陽(yáng)柯

（中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430060）

0 引言

BIM 技術(shù)的應(yīng)用對(duì)工程項(xiàng)目在縮短周期、提高質(zhì)量和控制成本等方面均有較大的提升，同時(shí)基于BIM 的工程管理模式為一種數(shù)字化方式，在工程項(xiàng)目管理過(guò)程中創(chuàng)建信息、共享信息和管理信息，這種數(shù)字化管理模式與當(dāng)今工程信息化、數(shù)字化的發(fā)展趨勢(shì)是一致的。簡(jiǎn)言之，建筑信息模型（BIM）為當(dāng)今信息化、數(shù)字化工程不可或缺的載體。

隨著對(duì)BIM 技術(shù)的倡導(dǎo)和推廣，以及BIM 技術(shù)自身的發(fā)展，利用BIM 進(jìn)行工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的結(jié)構(gòu)分析、模型檢查等方面已經(jīng)有了大量的應(yīng)用案例[1]。尤其是面臨一些規(guī)模大、高度高、造型異形、功能復(fù)雜、專(zhuān)業(yè)多等特點(diǎn)的綜合性工程，BIM 技術(shù)更是突出其在工程項(xiàng)目中進(jìn)度、質(zhì)量和成本等方面的價(jià)值，也在一定程度上促進(jìn)這些綜合性工程項(xiàng)目管理模式的變革。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

湛江徐聞港南山客貨滾裝碼頭工程為海南自貿(mào)區(qū)重要的支撐性基礎(chǔ)工程，為典型的綜合性交通樞紐工程。工程項(xiàng)目碼頭設(shè)計(jì)車(chē)輛年通過(guò)能力為320 萬(wàn)輛，旅客年通過(guò)能力為1 728 萬(wàn)人次。工程建成后將成為全球吞吐能力最大的客貨滾裝碼頭，瓊州海峽過(guò)海時(shí)間將縮短一半。

項(xiàng)目總投資17.1 億元。陸域面積77.9 萬(wàn)m2，水域面積58.5 萬(wàn)m2，建設(shè)5 000 GT 客貨滾裝泊位16 個(gè)、5 000 GT 危險(xiǎn)品專(zhuān)用泊位1 個(gè)以及防波堤1 510 m?？偨ㄖ娣e9.1 萬(wàn)m2，其中客運(yùn)樞紐大樓7.7 萬(wàn)m2。

1.2 工程重難點(diǎn)及BIM 技術(shù)應(yīng)用策略

本項(xiàng)目幾乎涵蓋了客運(yùn)碼頭、貨運(yùn)碼頭、綜合交通樞紐等工程類(lèi)型的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)階段對(duì)湛江徐聞港南山客貨滾裝碼頭工程項(xiàng)目的重難點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)梳理和分析，結(jié)合其典型特點(diǎn)和重難點(diǎn)，制定針對(duì)性的BIM 技術(shù)應(yīng)用策略，見(jiàn)表1。

表1 項(xiàng)目重難點(diǎn)及BIM 技術(shù)應(yīng)用策略表Table 1 Key and difficult points of the project and BIM technology application strategy table

2 BIM 技術(shù)在本工程項(xiàng)目中的應(yīng)用

2.1 正向?qū)嵤┝鞒?/h3>

結(jié)合本項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)劃，對(duì)工程進(jìn)行MBS 分解，總體中心文件下主要分場(chǎng)地、防波堤、碼頭、生產(chǎn)建構(gòu)造物、輔助生產(chǎn)建構(gòu)造物和輔助生活建構(gòu)造物共7 類(lèi)中心文件，制定項(xiàng)目正向?qū)嵤┛傮w流程。

2.2 BIM 基礎(chǔ)模型創(chuàng)建

本綜合性工程涉及到水工、工藝、總圖、建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等多個(gè)系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)。項(xiàng)目初期，結(jié)合工程特點(diǎn)和項(xiàng)目實(shí)際需求，對(duì)工程進(jìn)行MBS 分解，搭建各專(zhuān)業(yè)BIM 模型，并根據(jù)MBS 采用國(guó)際上通用的全數(shù)字化編碼方式對(duì)構(gòu)件進(jìn)行分類(lèi)和編碼，該分類(lèi)與編碼在工程全生命期中均保持一致和統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)建筑工程全生命期信息的交換和共享[2]，這也是BIM 技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)之一。

2.3 BIM 技術(shù)正向應(yīng)用及創(chuàng)新點(diǎn)

1）BIM 模型與結(jié)構(gòu)分析模型的信息傳遞優(yōu)化

項(xiàng)目方案階段利用Civil3D 建立地形模型，布置多種不同角度的防波堤，結(jié)合徐聞港地區(qū)水環(huán)境、風(fēng)環(huán)境等地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分別導(dǎo)入專(zhuān)業(yè)波浪分析軟件進(jìn)行波浪數(shù)值模擬分析，反復(fù)推敲，對(duì)多個(gè)防波堤方案進(jìn)行比選，最終選擇較優(yōu)的防波堤布置方案。

作為綜合性港口工程，碼頭可謂工程的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)?；诖a頭BIM 分析計(jì)算軟件，快速抽取碼頭BIM 方案模型中空間幾何信息以及負(fù)荷信息，對(duì)工程碼頭的樁基方案進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)受力分析，高效得到碼頭的結(jié)構(gòu)分析模型。同時(shí)，基于相關(guān)結(jié)構(gòu)分析數(shù)據(jù)，快速生成碼頭的BIM 準(zhǔn)確模型，實(shí)時(shí)協(xié)同至BIM 平臺(tái)中，基本實(shí)現(xiàn)了BIM 模型與結(jié)構(gòu)分析模型的數(shù)據(jù)協(xié)同和信息互通。

2）交通仿真模擬，優(yōu)化交通組織設(shè)計(jì)

項(xiàng)目設(shè)有17 個(gè)泊位、8 個(gè)登船口、多個(gè)道路交叉口，涉及貨車(chē)、客車(chē)、小車(chē)、旅客等數(shù)十股人車(chē)流，如何有序進(jìn)行交通組織及優(yōu)化設(shè)計(jì)為本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。經(jīng)過(guò)反復(fù)探索和研究，項(xiàng)目收集大量的出入口、人車(chē)流等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。基于項(xiàng)目已有的深化BIM 總體模型，在Infraworks 中分析港區(qū)道路視距和模擬人車(chē)流情況，找出不合理路口并進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，改善堵車(chē)情況，合理調(diào)整道路規(guī)劃（見(jiàn)圖1），最終達(dá)到合理交通組織，優(yōu)化總體設(shè)計(jì)的目的。

圖1 港區(qū)交通仿真模擬Fig.1 Port traffic simulation

3）參數(shù)化設(shè)計(jì)在雙向曲面建筑中的應(yīng)用

面對(duì)異形建筑，BIM 技術(shù)中的參數(shù)化能充分體現(xiàn)其極大的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值。樞紐建筑造型極為復(fù)雜，利用專(zhuān)業(yè)軟件對(duì)雙向曲面的屋面鋁扣板等進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。基于該雙向曲面的建筑表皮，進(jìn)一步深度參數(shù)化，權(quán)衡結(jié)構(gòu)受力合理性和建筑造型美觀性，快速構(gòu)建不同參數(shù)條件下網(wǎng)架模型，最終選擇最優(yōu)方案，為后續(xù)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架下鋼支撐等部位的深化設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)計(jì)算提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)模型和數(shù)據(jù)，見(jiàn)圖2。

圖2 雙向曲面屋面下網(wǎng)架的參數(shù)化設(shè)計(jì)Fig.2 Parametric design of space truss under bi-directional curved surface roof

4）異形屋面及幕墻的工程量統(tǒng)計(jì)

工程項(xiàng)目的工程量統(tǒng)計(jì)涉及到成本計(jì)算、分析和核算，為項(xiàng)目成本控制核心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一。設(shè)計(jì)階段，利用曲面專(zhuān)業(yè)BIM 軟件，基于深化模型和預(yù)制加工模型，創(chuàng)建項(xiàng)目成本管理模型，如樞紐大樓的曲面成本管理模型。據(jù)此準(zhǔn)確地提取屋面、幕墻、樓板包邊等部位的工程量，解決二維設(shè)計(jì)無(wú)法準(zhǔn)確提取工程量的問(wèn)題，同時(shí)為后期的成本計(jì)算、三算對(duì)比、成本核算和成本分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)，見(jiàn)圖3。

圖3 異形屋面及幕墻的工程量統(tǒng)計(jì)Fig.3 Quantity statistics of irregular roof and curtain wall

5）異形屋面網(wǎng)架下鋼支撐結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)

深化設(shè)計(jì)的主要目的是提升深化后建筑信息模型的準(zhǔn)確性、可校審性。將施工操作規(guī)范與施工工藝融入施工作業(yè)模型，使施工圖深化設(shè)計(jì)模型滿足施工作業(yè)指導(dǎo)的需求[3]。樞紐中心屋面鋼網(wǎng)架要實(shí)現(xiàn)高低錯(cuò)落、平滑彎弧的造型?；谑┕D設(shè)計(jì)模型和施工工藝文件，創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)深化模型[4]。利用專(zhuān)業(yè)軟件，對(duì)鋼網(wǎng)架重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加工設(shè)計(jì)，解決復(fù)雜交叉碰撞的問(wèn)題，生成加工圖紙，同時(shí)對(duì)鋼網(wǎng)架的施工過(guò)程進(jìn)行了多次模擬，分析了多種裝配單元方案，確定裝配安裝方案，切實(shí)指導(dǎo)施工，見(jiàn)圖4。

圖4 異形屋面網(wǎng)架Fig.4 Irregular shaped roof space truss

6）基于BIM 設(shè)計(jì)管理平臺(tái)的管控

基于BIM 管控平臺(tái)，可對(duì)項(xiàng)目中進(jìn)度、質(zhì)量、安全等進(jìn)行可視化、信息化的管控[5]。本項(xiàng)目中，自主開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)管理平臺(tái)與BIM 正向協(xié)同設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，設(shè)計(jì)人員接收設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，建立BIM 模型，并提交校審。校審人員通過(guò)平臺(tái)三維校審工具進(jìn)行校審、添加校審意見(jiàn)，平臺(tái)全程管控BIM 正向設(shè)計(jì)過(guò)程。BIM 設(shè)計(jì)管理平臺(tái)同時(shí)給管理者提供可以實(shí)時(shí)查看BIM 模型及各專(zhuān)業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)工作進(jìn)度的窗口（見(jiàn)圖5），結(jié)合BIM 的可視化+互聯(lián)網(wǎng)工具，本設(shè)計(jì)項(xiàng)目的校對(duì)、審核、復(fù)審等多方可以實(shí)現(xiàn)多方同步協(xié)同管理，在一定程度上這種協(xié)同管理模式是對(duì)設(shè)計(jì)生產(chǎn)模式的一種改變[6]。當(dāng)然，BIM 項(xiàng)目管理平臺(tái)不僅是管理手段的創(chuàng)新，更是對(duì)傳統(tǒng)管理流程的變革，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)管理流程的優(yōu)化，提高管理效率和水平[7-8]。

圖5 BIM 設(shè)計(jì)管理平臺(tái)Fig.5 BIM design management platform

3 BIM 技術(shù)主要應(yīng)用效果

1）基于BIM 正向?qū)嵤┝鞒?，統(tǒng)籌多名設(shè)計(jì)人員進(jìn)行全專(zhuān)業(yè)、全流程的BIM 協(xié)同正向設(shè)計(jì)，提升協(xié)同設(shè)計(jì)和協(xié)同管理的水平，切實(shí)解決協(xié)同難度大的問(wèn)題。

2）基于典型的異形特點(diǎn)，充分利用BIM 技術(shù)，解決工程量準(zhǔn)確提取、與異形曲面關(guān)聯(lián)部位的深化設(shè)計(jì)等一系列核心問(wèn)題，務(wù)實(shí)地正向服務(wù)于本設(shè)計(jì)。

3）采用基于BIM 技術(shù)的設(shè)計(jì)管理平臺(tái)，對(duì)工程設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)度、質(zhì)量等進(jìn)行可視化、精細(xì)化管理，解決項(xiàng)目工期緊張情況下按期、優(yōu)質(zhì)完成的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目BIM 技術(shù)應(yīng)用主要包括構(gòu)建BIM 模型、模型應(yīng)用和基于BIM 設(shè)計(jì)管理平臺(tái)進(jìn)行管控等方面。項(xiàng)目具有交通綜合樞紐工程共性的規(guī)模大、高度高、造型異形、功能復(fù)雜、專(zhuān)業(yè)多等特點(diǎn)，面臨較多的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，常規(guī)的二維設(shè)計(jì)及傳統(tǒng)管理方法很難使項(xiàng)目按期、優(yōu)質(zhì)地完成，本項(xiàng)目BIM 技術(shù)應(yīng)用務(wù)實(shí)地解決了諸如工程量提取難、節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)難、交通組織設(shè)計(jì)復(fù)雜等一系列的重難點(diǎn)，最終協(xié)助項(xiàng)目提升協(xié)同設(shè)計(jì)水平和整體管理水平。

近年來(lái)，BIM 技術(shù)在綜合性建筑工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目中進(jìn)行大量的落地實(shí)施和應(yīng)用，也切實(shí)體現(xiàn)其在進(jìn)度、質(zhì)量和成本等方面的價(jià)值。本項(xiàng)目中以需求為導(dǎo)向，在正向應(yīng)用中充分發(fā)揮BIM 軟件和平臺(tái)等的價(jià)值，BIM 技術(shù)應(yīng)用提升項(xiàng)目的效率和質(zhì)量，減少資源消耗和浪費(fèi)，對(duì)以后進(jìn)一步推行綜合性工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的信息化、數(shù)字化具有一定的參考價(jià)值。