關(guān)于港口工程中BIM技術(shù)的作用分析

張宇海

摘要：本文從BIM技術(shù)三大特性，可見(jiàn)性、參數(shù)化以及一體化出發(fā)，著重分析在復(fù)雜的港口工程設(shè)計(jì)與施工中，BIM技術(shù)如何發(fā)揮其巨大的作用以及在施工的不同階段的作用內(nèi)容，進(jìn)而探討B(tài)IM技術(shù)對(duì)港口工程中設(shè)計(jì)與施工產(chǎn)生的技術(shù)革新。

關(guān)鍵詞：港口;BIM;設(shè)計(jì)與施工

中圖分類(lèi)號(hào)：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）02-0206-02

1 BIM技術(shù)的發(fā)展

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，下文簡(jiǎn)稱(chēng)CAD）誕生于二十世紀(jì)60年代，隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和普及，在80年代得以迅速發(fā)展。已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造、航空航天、電子工業(yè)、建筑等工程設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用擺脫了傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法和生產(chǎn)模式的弊端和短板，起到了提高設(shè)計(jì)效率、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、縮短設(shè)計(jì)周期、加強(qiáng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化等作用，推動(dòng)了設(shè)計(jì)變革。

伴隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展和演化，建筑信息不再只包含地質(zhì)、水文、氣象、圖紙等初級(jí)信息，建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等直至建筑全壽命周期的新型建筑信息正在以幾何倍數(shù)的增長(zhǎng)，現(xiàn)有的CAD技術(shù)已經(jīng)無(wú)法承載新的數(shù)據(jù)特性發(fā)展，這也就促進(jìn)了建筑信息模型BIM技術(shù)的產(chǎn)生。與傳統(tǒng)的二維圖紙不同，BIM技術(shù)可以稱(chēng)為“三維”、“四維（空間+時(shí)間）”甚至是更多維度的設(shè)計(jì)。BIM技術(shù)從國(guó)外引入國(guó)內(nèi)應(yīng)用已有十多年時(shí)間，發(fā)展迅速且日臻成熟，極大地提高了我國(guó)的工程設(shè)計(jì)和建造的效率，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

BIM技術(shù)的核心是通過(guò)建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫(kù)。該信息庫(kù)不僅包括描述建筑物構(gòu)件的幾何信息、專(zhuān)業(yè)屬性、狀態(tài)信息，還包括非構(gòu)件對(duì)象（如空間、運(yùn)動(dòng)行為）的狀態(tài)信息，大大提高了建筑工程的信息集成化程度。不僅可在設(shè)計(jì)中應(yīng)用，還可應(yīng)用于建設(shè)工程項(xiàng)目的全壽命周期，在整個(gè)應(yīng)用過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)更新和豐富，為項(xiàng)目參與各方提供各種權(quán)限的工作平臺(tái)。全壽命周期結(jié)束后，數(shù)據(jù)庫(kù)可重復(fù)再利用于新的建設(shè)項(xiàng)目。

BIM核心建模軟件主要為國(guó)外Autodesk公司的Revit系統(tǒng)，Bentley公司的MicroStation軟件，Graphisoft公司的ArchiCAD軟件，如Revit系統(tǒng)，是我國(guó)建筑業(yè)BIM體系中使用最廣泛的系統(tǒng)之一。國(guó)內(nèi)的BIM系統(tǒng)一般為適應(yīng)中國(guó)技術(shù)環(huán)境進(jìn)行的基礎(chǔ)軟件的二次開(kāi)發(fā)成果。可按照建筑師和設(shè)計(jì)師的思考進(jìn)行直觀的設(shè)計(jì)，通過(guò)三維建模，將其在傳統(tǒng)的三視圖中的信息與數(shù)據(jù)整合至同一個(gè)模型中，使設(shè)計(jì)師能夠更加清晰地了解建筑的位置、標(biāo)高、水深、氣象等各類(lèi)相關(guān)信息，從而節(jié)約大量的圖紙修改、標(biāo)注時(shí)間等等，大幅提高了建筑設(shè)計(jì)階段的工作效率和準(zhǔn)確率。

2 BIM在港口工程設(shè)計(jì)階段的作用

BIM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的不斷充實(shí)完善，也為港口工程的建設(shè)提供全新的設(shè)計(jì)施工理念和視角。設(shè)計(jì)階段，CAD技術(shù)存在的許多問(wèn)題，例如數(shù)據(jù)標(biāo)注錯(cuò)誤問(wèn)題、設(shè)計(jì)效率較低等問(wèn)題，在BIM系統(tǒng)中可得到有效解決。設(shè)計(jì)初期，通過(guò)輸入設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行三維方式建模，涵蓋結(jié)構(gòu)、材質(zhì)及水、暖、電、油、通信等專(zhuān)業(yè)，使結(jié)構(gòu)建模與結(jié)構(gòu)建檔同步進(jìn)行，各專(zhuān)業(yè)協(xié)同工作，帶動(dòng)項(xiàng)目整體更新，提高設(shè)計(jì)效率與精確度，從而對(duì)施工環(huán)節(jié)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，減少施工誤差。

BIM在港口工程的設(shè)計(jì)階段的作用主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

2.1 BIM的可見(jiàn)性特性可簡(jiǎn)化工程設(shè)計(jì)

BIM模型的可見(jiàn)性即“所見(jiàn)即所得”，可大大簡(jiǎn)化工程設(shè)計(jì)。港口工程建設(shè)地質(zhì)錯(cuò)綜復(fù)雜，水文氣象各有不同，主體結(jié)構(gòu)或大部分結(jié)構(gòu)隱蔽于水下，能將BIM模型更好地融入到周?chē)沫h(huán)境中進(jìn)行真實(shí)還原，極大地實(shí)現(xiàn)港口工程與周?chē)ㄖ⒌匦蔚孛?、社?huì)環(huán)境的進(jìn)一步融合，發(fā)揮其最大的效益。

2.2 BIM的參數(shù)化特性可提高工程設(shè)計(jì)精確性

BIM的參數(shù)化特性，可使設(shè)計(jì)人員在模型建設(shè)中獲取更為豐富的數(shù)據(jù)與信息，彌補(bǔ)設(shè)計(jì)人員本身的局限性，全面提升設(shè)計(jì)精確性。BIM項(xiàng)目中點(diǎn)擊某一模型部位，即可獲得結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息，如標(biāo)高、性能、能耗等。船塢設(shè)計(jì)中，扶壁結(jié)構(gòu)立板、肋板和底板的結(jié)合處需分別設(shè)置不同規(guī)格削角，在三視圖中表達(dá)此類(lèi)信息時(shí)，易發(fā)生標(biāo)高或尺寸不一致的情況，采用CAD設(shè)計(jì)時(shí)，程序本身不能夠識(shí)別，只能通過(guò)人工校對(duì)審核來(lái)發(fā)現(xiàn)。BIM設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)通過(guò)三維建立，各項(xiàng)參數(shù)唯一可調(diào)，可直觀高效的避免問(wèn)題發(fā)生。

2.3 BIM的一體化特性可減少工程設(shè)計(jì)錯(cuò)誤

港口工程設(shè)計(jì)中，由于各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)師之間溝通不到位等原因產(chǎn)生的碰撞問(wèn)題，需要花費(fèi)大量精力物力、財(cái)力來(lái)解決。在CAD設(shè)計(jì)階段，此類(lèi)問(wèn)題只能在出現(xiàn)后進(jìn)行協(xié)調(diào)解決。BIM系統(tǒng)的一體化特性可在設(shè)計(jì)階段有效解決此類(lèi)問(wèn)題，大大節(jié)省時(shí)間和物質(zhì)成本。通過(guò)在水工建筑物建造前期統(tǒng)一建模，對(duì)各專(zhuān)業(yè)高程明確固化，在統(tǒng)一界面開(kāi)展設(shè)計(jì)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)解決碰撞問(wèn)題，在后續(xù)設(shè)計(jì)施工中均可進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

3 BIM在港口工程施工階段的作用

在港口工程的施工階段，BIM系統(tǒng)搭建起的可溝通的平臺(tái)，可方便施工企業(yè)理解設(shè)計(jì)方案，制定合理的施工方案，開(kāi)展方案優(yōu)化，進(jìn)度控制，成本控制，供應(yīng)鏈管理等一系列工作，提升項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量，降低成本，縮短工期。

3.1 BIM技術(shù)使可視化特性便于優(yōu)化施工方案

施工企業(yè)在方案優(yōu)化中，可通過(guò)BIM平臺(tái)提供的結(jié)構(gòu)信息，了解構(gòu)件受力情況、結(jié)構(gòu)采用的目的，讓施工人員能夠更好的理解設(shè)計(jì)意圖和設(shè)計(jì)思路，有效解決設(shè)計(jì)盲點(diǎn)，減少施工錯(cuò)誤及瑕疵，進(jìn)而提出自己的觀點(diǎn)以及改進(jìn)的相關(guān)措施。

BIM建立可視化模型加入時(shí)間元素后形成BIM 4D模型?？梢耘浜舷嚓P(guān)的BIM軟件進(jìn)行施工模擬。隨時(shí)隨地可以觀察施工計(jì)劃表與實(shí)際施工的進(jìn)展，如果有延誤的情況可以迅速查看問(wèn)題，立即尋找解決方法。通過(guò)BIM技術(shù)的施工模擬特性，再配合施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)射頻技術(shù)RFID，可以大幅降低施工安全問(wèn)題，提高施工質(zhì)量，減少返工等現(xiàn)象。

3.2 BIM技術(shù)參數(shù)化特性便于提高數(shù)據(jù)精確度

采用BIM技術(shù)可以更清楚施工細(xì)節(jié)，也可以更精準(zhǔn)計(jì)算出材料數(shù)量，只要核對(duì)結(jié)構(gòu)組件、材料位置和計(jì)算格式等參數(shù)，即可通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算，直接從模型中產(chǎn)生工程量，也不需要繁瑣的校對(duì)工作，大大提高了工程量的精準(zhǔn)度和工作效率。雖然在現(xiàn)有模型中，存在明細(xì)表中“凈量”與我國(guó)的工程清單規(guī)則不能夠完全吻合，但通過(guò)系統(tǒng)自身的“國(guó)內(nèi)化”，可逐步消除差異，達(dá)到國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 BIM技術(shù)一體化特性便于提高施工效率

BIM審閱軟件NavisWorks可以讀取檢視文件的3D模型及所有的屬性信息，包括意見(jiàn)標(biāo)注、碰撞檢查、視點(diǎn)儲(chǔ)存、模型剖分等內(nèi)容，使信息明晰化，事前進(jìn)行協(xié)調(diào)，在人為的錯(cuò)誤發(fā)生前，改正漏洞和錯(cuò)誤避免翻工，提高施工效率，為業(yè)主降低建造成本。如改造高樁碼頭項(xiàng)目中，利用已建立BIM模型進(jìn)行“三維虛擬碰撞”，模擬新舊樁基在水下碰撞情況，從而避免沖突，節(jié)約施工成本。

4 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)可對(duì)港口工程項(xiàng)目中的立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)等全壽命階段的工作進(jìn)行有效的管理。項(xiàng)目中涵蓋從前CAD圖紙中包含的各類(lèi)信息，并能夠?qū)⑦@些信息轉(zhuǎn)化為模型，更有利于施工方的施工、評(píng)估以及修改問(wèn)題。在設(shè)計(jì)階段，BIM系統(tǒng)憑借其可視化、參數(shù)化、一體化三個(gè)特性提高了港口工程的設(shè)計(jì)效率以及設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性;在施工階段，BIM系統(tǒng)憑借其優(yōu)化施工方案、提高數(shù)據(jù)精確度、提高施工效率的特點(diǎn)，對(duì)施工企業(yè)質(zhì)量控制、進(jìn)度控制、造價(jià)控制起到了很好的管理作用。從二維平面圖到三維立體模型，從多圖到一個(gè)模型，BIM作為建筑行業(yè)的重大技術(shù)革新，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于復(fù)雜多變的港口工程建設(shè)之中，能夠最大化的節(jié)約建造成本，提高建造效率。

住建部已在《建筑業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中明確提出“十三五”時(shí)期的主要任務(wù)之一是“加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)支撐，加快推進(jìn)建筑信息模型（BIM）技術(shù)在規(guī)劃、工程勘察設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)全過(guò)程的集成應(yīng)用，支持基于具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)三維圖形平臺(tái)的國(guó)產(chǎn)BIM軟件的研發(fā)和推廣使用。” 而隨著國(guó)家推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略的提出，代表著互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)建筑行業(yè)深度融合的BIM技術(shù)處在飛速發(fā)展當(dāng)中，隨著國(guó)產(chǎn)BIM軟件的不斷研發(fā)和完善，港口工程建設(shè)也將迎來(lái)更為廣闊的技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的輝煌前景。

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Analysis of the Role of BIM Technology in Port Engineering

ZHANG Yu-hai

（Haiphong Engineering Design Institute，Beijing? 100070）

Abstract：Based on the three characteristics of BIM technology， visibility， parameterization and integration， this paper focuses on how BIM technology can play its huge role and its role in different stages of construction in complex port engineering design and construction. BIM technology revolutionizes the design and construction of port engineering.

Key words：port; BIM; design and construction