。水工结构采用高桩梁板式结构。主要货种为油品、液体化工品，设计年通过能力192万t。本工程水位差大，设计高水位和设计低水位差值为6.38 m， 为解决船舶带缆问题， 方案考虑了双层系缆，下层系缆标高为7.20 m，高于设计高水位。 同时为了减小下层走道板的上浪和防滑，下层走道板外缘设置了档坎和铺设了防滑钢格板。 设计变更涉及桩基标准调整、增加混凝土垫层、调整装卸臂基础大小、 集污池与栈桥承台位置相撞进行调整等，对于专业协同设计要求极高，对于点、线为设计基本单位的二维设计而言，重复工作量大。

3 BIM 技术应用

3.1 结构模型创建

Revit 主要用于进行建筑信息建模， 所有的图纸、二维视图、三维视图以及明细表等都是同一个基本建筑模型的信息表现形式。 对于高桩码头，首先创建标准段水工模型，其他结构段可通过复制标准结构段快速创建，再进行局部差异修改，最终完成码头水工结构模型。 本工程先创建码头顶面高程后，通过建立桩位布置轴网，由下往上逐步添加桩基、桩帽、纵梁、横梁、面板等实体构建，配布相应的靠船构件和护弦等，具体如图2、3 所示。

图2 桩位及桩帽布置图

图3 梁框架三维图

3.2 Revit 通用族参数化设计

Revit 软件开发主要用于建筑行业， 适用水运行业相关的参数族不多，在创建BIM 模型时需要配套创建高桩码头相关族，参数化族是模型创建的基础。 高桩码头预制构件种类较多，本工程建立各构件初始族库，包括梁族、桩帽族及附属设施族等，对各构件采用参数化设计，同时赋予各构件相应材质。 为避免拼搭过程中出现错漏现象，也为后续工程量统计及造价服务，对每个构件族赋予唯一数字编码。 在BIM 后续建模过程中，通过载入族库相关族，快速搭建码头三维模型。

以纵梁为例，阐述纵梁族参数化创建过程：（1）在软件自带矩形梁族样板基础上进行纵梁参数化创建，根据纵梁常用形状建立各参照面，将尺寸标注进行参数化设置， 拉伸截面与参照面对齐锁定，族中嵌套牛腿参数设置边梁、中纵梁形状；（2）根据设计需求调整尺寸参数， 不同截面纵梁即可快速绘制，纵梁的参数化构建如图4 所示。 此外，本工程对橡胶护舷、 系船柱等码头附属设施进行简易绘制（图5），在施工运用中可以根据供货商提供的尺寸参数进一步细化构件结构，模型会自动更新各平立面视图，减少前期工作量。

图4 纵梁参数化构建

图5 橡胶护舷、系船柱构件

3.3 配筋

对主要构件进行配筋，根据不同钢筋型号、样式建立钢筋集，钢筋的弯钩样式、锚固长度均符合规范要求，并对钢筋集进行编号，软件自动生成钢筋明细表，桩帽结构配筋设计如图6 所示。后续可以进一步深化钢筋族应用，利用钢筋族嵌套结构各部件以提高设计效率。 后期现场施工可直接提取钢筋样式，实现从方案到设计再到施工全方位的质量把控[4]。

图6 桩帽三维配筋截面

3.4 碰撞检查

传统利用CAD 2D 绘图时需要叠加图纸手动发现冲突，花费大量的时间和成本，很多项目各要素之间的冲突不能尽早发现。 在施工过程中可能会基于不同原因进行设计变更，例如本项目在施工阶段发现泊位集污池与栈桥承台位置相撞，设计需要将集污池尺寸、位置及自吸泵、支墩和支架的位置进行调整，从而产生附带的浪费。 这一问题的产生是由于设计现有总平面布局缺乏可视化，对集污池及栈桥单独设计，施工图纸未全面显示连接处细节深度，造成集污池与栈桥承台之间的碰撞。

碰撞检查是BIM 技术的优势之一，可以通过碰撞检查解决此类冲突问题，提高设计在项目早期快速检测冲突和错误的能力，与传统的设计过程相比，能够显著的节约成本。 Revit 的碰撞检查仅能处理硬碰硬，Navisworks 的碰撞检查更全面，同时设计可以赋予碰撞定义参数。 本工程将Revit 生成的BIM模型导入Nevisworks 中，利用该软件的Clash Detective 模块进行撞桩检测，经过碰撞检查未发现碰撞点。 碰撞报告如图7 所示。

图7 桩基碰撞报告

3.5 成果输出

BIM 模型搭建完成后， 模型中所包含的各专业内容应符合交付内容和深度。 与传统CAD 2D绘图设计不同，Revit 在出图时可以根据设计需求直接完成剖面及平立面图，极大提升了出图效率，通过Revit 的模型渲染功能生成三维模型。模型如图8 所示。

图8 项目BIM 模型

4 结语

本文简要介绍了BIM 技术在建设工程的应用优势，以湄洲湾港某化工高桩码头为实例，应用BIM技术进行设计模型创建，得出主要结论如下：（1）BIM技术为各专业间协作提供了良好的技术支撑，解决了设计中不同专业间的沟通问题以提高设计进度和效率。 （2）Revit 软件开发主要用于建筑行业，适用水运行业相关的参数族不多，通过参数化族创建可以快速进行模型搭建。 （3）通过BIM 模型的碰撞检测模块能提高设计在项目早期快速检测冲突和错误的能力，最大限度减少设计和施工浪费。 （4）三维模型交付， 便于后期开展施工模拟和运营管理。后期可以将运营、维保所需要的信息与BIM 模型关联，实现高效的协同管理，为日后各专业的管理与维护提供依据[5]；在应对港口突发事件时，BIM 三维模型可替代传统二维图纸， 方便应急指挥更好地决策。