高樁碼頭BIM協同設計應用研究

劉 爽，王鑫玨，王洪剛

（中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300222）

引言

高樁碼頭工程設計是多專業并行的復雜工作，在傳統的二維設計過程中，需要花費大量的溝通與協調成本。通過運用BIM技術進行協同設計，將高樁碼頭工程設計的總體、工藝、水工、道堆、建筑、土建、水、暖、電、通信、控制等專業整合在一個文件內工作，多專業通過同一個平臺進行實時互動的信息協同，將會使設計更為高效。

1 工程背景

本文依托工程為北方某通用碼頭工程，設計內容涵蓋碼頭、堆場及輔建區三大部分，其中碼頭結構主要包括前方樁臺、后方樁臺、引橋和接岸結構四部分，堆場及輔建區內設置道路及多個建筑單體。為提高設計工作效率同時滿足數字化交付要求，項目在設計階段融入BIM技術，開展協同、高效的新型設計方式。

2 選取協同方法

本文選取的BIM協同設計平臺為Revit。Revit軟件提供了兩種協同方法：一種是基于工作集的協同方法，一種是基于鏈接模型的協同方法。建筑行業比較推崇單專業劃分工作集，多專業間鏈接的協同設計模式，此模式對于建筑行業單項目獨立單體少，單專業信息量大、設計任務重的實際情況的確是一種比較合理的解決辦法。但對于高樁碼頭工程來講，單項目獨立單體多，除水工結構設計專業，其余各專業雖占地面積較大，但密度相對較小，故該協同設計模式有較大的不適用性。

本文推薦的三維協同設計方法如下：對于建筑結構部分，各單體間采用鏈接模型的協同設計方式，單體內部采用多專業工作集的協同設計方式；對于碼頭主體結構部分，專業間采用工作集的協同方式，由于碼頭主體結構部分以水工結構專業為主，故可將水工結構專業內部工作集劃分與其他專業工作集劃分在一個工作集下完成。

3 模型拆分與組織

為提升BIM設計工作質量及效率，在設計工作開始之前，由項目經理對整個項目按照區域相對獨立、專業易于分割的原則進行模型拆分。對于本工程，可將模型拆分為地形、碼頭、堆場及輔建區四大部分，以地形模型為基礎模型，通過鏈接的方式將碼頭、堆場及輔建區模型鏈接到地形模型中形成整體模型。

對于碼頭、堆場及輔建區這三大部分，各部分所涉及到的建筑單體模型均按照鏈接的方式鏈接到基礎模型中，各建筑單體根據模型深度需要進行多專業工作集劃分。

圖1 模型拆分示意

4 中間資料的提送

根據本工程各專業屬性，可將其所處位置依次劃分為一級提資層（二維提資層）和二級提資層（可三維提資層）。

工藝和平面專業處于二維提資層，需要為其他各專業提供中間資料，同時二者之間存在相互提資的關系，平面專業還需接收水文專業的提資來確定總平面布置的最初方案。當接收到二維提資層的中間資料后，可三維提資層的部分專業（包括建筑、給排水、暖通、供電、通信、控制等）便可進行BIM設計，并將其設計成果作為中間資料，以三維模型的形式提資給設計鏈下游。由于各專業的部分中間資料（如荷載條件等）更適于二維提送，故不應將可三維提資層的提資方式完全局限于三維提資。同時需要指出的是，隨著項目的進行，工藝和平面專業的研究深度亦會有所提升，其部分中間資料成果亦應以三維模型的形式進行提資（比如工藝專業的大機設備，總體專業的地形模型）。此外，作為設計基礎資料，勘察專業也應以三維地質的形式提送中間資料給相關各專業。

水工結構和道堆專業作為中心文件層專業，位于設計鏈的最下游。首先，根據原始中心文件提資層（二維提資層）的提資建立起原始中心文件，在原始中心文件的基礎之上，根據二級提資層的中間資料開展BIM設計工作。三維模型層與二級提資層中各專業需交付的三維模型一起構成了整體BIM模型。

由于高樁碼頭設計中，各專業之間的提資往往是相互的，故原有的二維設計模式下，各專業中間資料的提交網非常復雜，而在BIM設計模式下，協同設計的優勢將會得到極大體現。二級提資層與三維模型層形成了典型的BIM協同設計模式，即可將三維模型層中的專業模型設置為中心文件，二級提資層中的各專業在同一個中心文件下進行協同設計，單點提資，這將會極大提升設計質量和效率。

圖2 各專業之間提資鏈

5 多專業協同設計

BIM設計工作以三維設計為核心，但并不能完全拋棄二維而進行，因為在某些條件下，二維設計模式較三維設計模式更具備優勢，故應采用二維設計與三維設計相結合的設計方式。為滿足不同設計階段的BIM設計模型交付要求，應分階段制定高樁碼頭BIM設計工作各專業交付內容及深度。

與二維設計模式相同，高樁碼頭BIM設計工作應以總體和工藝專業作為先行專業，首先繪制出總平面布置和工藝平面布置，據此開展其他專業的設計工作。初設、施工圖階段應根據總體、工藝、水暖電等上游專業更詳細的中間資料，對工可階段的模型進行深化設計，一方面建立起非標準異形構件對原有的標準構件族進行擴展，另一方面建立起護輪坎、欄桿、排水溝、門機預埋件等新的族構件，提升整體模型的精細度。

為了更直觀的指導BIM協同設計工作，根據本文所依托工程的實際情況，整理出模型組織關系如圖3，圖中各專業名稱及代碼見表1。

圖3 模型組織關系

表1 各專業名稱及代碼

圖3中紅框及紅色箭頭的內容為單個“中心文件—工作集”協同設計板塊的組成，其余單項之間通過鏈接的方式進行協同設計。除綜合樓外，所有建筑單體的設計專業僅為建筑。機械包括大機、流機，為工藝專業自建。建筑設計包含地坪。地形為總體專業自建，使用Civil 3D軟件進行建模，但該軟件不可進行協同設計工作，故需由總體、水工結構、道堆專業一起編輯地形模型，總體專業地形模型包含場地平整及港池挖泥，水工結構專業地形模型包含岸坡挖泥，道堆專業地形模型包含回填。

6 結語

本文依托北方某通用碼頭工程，基于Revit軟件開展高樁碼頭BIM協同設計工作，在選取協同方法、模型拆分與組織、中間資料提送、多專業協同設計及模型整合方面進行應用研究，為開展類似工程的BIM協同設計工作提供了參考，但在實際操作中，應根據項目的實際情況、設計需求適時選取或調整，從而達到設計人員高效協作，設計成果高度集成共享的工作目標，保證數據傳遞的關聯性、及時性和一致性。