基于BIM技术的港口工程设计方法研究.docx

222014年现场技术交流会论文集基于bim技术的港el工程设计方法研究望毅，邹艳春(中交第二航gq-程勘察设计院有限公司bim研究开发中心武汉市430071)摘要：依托阳逻三期集装箱码头，项目团队按照bim模式进行工程项目应用实践，通过借鉴建筑工程领域成 熟的技术和方法，完成了基于bim技术的港121工程设计方法研究，包括总图、水工和工艺三大主体专业场地协同设计 方法和具有港口工程特色的单体协同设计方法。关键词：bim；港口工程；协同设计随着时代的发展、信息化技术的不断进步，工程设计工作效率不断提升，工程设计领域从最初的二维图 纸表达，逐步迈向计算机三维仿真设计，实现建筑信息化模型的搭建。住房和城乡建设部20112015年建 筑业信息化发展纲要明确指出：“十二五”期间，基本实现建筑企业信息系统的普及应用，加快建筑信息模型 (bim)、基于网络的协同工作等新技术在工程中的应用，推动信息化标准建设，促进具有自主知识产权软件 的产业化，形成一批信息技术应用达到国际先进水平的建筑企业。水运工程行业继20世纪90年代初期“甩图板”运动后，正在迎来一场基于bim技术的“二次革命”。变 革意味着利益、规则的重新确定、秩序的重新形成，同时也意味着发展的机遇。bim技术在水运工程领域的 推广应用及持续发展，将为中国交建建设适应性组织、打造“五商中交”、实现升级版发展的战略路径提供有 力的技术支持。1 bim的基本概念简介bim(building information modeling)，即建筑信息模型，是指创建并利用数字化模型对建设工程项目 的设计、建造和运营全过程进行管理和优化的过程、方法和技术。bim模型是基于bim技术所产生的数字化建筑模型，对建筑物全生命周期的所有真实信息进行仿真模拟。bim模型的信息不仅包含建筑模型内部和外部空间结构的几何信息的模拟，还包含大量的非几何信 息，如材料数量、能耗指标、构件的采购信息、施工进度等。同时，建筑信息模型能够在综合数字环境中保持 信息不断更新并提供访问，使设计方、施工方及业主可以清楚全面地了解项目进展情况。建筑信息模型的应 用贯穿于整个项目全生命周期的各个阶段，从最初的设计到施工完成及后续的运营管理、维护等。2依托项目简介 武汉新港阳逻港区三作业区一期工程(下简称阳逻三期)位于长江阳逻水道的左岸，属 于武汉阳逻经济技术开发区，上距武汉关约 295 km，下距长江阳逻大桥约19 km，距下游 吴淞口航道里程约为1 0135 km。作业区岸线 全长2 365 m，其中港口岸线2 185 m，规划17个集装箱泊位。本工程新建的4个5 000 t级 集装箱江海船泊位位于作业区最上游侧，设计 年通过能力为74万teu，占用岸线563 m，陆图1项目模型全景中国交建2014年度优秀论文域面积9957 ha，总投资约为22亿元。设计内容包括总平面布置、航标配布、装卸工艺、水工建筑物、陆域形 成和道路堆场、生产与辅助建筑物、供电照明、控制、信息与通信、给水排水、暖通、机修、消防、环境保护以及 预算等。图1为项目模型全景。3本工程bim技术应用概述31项目团队项目团队由bim领导小组牵头，领导bim项目经理部(项目经理1名)，下设总平面布置(下简称总 图)、固体装卸工艺(下简称工艺)、港口水工建筑物(下简称水工)等12个专业，由项目经理统一协调和管理。 32项目实施细则的制定为了指导和规定本工程bim设计过程中的具体问题，本工程项目团队制定了阳逻三期项目bim设计 实施细则(下简称细则)，并规定团队成员须严格执行。细则中包含项目概述、专业划分细则、模型拆分细则、协同模式细则、文件管理细则、族库管理细则、交 付文件清单等具体内容，是项目团队依据公司港口工程建筑信息模型(bim)设计标准暨实施手册(下简称实施手册)而编制，是公司实施手册在本工程的具体呈现。33设计内容简介 各专业分别进行设计，例如：总图专业建立原始地形的三维模型并在此基础上进行陆域形成的设计；水工专业建立码头平台、引桥及变电所平台各构件模型并进行总装；建筑和结构专业对于港区的单体进行建 模；电气、控制、给排水及暖通专业分别基于港工结构及建筑结构模型进行建模等。图2为变电所平台和引 桥总装模型。图2变电所平台和引桥总装模型各专业基于bim模型进行分析和优化，例如：总图专业挖填方平衡分析和优化；水文航道专业的流场分 析和优化；水工专业的码头结构受力分析及施工进度模拟；工艺专、的集装箱物流仿真分析和优化：建筑专 业的建筑性能分析；电气专业的室内照明分析；暖通专业的室内环境及人体舒适度分析等。图 3为码头平台结构分析。4基于bim技术的设计方法 当前在建筑工程设计领域，国外的绝大多数以及国内一部分先进的建筑设计团队已经广泛 采用bim技术进行设计。建筑行业基于bim 技术的设计方法也已基本成熟，国内外相关工程 案例、操作手册、实施指南等技术体系也已建立 得相对较完善。在对基于bim技术的港口工程设计方法的研究过程中，项目团队借鉴了大量的图3码头平台结构分析建筑工程领域bim应用的成功经验，同时鉴于2014年现场技术交流会论文集港vi工程的特殊性，项目团队将依托工程项目设计分为整体方案确定、单体工程设计及模型集成和成果整理 三个阶段。41主体专业的场地协同设计 众所周知，“协同”是bim的精髓之一。将bim技术运用到港口工程设计中，可以说就是将“协同”这一理念贯彻于港口工程设计方法中。但有别于建筑工程的相对单一性，港口工程涉及数十种专业，其中总图、 工艺、水工等主体专业是港el工程所特有。主体专业bim设计方法可算是港vi工程设计的“中轴线”，也可 以说是港口工程bim设计方法的核心。主体专业的场地协同设计贯穿整体方案确定、单体工程设计及模型 集成和成果整理三个阶段。整体方案确定阶段，就是确定整个项目各专业初步方案，主要是总平面布置、水工和工艺三大主题专业 的方案。项目模型文件内容包括项目总平面初步布置、工艺体量模型、各单体体量模型以及水工码头体量模 型的建立。进入单体工程设计阶段后，总图、水 工和工艺分别就本专业具体设计内容进 行设计并将各专业中心文件以“链接”的 方式至项目模型中心文件，模型文件内容 包括项目总平面布置、场地初步地平、工 艺模型中心文件初稿、各单体中心文件模 型初稿以及水工中心文件初稿。模型集成和成果整理阶段模型文件 内容包括项目的所有内容，例如总平面场地模型、工艺模型、各单体包含配套专业、，7_、7的中心文件模型、水工中心文件等。图4为项目模型截图。图4项目模型截图42单体的协同设计由于港口工程中的单体类型涵盖传统意义上的表1单位工程划分及主导专业列表民用建筑和工业建筑，例如综合楼、候工楼、仓库、泵 序号 单体工程 主导专业 序号 单体工程 主导专业房等，港vi工程部分单体bim设计方法，可以基本照1场地总图12机修间工艺搬目前建筑工程中相关内容。但港口工程中最重要2码头水工13查验仓库工艺的单体是具有一定特有功能的建、构筑物，例如散货3引桥水工14熏蒸用房工艺码头的转运站、皮带机栈桥，集装箱码头的熏蒸用房、检查桥等。4 变电所平台 水工 15 消防泵房 给排水项目团队在本工程单体工程设计阶段，引入单体5综合楼建筑16消防水池给排水 工程主导专业的概念，即将整个项目划分为若干个单6前方调度楼建筑17隔油池 环保 体工程，每个单体工程由满足某项功能的原则指定主7门卫建筑18化粪池环保导专业，由主导专业协助项目经理，负责该单体工程8变电所电气19生产废水处理站环保模型中心文件的建立、资料的传递及专业间的碰撞检9检查桥工艺20生活污水处理站环保查等工作。阳逻三期项目经理将项目设计内容根据功能和 10 流动机械库 工艺 2l围墙建筑 分区划分为22个单位工程，并将各单位工程划归主 11 工具间 工艺 22 堆场轨道基础 水工 导专业负责，表1为单位工程划分及主导专业列表。以机修间为例，工艺专业根据功能需要，建立机修间框架模型(见图5)。框架模型中可以清楚表达平面 尺寸、布置、分层、层高以及开门开窗的具体要求，基于模型的图纸中也可以表达例如大门净尺寸、荷载等文 字要求。中国交建2014年度优秀论文建筑、结构专业在机修间框架模型的基础上建立机修 间中心文件，配套专业在中心文件上以工作集的模式进行 协同设计，在此不再赘述。5结语依托阳逻三期集装箱码头，项目团队按照bim模式 进行工程项目应用实践，通过借鉴建筑工程领域成熟的技 术和方法，完成了基于bim技术的港口工程设计方法研 究，包括