高樁碼頭BIM協(xié)同設(shè)計應(yīng)用研究

劉 爽，王鑫玨，王洪剛

（中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，天津 300222）

引言

高樁碼頭工程設(shè)計是多專業(yè)并行的復(fù)雜工作，在傳統(tǒng)的二維設(shè)計過程中，需要花費大量的溝通與協(xié)調(diào)成本。通過運用BIM技術(shù)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計，將高樁碼頭工程設(shè)計的總體、工藝、水工、道堆、建筑、土建、水、暖、電、通信、控制等專業(yè)整合在一個文件內(nèi)工作，多專業(yè)通過同一個平臺進(jìn)行實時互動的信息協(xié)同，將會使設(shè)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(shè)計內(nèi)容涵蓋碼頭、堆場及輔建區(qū)三大部分，其中碼頭結(jié)構(gòu)主要包括前方樁臺、后方樁臺、引橋和接岸結(jié)構(gòu)四部分，堆場及輔建區(qū)內(nèi)設(shè)置道路及多個建筑單體。為提高設(shè)計工作效率同時滿足數(shù)字化交付要求，項目在設(shè)計階段融入BIM技術(shù)，開展協(xié)同、高效的新型設(shè)計方式。

2 選取協(xié)同方法

本文選取的BIM協(xié)同設(shè)計平臺為Revit。Revit軟件提供了兩種協(xié)同方法：一種是基于工作集的協(xié)同方法，一種是基于鏈接模型的協(xié)同方法。建筑行業(yè)比較推崇單專業(yè)劃分工作集，多專業(yè)間鏈接的協(xié)同設(shè)計模式，此模式對于建筑行業(yè)單項目獨立單體少，單專業(yè)信息量大、設(shè)計任務(wù)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(jié)構(gòu)設(shè)計專業(yè)，其余各專業(yè)雖占地面積較大，但密度相對較小，故該協(xié)同設(shè)計模式有較大的不適用性。

本文推薦的三維協(xié)同設(shè)計方法如下：對于建筑結(jié)構(gòu)部分，各單體間采用鏈接模型的協(xié)同設(shè)計方式，單體內(nèi)部采用多專業(yè)工作集的協(xié)同設(shè)計方式；對于碼頭主體結(jié)構(gòu)部分，專業(yè)間采用工作集的協(xié)同方式，由于碼頭主體結(jié)構(gòu)部分以水工結(jié)構(gòu)專業(yè)為主，故可將水工結(jié)構(gòu)專業(yè)內(nèi)部工作集劃分與其他專業(yè)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(shè)計工作質(zhì)量及效率，在設(shè)計工作開始之前，由項目經(jīng)理對整個項目按照區(qū)域相對獨立、專業(yè)易于分割的原則進(jìn)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(qū)四大部分，以地形模型為基礎(chǔ)模型，通過鏈接的方式將碼頭、堆場及輔建區(qū)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(qū)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(chǔ)模型中，各建筑單體根據(jù)模型深度需要進(jìn)行多專業(yè)工作集劃分。

圖1 模型拆分示意

4 中間資料的提送

根據(jù)本工程各專業(yè)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(yè)處于二維提資層，需要為其他各專業(yè)提供中間資料，同時二者之間存在相互提資的關(guān)系，平面專業(yè)還需接收水文專業(yè)的提資來確定總平面布置的最初方案。當(dāng)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(yè)（包括建筑、給排水、暖通、供電、通信、控制等）便可進(jìn)行BIM設(shè)計，并將其設(shè)計成果作為中間資料，以三維模型的形式提資給設(shè)計鏈下游。由于各專業(yè)的部分中間資料（如荷載條件等）更適于二維提送，故不應(yīng)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(jìn)行，工藝和平面專業(yè)的研究深度亦會有所提升，其部分中間資料成果亦應(yīng)以三維模型的形式進(jìn)行提資（比如工藝專業(yè)的大機(jī)設(shè)備，總體專業(yè)的地形模型）。此外，作為設(shè)計基礎(chǔ)資料，勘察專業(yè)也應(yīng)以三維地質(zhì)的形式提送中間資料給相關(guān)各專業(yè)。

水工結(jié)構(gòu)和道堆專業(yè)作為中心文件層專業(yè)，位于設(shè)計鏈的最下游。首先，根據(jù)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(chǔ)之上，根據(jù)二級提資層的中間資料開展BIM設(shè)計工作。三維模型層與二級提資層中各專業(yè)需交付的三維模型一起構(gòu)成了整體BIM模型。

由于高樁碼頭設(shè)計中，各專業(yè)之間的提資往往是相互的，故原有的二維設(shè)計模式下，各專業(yè)中間資料的提交網(wǎng)非常復(fù)雜，而在BIM設(shè)計模式下，協(xié)同設(shè)計的優(yōu)勢將會得到極大體現(xiàn)。二級提資層與三維模型層形成了典型的BIM協(xié)同設(shè)計模式，即可將三維模型層中的專業(yè)模型設(shè)置為中心文件，二級提資層中的各專業(yè)在同一個中心文件下進(jìn)行協(xié)同設(shè)計，單點提資，這將會極大提升設(shè)計質(zhì)量和效率。

圖2 各專業(yè)之間提資鏈

5 多專業(yè)協(xié)同設(shè)計

BIM設(shè)計工作以三維設(shè)計為核心，但并不能完全拋棄二維而進(jìn)行，因為在某些條件下，二維設(shè)計模式較三維設(shè)計模式更具備優(yōu)勢，故應(yīng)采用二維設(shè)計與三維設(shè)計相結(jié)合的設(shè)計方式。為滿足不同設(shè)計階段的BIM設(shè)計模型交付要求，應(yīng)分階段制定高樁碼頭BIM設(shè)計工作各專業(yè)交付內(nèi)容及深度。

與二維設(shè)計模式相同，高樁碼頭BIM設(shè)計工作應(yīng)以總體和工藝專業(yè)作為先行專業(yè)，首先繪制出總平面布置和工藝平面布置，據(jù)此開展其他專業(yè)的設(shè)計工作。初設(shè)、施工圖階段應(yīng)根據(jù)總體、工藝、水暖電等上游專業(yè)更詳細(xì)的中間資料，對工可階段的模型進(jìn)行深化設(shè)計，一方面建立起非標(biāo)準(zhǔn)異形構(gòu)件對原有的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件族進(jìn)行擴(kuò)展，另一方面建立起護(hù)輪坎、欄桿、排水溝、門機(jī)預(yù)埋件等新的族構(gòu)件，提升整體模型的精細(xì)度。

為了更直觀的指導(dǎo)BIM協(xié)同設(shè)計工作，根據(jù)本文所依托工程的實際情況，整理出模型組織關(guān)系如圖3，圖中各專業(yè)名稱及代碼見表1。

圖3 模型組織關(guān)系

表1 各專業(yè)名稱及代碼

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

6 結(jié)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(xié)同設(shè)計工作，在選取協(xié)同方法、模型拆分與組織、中間資料提送、多專業(yè)協(xié)同設(shè)計及模型整合方面進(jìn)行應(yīng)用研究，為開展類似工程的BIM協(xié)同設(shè)計工作提供了參考，但在實際操作中，應(yīng)根據(jù)項目的實際情況、設(shè)計需求適時選取或調(diào)整，從而達(dá)到設(shè)計人員高效協(xié)作，設(shè)計成果高度集成共享的工作目標(biāo)，保證數(shù)據(jù)傳遞的關(guān)聯(lián)性、及時性和一致性。