中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司　李華帥　何遵祥

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BIM技術(shù)在港口裝卸工藝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司李華帥何遵祥

摘要：結(jié)合實(shí)際散貨工程項(xiàng)目，采用REVIT和Inventor軟件，對BIM技術(shù)在港口裝卸工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的方法和流程進(jìn)行了探索和總結(jié)，實(shí)現(xiàn)了裝卸工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容，能夠?yàn)锽IM技術(shù)在水運(yùn)工程行業(yè)的深入應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)； 裝卸工藝設(shè)計(jì)； 三維協(xié)同設(shè)計(jì)； REVIT軟件

1前言

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)技術(shù)自從本世紀(jì)初開始應(yīng)用于建筑項(xiàng)目，其設(shè)計(jì)的理念和優(yōu)勢就受到重視，經(jīng)過多年的發(fā)展，BIM技術(shù)正在包括建筑、水利水電、鐵路、橋梁、水運(yùn)工程和公路等工程建設(shè)領(lǐng)域得到普遍的認(rèn)可，并且憑借其三維協(xié)同和集成優(yōu)勢，給工程建設(shè)領(lǐng)域帶來了全面的變革。

在BIM平臺協(xié)同設(shè)計(jì)時(shí)，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員在協(xié)同工作模式下來表達(dá)、交流、校核設(shè)計(jì)信息，最終用一個(gè)帶有正確信息的三維模型來表達(dá)，之后可以以此為基礎(chǔ)輸出各個(gè)專業(yè)所需要的圖紙、報(bào)表等，而且以三維模型為基礎(chǔ)，后期可以結(jié)合施工進(jìn)度計(jì)劃或者工程造價(jià)，從全生命周期角度考慮成本和效益；在工程運(yùn)營管理階段，將BIM與傳統(tǒng)管理結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)質(zhì)精準(zhǔn)的運(yùn)維服務(wù)。

2設(shè)計(jì)技術(shù)路線和工程概況

碼頭工程中裝卸工藝的設(shè)計(jì)任務(wù)是完成貨物在船舶和后方堆場之間輸送所需要的整個(gè)工藝系統(tǒng)。設(shè)計(jì)中不僅僅要完成系統(tǒng)中裝卸設(shè)備的選定、銜接，而且涉及到與總圖相關(guān)的土建結(jié)構(gòu)、電氣、水工建筑、給排水等多個(gè)專業(yè)系統(tǒng)。本文結(jié)合某電廠煤炭儲運(yùn)碼頭工程來展示BIM技術(shù)在裝卸工藝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

2.1技術(shù)路線

在整個(gè)工程設(shè)計(jì)中，選擇Autodesk公司的

REVIT軟件作為協(xié)同平臺，各個(gè)專業(yè)將各專業(yè)模型文件集成到該軟件，最終形成一個(gè)完整的工程模型。由于裝卸工藝專業(yè)中多為機(jī)械設(shè)備，因此同時(shí)采用Inventor軟件來完成設(shè)備建模。本項(xiàng)目主要協(xié)同流程如圖1所示。

圖1　本項(xiàng)目三維協(xié)同流程示意圖

2.2工程概況

該工程建設(shè)2個(gè)5萬t級卸船泊位和1個(gè)1萬t級裝船泊位，年煤炭進(jìn)口能力880萬t，出口能力700萬t；同時(shí)后方配有相應(yīng)的陸域堆取料堆場系統(tǒng)。卸船工藝采用橋式抓斗卸船機(jī)從散貨船上卸煤于碼頭平臺上帶式輸送機(jī)，而后轉(zhuǎn)入引橋帶式輸送機(jī)再轉(zhuǎn)入堆場堆取料機(jī)系統(tǒng)，送至煤炭堆場堆存。裝船工藝采用堆取料機(jī)取料，經(jīng)皮帶機(jī)系統(tǒng)送至裝船機(jī)裝船。

3設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)流程為：首先總圖和工藝專業(yè)配合完成總體的布置，然后依據(jù)基本已經(jīng)確定的方案開始BIM設(shè)計(jì)。裝卸工藝在后續(xù)設(shè)計(jì)中的主要任務(wù)分為設(shè)備模型的建立和向相關(guān)協(xié)同專業(yè)提供中間資料。

3.1設(shè)備模型的建立

由于機(jī)械設(shè)備模型較為復(fù)雜，所以采用機(jī)械設(shè)計(jì)軟件Inventor建立模型，導(dǎo)出sat或者dwg格式的中間文件，在Revit中通過中間文件生成設(shè)備族，以供后續(xù)設(shè)計(jì)使用。

(1)橋式抓斗卸船機(jī)、裝船機(jī)、斗輪堆取料機(jī)等的建立。橋式抓斗卸船機(jī)、裝船機(jī)機(jī)構(gòu)繁多，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，如果精細(xì)建模，不僅耗費(fèi)的時(shí)間較多，而且模型文件過大，不利于后面工作的開展。所以此類設(shè)備主要保證軌距、基距、外伸距和設(shè)備外形尺寸，其他細(xì)節(jié)予以適當(dāng)簡化。

(2)皮帶機(jī)的建立。工藝系統(tǒng)中皮帶機(jī)屬于比較復(fù)雜的設(shè)備，由于功能和空間布置等的不同，幾乎每條皮帶機(jī)都不相同。將皮帶機(jī)中的零件分為標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件，標(biāo)準(zhǔn)件包括上下托輥、滾筒、支腿、中間架、拉緊重錘箱、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器等，這些零件應(yīng)采用參數(shù)化建模，提高效率；非標(biāo)準(zhǔn)件包括頭尾架、皮帶和漏斗等，此類零件需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行修改。在建立了零部件族庫后，對于不同走向、布置的皮帶機(jī)，只要按需求進(jìn)行組裝即可。

(3)其他設(shè)備模型的建立。其他設(shè)備模型如清倉機(jī)、單斗裝載機(jī)等，由于基本不涉及與其他專業(yè)相協(xié)調(diào)，則主要滿足外形尺寸即可。

3.2與其他專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)

(1)與建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)的協(xié)同。本項(xiàng)目中，與建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)的協(xié)同主要為皮帶機(jī)棧橋和轉(zhuǎn)運(yùn)站，通過在Revit軟件中建立中心文件的方法來實(shí)現(xiàn)。棧橋利用樓板來建立，通過棧橋中心文件，向結(jié)構(gòu)專業(yè)表達(dá)棧橋的寬度、長度、爬坡角度和所承受的荷載等信息；轉(zhuǎn)運(yùn)站中心文件中的模型包括轉(zhuǎn)運(yùn)站外形尺寸、層數(shù)和每層層高、皮帶機(jī)進(jìn)出開口尺寸、每層樓板需要開孔的位置和尺寸等。

待總圖中心文件建立后，工藝專業(yè)將各個(gè)棧橋和轉(zhuǎn)運(yùn)站中心文件鏈接到總圖中心文件中，形成工藝系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)建筑的整體協(xié)同文件。后期結(jié)構(gòu)專業(yè)只需在工藝專業(yè)建立的中心文件中進(jìn)行其專業(yè)的設(shè)計(jì)、細(xì)化，通過協(xié)同更新即可。

(2)與水工專業(yè)的協(xié)同、電氣、給排水等專業(yè)的協(xié)同。在REVIT軟件中，對每臺工藝設(shè)備模型添加屬性，包括其軌距、基距、輪壓荷載和輪數(shù)、用電負(fù)荷和對供水的需求等信息。相關(guān)專業(yè)在協(xié)同平臺REVIT上查看工藝設(shè)備模型數(shù)量和每個(gè)模型的屬性，即可得到所需的設(shè)計(jì)資料。

3.3中間資料的匯總

由于工藝向相關(guān)專業(yè)提供的資料和協(xié)同信息，許多都包含在了設(shè)備族和相關(guān)中心文件中，比較分散，在設(shè)計(jì)中常常會出現(xiàn)遺漏或者總量統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤等情況，為了能夠避免這些疏漏，采用Revit結(jié)合資料單的形式。工藝專業(yè)將所有給其他專業(yè)的資料在總圖中心文件中匯總，通過在revit圖紙中新建名為“工藝中間資料”的圖紙，供各個(gè)專業(yè)查看。

3.4圖紙的繪制

在模型全部建立好之后，整個(gè)工程所有的要素均通過三維模型體現(xiàn)出來，如圖2所示。利用模型，通過投影、剖切以及配合適當(dāng)?shù)碾[藏，可以方便地獲取所需的二維圖紙。而且當(dāng)后期有設(shè)計(jì)修改時(shí)，只要修改了模型，所對應(yīng)的二維圖紙會自動(dòng)修改，十分方便。

圖2　 本碼頭工程整體模型

本工程所繪制的裝卸工藝平面圖如圖3所示。

3.5設(shè)計(jì)校審

REVIT軟件提供了工作集的功能，每個(gè)操作者建立自己的工作集，然后在自己工作集下進(jìn)行設(shè)計(jì)或者校審，當(dāng)保留工作集權(quán)限時(shí)，所有人都可以查看模型，但只有設(shè)計(jì)者才可以修改，若其他人想要移動(dòng)或修改設(shè)計(jì)者的模型，必須提出申請并得到授權(quán)方可。這就保證了在協(xié)同工作模式下相互的獨(dú)立，同時(shí)也為校審提供了方便。設(shè)計(jì)人員在REVIT中完成的設(shè)備族文件、向其他專業(yè)提交的中間資料以及出圖階段完成的二維圖紙均需要通過校審。校審人員可以通過軟件中的測量和云線批注功能，在圖紙上校核并留痕。 因?yàn)橛性O(shè)計(jì)權(quán)限， 相應(yīng)的云線批準(zhǔn)需要在設(shè)計(jì)人員修改再次提交后，由校審人員根據(jù)修改情況刪除。

圖3　通過三維模型生成的工藝平面布置圖

4結(jié)語

采用BIM設(shè)計(jì)手段，所有的信息都依靠模型、實(shí)物來傳達(dá)，直觀明了，能夠非常方便地判斷工藝流程是否合理。同時(shí)由于整個(gè)設(shè)計(jì)都在同一個(gè)協(xié)同平臺下完成，在與其他專業(yè)的協(xié)同過程中，可以做到實(shí)時(shí)同步，避免專業(yè)間資料的缺、漏或者不同步等引起設(shè)計(jì)缺陷。模型均是按照實(shí)際尺寸建立，在完成后能夠進(jìn)行碰撞或者凈間距檢查，及時(shí)在設(shè)計(jì)階段就消除干涉問題。裝卸設(shè)備是工藝系統(tǒng)的關(guān)鍵，在BIM手段應(yīng)用初期，建模工作量較大，但隨著模型族文件的不斷累積、豐富，后期使用將會越來越快捷。

參 考 文 獻(xiàn)

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Application and Exploration of BIM Technology in Port Operation Design

CCCC Second Harbor Consultants Co.,Ltd. Li HuashuaiHe Zunxiang

Abstract：Combined with engineering example, this paper discusses the methods and processes of BIM technology used in port operation system design by using REVIT and Inventor，and hopes to serve as reference for further application of BIM technology in waterway engineering.

Key words:BIM technology; port operation design; 3D collaborative design; REVIT software

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.02.010

收稿日期：2015-12-21

李華帥: 430000, 武漢市武昌區(qū)民主路555號