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        BIM參數(shù)化建模技術(shù)在港口工程設(shè)計中的應(yīng)用

        2021-12-20 10:42:38張穎錢偉孫良辰曹宏生
        中國水運 2021年11期
        關(guān)鍵詞:參數(shù)化設(shè)計

        張穎 錢偉 孫良辰 曹宏生

        摘 要:近年來,BIM技術(shù)在建筑行業(yè)發(fā)展迅速,但在水運行業(yè)的應(yīng)用相對較少。本文以江陰某碼頭工程為例,探索BIM技術(shù)在港口工程設(shè)計中參數(shù)化建模、設(shè)計協(xié)同、碰撞檢查、自動出圖、工程量統(tǒng)計和三維效果展示等方面的應(yīng)用,為BIM技術(shù)在港口工程設(shè)計中的應(yīng)用提供參考。

        關(guān)鍵詞:BIM;港口工程;參數(shù)化設(shè)計;工程應(yīng)用

        中圖分類號:U652.7? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼:A? ? ? ? ? ? 文章編號:1006—7973(2021)11-0126-03

        1引言

        BIM技術(shù)作為一項新興技術(shù),已經(jīng)在建筑行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。國務(wù)院、住建部、各省市發(fā)布了多項BIM技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)政策,推動BIM技術(shù)的發(fā)展。近十年來,大量BIM理論研究和建筑行業(yè)BIM標(biāo)準(zhǔn)編制均已落地,BIM技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)一片欣欣向榮的景象。但受限于BIM軟件的發(fā)展,BIM技術(shù)在水運行業(yè)發(fā)展比較緩慢,實際應(yīng)用案例較少。

        本文以港口工程為例,嘗試運用BIM技術(shù)進行港口工程正向設(shè)計,對BIM技術(shù)在港口工程設(shè)計中的應(yīng)用進行總結(jié),提出BIM技術(shù)落地的應(yīng)用方案,旨在為BIM技術(shù)在港口工程設(shè)計中的應(yīng)用提供參考。

        2工程概述

        江陰某碼頭工程總長290m,新建2個3000噸級散貨泊位,水工建筑物包括2座靠船作業(yè)平臺、2座系纜墩、2座接岸引橋、1段30.3m長直立式岸壁等,水工建筑物等級為Ⅱ級。碼頭結(jié)構(gòu)型式采用高樁+板樁的組合結(jié)構(gòu)型式。

        2座靠船裝卸作業(yè)平臺的平面尺度均為70m×15m??看脚_采用高樁梁板式結(jié)構(gòu),每座平臺設(shè)置9榀排架,排架間距為8.0m。樁基采用Φ800mmPHC管樁,每榀排架設(shè)5根樁基,其中3根直樁和2根4.5:1斜樁。平臺上部結(jié)構(gòu)由橫梁、縱向梁系、迭合面板和靠船構(gòu)件、水平撐等組成。

        本工程設(shè)置2座系纜墩,1#系纜墩平面尺度10m×8m,2#系纜墩平面尺度8m×8m。1#、2#系纜墩均采用高樁墩式結(jié)構(gòu)。系纜墩樁基采用Φ800mmPHC管樁,系纜墩上部采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土實體墩。

        直立式岸壁段采用錨碇拉桿式板樁結(jié)構(gòu)。前墻采用Φ1000mm@1100mm灌注樁排,墻后設(shè)置Φ600mm高壓旋噴樁。前墻頂部設(shè)置鋼筋混凝土胸墻,胸墻后設(shè)置Ф70鋼拉桿(Q345B),鋼拉桿間距1.5m。采用鋼筋混凝土錨碇墻作為錨碇結(jié)構(gòu),胸墻和錨碇墻之間回填塊石。

        3 BIM技術(shù)應(yīng)用

        本次對BIM技術(shù)在港口工程設(shè)計中的應(yīng)用進行了初步探索,主要內(nèi)容包括:參數(shù)化建模,設(shè)計協(xié)同,碰撞檢查,自動出圖,工程量統(tǒng)計和三維效果展示等。

        3.1 參數(shù)化建模

        CAD技術(shù)使用可見的、基于坐標(biāo)的幾何圖形創(chuàng)建圖元,生成孤立的二維平面圖形,但隨著工程結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜、建筑體積越來越大,傳統(tǒng)二維線條在對設(shè)計者的設(shè)計意圖以及建筑物的空間關(guān)系表達方面存在不足,如在項目建設(shè)過程中各參與方在利用二維圖紙進行交流與傳遞時,容易出現(xiàn)工程信息丟失的現(xiàn)象等。直到參數(shù)化信息模型的出現(xiàn),為傳統(tǒng)的二維設(shè)計所存在的不足和局限性提供了解決方案,通過相關(guān)數(shù)字化設(shè)計軟件,與設(shè)計的形式輸出之間建立參數(shù)關(guān)系,生成可靈活調(diào)控的參數(shù)化信息模型,提高設(shè)計效率,達到數(shù)據(jù)信息在整個項目的生命周期中高效共享。

        本文將詳細闡述高樁梁板碼頭、板樁碼頭BIM模型建立的基本操作和技術(shù)要點。

        碼頭模型搭建,首先應(yīng)建立標(biāo)高和軸網(wǎng)系統(tǒng),如同“搭積木”般在相應(yīng)位置放置構(gòu)件族,一般按照由下至上的建模順序進行搭建,避免造成遮擋,先搭建下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),再往上搭建上部結(jié)構(gòu)。對于高樁梁板碼頭,可先搭建出標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)段水工模型,其他結(jié)構(gòu)段與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)相同可通過復(fù)制標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)段快速搭建,有差異的結(jié)構(gòu)段通過修改部分差異構(gòu)件搭建,最終搭建出碼頭高樁結(jié)構(gòu)段水工模型,如圖1所示。對于板樁碼頭,考慮構(gòu)件重復(fù)放置較多,如灌注排樁、拉桿等構(gòu)件,可通過陣列等方式快速搭建板樁結(jié)構(gòu)段模型,如圖2所示。最后,再和總圖模型、地形模型、裝卸機械模型等總裝成最終模型,如圖3所示。

        碼頭結(jié)構(gòu)中許多構(gòu)件外觀相似,僅尺寸存在差異,提前建立每種類型的參數(shù)化構(gòu)件族庫,可極大提高設(shè)計效率,減少重復(fù)工作量及錯誤。參數(shù)化族庫是BIM技術(shù)參數(shù)化建模的核心技術(shù),自定義族時,通常采用軟件中的“公制常規(guī)模型”樣板,進入樣板后,應(yīng)先建立參照平面并設(shè)定高程,通過尺寸標(biāo)注對族進行參數(shù)化控制。族的參數(shù)類型分為兩種:實例和類型,實例參數(shù)為同類型族載入項目后,修改其中一個族的參數(shù),只有當(dāng)前族的參數(shù)會改變,其他類型的族的參數(shù)不變,而類型參數(shù)則是族載入項目后,修改其中一個族的參數(shù),其他所有類型的族的參數(shù)都會發(fā)生改變。

        族參數(shù)主要分為約束、材質(zhì)和裝飾、尺寸標(biāo)注、其他、標(biāo)識數(shù)據(jù)五種,約束參數(shù)基本為默認高程,極少需要定義;材質(zhì)和裝飾主要用來定義構(gòu)件的材質(zhì)參數(shù),可在軟件材質(zhì)庫里選擇相應(yīng)材質(zhì);尺寸標(biāo)注為構(gòu)件主要幾何參數(shù),控制構(gòu)件外形尺寸;其他參數(shù)定義較為廣泛,不屬于幾何尺寸的參數(shù)均可歸類于其他參數(shù);標(biāo)識數(shù)據(jù)為構(gòu)件標(biāo)識參數(shù),主要用來識別構(gòu)件。復(fù)雜構(gòu)件完全參數(shù)化較困難,因此,在設(shè)置族參數(shù)時不宜過于復(fù)雜,應(yīng)簡化不必要參數(shù),僅對關(guān)鍵參數(shù)進行參數(shù)化,便于后期修改。

        本文以靠船構(gòu)件為例,詳細闡述自定靠船構(gòu)件的搭建過程。首先進入“公制常規(guī)模型”樣板,建立參照平面,通過拉伸創(chuàng)建靠船構(gòu)件主體結(jié)構(gòu),利用尺寸標(biāo)注對齊鎖定后定義參數(shù),考慮靠船構(gòu)件牛腿有無可變化,通過嵌套牛腿族和是否函數(shù)實現(xiàn)牛腿在靠船構(gòu)件中的有無設(shè)置,通過共享參數(shù)進行控制,構(gòu)件模型參數(shù)設(shè)置如圖4所示,最終建成的靠船構(gòu)件可適用于大部分高樁碼頭工程。碼頭結(jié)構(gòu)中的其他構(gòu)件亦可通過類似方法進行靈活搭建。

        3.2 設(shè)計協(xié)同

        碼頭工程設(shè)計專業(yè)繁多,包含總圖專業(yè)、水工結(jié)構(gòu)專業(yè)、裝卸工藝專業(yè)、給排水專業(yè)、電氣專業(yè)等,各專業(yè)設(shè)計過程中需相互參照,反復(fù)調(diào)用。本文利用公司本地服務(wù)器,依托協(xié)同大師軟件,搭建多專業(yè)協(xié)同設(shè)計平臺,實現(xiàn)了項目權(quán)限管理,設(shè)計進度追蹤,多專業(yè)協(xié)同設(shè)計等功能,打破了設(shè)計院集中辦公的限制,提高了各專業(yè)之間的溝通和設(shè)計效率。

        3.3 碰撞檢查

        本工程樁基布置較多,常規(guī)二維設(shè)計時,無法直觀檢查是否碰樁,樁位圖布置完成后,需花費較多時間和精力檢查設(shè)計樁基是否碰撞。通過Revit建模后,不僅可以直觀檢查三維樁基模型,還能通過軟件自帶的碰撞檢查是否碰樁,并進行實時的調(diào)整,可輕松發(fā)現(xiàn)沖突問題并解決沖突,減少了因失誤而造成的返工,提供了設(shè)計效率和質(zhì)量。

        3.4 自動出圖

        碼頭模型搭建完成后,施工圖紙可直接從BIM模型中剖切生成,利用自定義好的標(biāo)注樣式進行標(biāo)注說明,高效率繪制出基本滿足行業(yè)出圖規(guī)范的施工圖紙,大大提高了設(shè)計院出圖效率和能力。

        3.5 工程量自動統(tǒng)計

        碼頭模型完成后,通過Revit中的明細表可實現(xiàn)工程量自動統(tǒng)計功能,工程量完全與模型相對應(yīng),可實現(xiàn)工程量的精確統(tǒng)計,并可根據(jù)模型的變化進行自動修改,避免重復(fù)勞動,大大提供工程量統(tǒng)計效率。

        3.6 三維效果展示

        依托高質(zhì)量的碼頭模型,可通過Revit自帶渲染工具或第三方渲染軟件如Twinmotion等,對模型進行效果圖渲染以及高仿真動畫漫游,直觀逼真的項目效果大大提高了與業(yè)主的溝通效率。渲染效果圖見圖5。

        4 結(jié)論

        本文簡單介紹了BIM技術(shù)在港口工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀,并以江陰某碼頭工程為例,探索了BIM技術(shù)在港口工程設(shè)計階段的應(yīng)用,主要結(jié)論如下:

        (1)BIM技術(shù)的核心在于數(shù)據(jù),而族是數(shù)據(jù)的最小存儲單元,族的質(zhì)量關(guān)乎BIM的應(yīng)用水平;

        (2)模型的參數(shù)化可提高今后類似碼頭結(jié)構(gòu)建模效率;

        (3)高質(zhì)量BIM模型可提高設(shè)計院出圖質(zhì)量和效率;

        (4)BIM模型的可視化技術(shù)可提高與業(yè)主溝通效率,提升設(shè)計院競爭力。

        參考文獻:

        [1]郝春雷. BIM技術(shù)在水運工程勘察設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].中國水運,2017,(07):72.

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