关于港口工程中BIM技术的作用分析

张宇海

摘要：本文从BIM技术三大特性，可见性、参数化以及一体化出发，着重分析在复杂的港口工程设计与施工中，BIM技术如何发挥其巨大的作用以及在施工的不同阶段的作用内容，进而探讨BIM技术对港口工程中设计与施工产生的技术革新。

关键词：港口;BIM;设计与施工

中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）02-0206-02

1 BIM技术的发展

计算机辅助设计（Computer Aided Design，下文简称CAD）诞生于二十世纪60年代，随着计算机的应用和普及，在80年代得以迅速发展。已广泛应用于汽车制造、航空航天、电子工业、建筑等工程设计的各个领域。CAD技术的发展和应用摆脱了传统产品设计方法和生产模式的弊端和短板，起到了提高设计效率、优化设计方案、缩短设计周期、加强设计标准化等作用，推动了设计变革。

伴随着建筑行业的不断发展和演化，建筑信息不再只包含地质、水文、气象、图纸等初级信息，建筑设计、施工、运维等直至建筑全寿命周期的新型建筑信息正在以几何倍数的增长，现有的CAD技术已经无法承载新的数据特性发展，这也就促进了建筑信息模型BIM技术的产生。与传统的二维图纸不同，BIM技术可以称为“三维”、“四维（空间+时间）”甚至是更多维度的设计。BIM技术从国外引入国内应用已有十多年时间，发展迅速且日臻成熟，极大地提高了我国的工程设计和建造的效率，为我国的经济发展做出贡献。

BIM技术的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包括描述建筑物构件的几何信息、专业属性、状态信息，还包括非构件对象（如空间、运动行为）的状态信息，大大提高了建筑工程的信息集成化程度。不仅可在设计中应用，还可应用于建设工程项目的全寿命周期，在整个应用过程数据库动态更新和丰富，为项目参与各方提供各种权限的工作平台。全寿命周期结束后，数据库可重复再利用于新的建设项目。

BIM核心建模软件主要为国外Autodesk公司的Revit系统，Bentley公司的MicroStation软件，Graphisoft公司的ArchiCAD软件，如Revit系统，是我国建筑业BIM体系中使用最广泛的系统之一。国内的BIM系统一般为适应中国技术环境进行的基础软件的二次开发成果。可按照建筑师和设计师的思考进行直观的设计，通过三维建模，将其在传统的三视图中的信息与数据整合至同一个模型中，使设计师能够更加清晰地了解建筑的位置、标高、水深、气象等各类相关信息，从而节约大量的图纸修改、标注时间等等，大幅提高了建筑设计阶段的工作效率和准确率。

2 BIM在港口工程设计阶段的作用

BIM系统数据库的不断充实完善，也为港口工程的建设提供全新的设计施工理念和视角。设计阶段，CAD技术存在的许多问题，例如数据标注错误问题、设计效率较低等问题，在BIM系统中可得到有效解决。设计初期，通过输入设计参数进行三维方式建模，涵盖结构、材质及水、暖、电、油、通信等专业，使结构建模与结构建档同步进行，各专业协同工作，带动项目整体更新，提高设计效率与精确度，从而对施工环节打下一个良好的基础，减少施工误差。

BIM在港口工程的设计阶段的作用主要体现在以下三个方面：

2.1 BIM的可见性特性可简化工程设计

BIM模型的可见性即“所见即所得”，可大大简化工程设计。港口工程建设地质错综复杂，水文气象各有不同，主体结构或大部分结构隐蔽于水下，能将BIM模型更好地融入到周围的环境中进行真实还原，极大地实现港口工程与周围建筑、地形地貌、社会环境的进一步融合，发挥其最大的效益。

2.2 BIM的参数化特性可提高工程设计精确性

BIM的参数化特性，可使设计人员在模型建设中获取更为丰富的数据与信息，弥补设计人员本身的局限性，全面提升设计精确性。BIM项目中点击某一模型部位，即可获得结构的相关信息，如标高、性能、能耗等。船坞设计中，扶壁结构立板、肋板和底板的结合处需分别设置不同规格削角，在三视图中表达此类信息时，易发生标高或尺寸不一致的情况，采用CAD设计时，程序本身不能够识别，只能通过人工校对审核来发现。BIM设计阶段，结构通过三维建立，各项参数唯一可调，可直观高效的避免问题发生。

2.3 BIM的一体化特性可减少工程设计错误

港口工程设计中，由于各专业设计师之间沟通不到位等原因产生的碰撞问题，需要花费大量精力物力、财力来解决。在CAD设计阶段，此类问题只能在出现后进行协调解决。BIM系统的一体化特性可在设计阶段有效解决此类问题，大大节省时间和物质成本。通过在水工建筑物建造前期统一建模，對各专业高程明确固化，在统一界面开展设计，生成协调数据解决碰撞问题，在后续设计施工中均可进行动态调整。

3 BIM在港口工程施工阶段的作用

在港口工程的施工阶段，BIM系统搭建起的可沟通的平台，可方便施工企业理解设计方案，制定合理的施工方案，开展方案优化，进度控制，成本控制，供应链管理等一系列工作，提升项目建设质量，降低成本，缩短工期。

3.1 BIM技术使可视化特性便于优化施工方案

施工企业在方案优化中，可通过BIM平台提供的结构信息，了解构件受力情况、结构采用的目的，让施工人员能够更好的理解设计意图和设计思路，有效解决设计盲点，减少施工错误及瑕疵，进而提出自己的观点以及改进的相关措施。

BIM建立可视化模型加入时间元素后形成BIM 4D模型。可以配合相关的BIM软件进行施工模拟。随时随地可以观察施工计划表与实际施工的进展，如果有延误的情况可以迅速查看问题，立即寻找解决方法。通过BIM技术的施工模拟特性，再配合施工现场检测射频技术RFID，可以大幅降低施工安全问题，提高施工质量，减少返工等现象。

3.2 BIM技術参数化特性便于提高数据精确度

采用BIM技术可以更清楚施工细节，也可以更精准计算出材料数量，只要核对结构组件、材料位置和计算格式等参数，即可通过计算机计算，直接从模型中产生工程量，也不需要繁琐的校对工作，大大提高了工程量的精准度和工作效率。虽然在现有模型中，存在明细表中“净量”与我国的工程清单规则不能够完全吻合，但通过系统自身的“国内化”，可逐步消除差异，达到国家和国际标准。

3.3 BIM技术一体化特性便于提高施工效率

BIM审阅软件NavisWorks可以读取检视文件的3D模型及所有的属性信息，包括意见标注、碰撞检查、视点储存、模型剖分等内容，使信息明晰化，事前进行协调，在人为的错误发生前，改正漏洞和错误避免翻工，提高施工效率，为业主降低建造成本。如改造高桩码头项目中，利用已建立BIM模型进行“三维虚拟碰撞”，模拟新旧桩基在水下碰撞情况，从而避免冲突，节约施工成本。

4 结语

BIM技术可对港口工程项目中的立项、设计、施工以及运营维护等全寿命阶段的工作进行有效的管理。项目中涵盖从前CAD图纸中包含的各类信息，并能够将这些信息转化为模型，更有利于施工方的施工、评估以及修改问题。在设计阶段，BIM系统凭借其可视化、参数化、一体化三个特性提高了港口工程的设计效率以及设计的准确性;在施工阶段，BIM系统凭借其优化施工方案、提高数据精确度、提高施工效率的特点，对施工企业质量控制、进度控制、造价控制起到了很好的管理作用。从二维平面图到三维立体模型，从多图到一个模型，BIM作为建筑行业的重大技术革新，已经广泛应用于复杂多变的港口工程建设之中，能够最大化的节约建造成本，提高建造效率。

住建部已在《建筑业发展“十三五”规划》中明确提出“十三五”时期的主要任务之一是“加强关键技术研发支撑，加快推进建筑信息模型（BIM）技术在规划、工程勘察设计、施工和运营维护全过程的集成应用，支持基于具有自主知识产权三维图形平台的国产BIM软件的研发和推广使用。” 而随着国家推进“互联网+”战略的提出，代表着互联网与传统建筑行业深度融合的BIM技术处在飞速发展当中，随着国产BIM软件的不断研发和完善，港口工程建设也将迎来更为广阔的技术发展与产业创新的辉煌前景。

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Analysis of the Role of BIM Technology in Port Engineering

ZHANG Yu-hai

（Haiphong Engineering Design Institute，Beijing  100070）

Abstract：Based on the three characteristics of BIM technology， visibility， parameterization and integration， this paper focuses on how BIM technology can play its huge role and its role in different stages of construction in complex port engineering design and construction. BIM technology revolutionizes the design and construction of port engineering.

Key words：port; BIM; design and construction