BIM 技术在客货滚装码头工程中的正向应用

阳柯

（中交第二航务工程勘察设计院有限公司，湖北 武汉 430060）

0 引言

BIM 技术的应用对工程项目在缩短周期、提高质量和控制成本等方面均有较大的提升，同时基于BIM 的工程管理模式为一种数字化方式，在工程项目管理过程中创建信息、共享信息和管理信息，这种数字化管理模式与当今工程信息化、数字化的发展趋势是一致的。简言之，建筑信息模型（BIM）为当今信息化、数字化工程不可或缺的载体。

随着对BIM 技术的倡导和推广，以及BIM 技术自身的发展，利用BIM 进行工程项目设计阶段的结构分析、模型检查等方面已经有了大量的应用案例[1]。尤其是面临一些规模大、高度高、造型异形、功能复杂、专业多等特点的综合性工程，BIM 技术更是突出其在工程项目中进度、质量和成本等方面的价值，也在一定程度上促进这些综合性工程项目管理模式的变革。

1 工程概况

1.1 项目概况

湛江徐闻港南山客货滚装码头工程为海南自贸区重要的支撑性基础工程，为典型的综合性交通枢纽工程。工程项目码头设计车辆年通过能力为320 万辆，旅客年通过能力为1 728 万人次。工程建成后将成为全球吞吐能力最大的客货滚装码头，琼州海峡过海时间将缩短一半。

项目总投资17.1 亿元。陆域面积77.9 万m2，水域面积58.5 万m2，建设5 000 GT 客货滚装泊位16 个、5 000 GT 危险品专用泊位1 个以及防波堤1 510 m。总建筑面积9.1 万m2，其中客运枢纽大楼7.7 万m2。

1.2 工程重难点及BIM 技术应用策略

本项目几乎涵盖了客运码头、货运码头、综合交通枢纽等工程类型的特点。设计阶段对湛江徐闻港南山客货滚装码头工程项目的重难点进行系统梳理和分析，结合其典型特点和重难点，制定针对性的BIM 技术应用策略，见表1。

表1 项目重难点及BIM 技术应用策略表Table 1 Key and difficult points of the project and BIM technology application strategy table

2 BIM 技术在本工程项目中的应用

2.1 正向实施流程

结合本项目设计计划，对工程进行MBS 分解，总体中心文件下主要分场地、防波堤、码头、生产建构造物、辅助生产建构造物和辅助生活建构造物共7 类中心文件，制定项目正向实施总体流程。

2.2 BIM 基础模型创建

本综合性工程涉及到水工、工艺、总图、建筑、结构、设备等多个系统专业。项目初期，结合工程特点和项目实际需求，对工程进行MBS 分解，搭建各专业BIM 模型，并根据MBS 采用国际上通用的全数字化编码方式对构件进行分类和编码，该分类与编码在工程全生命期中均保持一致和统一，实现建筑工程全生命期信息的交换和共享[2]，这也是BIM 技术应用的基础之一。

2.3 BIM 技术正向应用及创新点

1）BIM 模型与结构分析模型的信息传递优化

项目方案阶段利用Civil3D 建立地形模型，布置多种不同角度的防波堤，结合徐闻港地区水环境、风环境等地理基础数据，分别导入专业波浪分析软件进行波浪数值模拟分析，反复推敲，对多个防波堤方案进行比选，最终选择较优的防波堤布置方案。

作为综合性港口工程，码头可谓工程的结构基础。基于码头BIM 分析计算软件，快速抽取码头BIM 方案模型中空间几何信息以及负荷信息，对工程码头的桩基方案进行空间结构受力分析，高效得到码头的结构分析模型。同时，基于相关结构分析数据，快速生成码头的BIM 准确模型，实时协同至BIM 平台中，基本实现了BIM 模型与结构分析模型的数据协同和信息互通。

2）交通仿真模拟，优化交通组织设计

项目设有17 个泊位、8 个登船口、多个道路交叉口，涉及货车、客车、小车、旅客等数十股人车流，如何有序进行交通组织及优化设计为本项目设计的难点之一。经过反复探索和研究，项目收集大量的出入口、人车流等基础数据。基于项目已有的深化BIM 总体模型，在Infraworks 中分析港区道路视距和模拟人车流情况，找出不合理路口并进行设计优化，改善堵车情况，合理调整道路规划（见图1），最终达到合理交通组织，优化总体设计的目的。

图1 港区交通仿真模拟Fig.1 Port traffic simulation

3）参数化设计在双向曲面建筑中的应用

面对异形建筑，BIM 技术中的参数化能充分体现其极大的优势和价值。枢纽建筑造型极为复杂，利用专业软件对双向曲面的屋面铝扣板等进行参数化设计。基于该双向曲面的建筑表皮，进一步深度参数化，权衡结构受力合理性和建筑造型美观性，快速构建不同参数条件下网架模型，最终选择最优方案，为后续的网架结构、网架下钢支撑等部位的深化设计及结构计算提供准确的基础模型和数据，见图2。

图2 双向曲面屋面下网架的参数化设计Fig.2 Parametric design of space truss under bi-directional curved surface roof

4）异形屋面及幕墙的工程量统计

工程项目的工程量统计涉及到成本计算、分析和核算，为项目成本控制核心基础数据之一。设计阶段，利用曲面专业BIM 软件，基于深化模型和预制加工模型，创建项目成本管理模型，如枢纽大楼的曲面成本管理模型。据此准确地提取屋面、幕墙、楼板包边等部位的工程量，解决二维设计无法准确提取工程量的问题，同时为后期的成本计算、三算对比、成本核算和成本分析提供准确的数据依据，见图3。

图3 异形屋面及幕墙的工程量统计Fig.3 Quantity statistics of irregular roof and curtain wall

5）异形屋面网架下钢支撑结构深化设计

深化设计的主要目的是提升深化后建筑信息模型的准确性、可校审性。将施工操作规范与施工工艺融入施工作业模型，使施工图深化设计模型满足施工作业指导的需求[3]。枢纽中心屋面钢网架要实现高低错落、平滑弯弧的造型。基于施工图设计模型和施工工艺文件，创建钢结构深化模型[4]。利用专业软件，对钢网架重要节点进行加工设计，解决复杂交叉碰撞的问题，生成加工图纸，同时对钢网架的施工过程进行了多次模拟，分析了多种装配单元方案，确定装配安装方案，切实指导施工，见图4。

图4 异形屋面网架Fig.4 Irregular shaped roof space truss

6）基于BIM 设计管理平台的管控

基于BIM 管控平台，可对项目中进度、质量、安全等进行可视化、信息化的管控[5]。本项目中，自主开发的设计管理平台与BIM 正向协同设计紧密结合，设计人员接收设计任务进行设计，建立BIM 模型，并提交校审。校审人员通过平台三维校审工具进行校审、添加校审意见，平台全程管控BIM 正向设计过程。BIM 设计管理平台同时给管理者提供可以实时查看BIM 模型及各专业协同设计工作进度的窗口（见图5），结合BIM 的可视化+互联网工具，本设计项目的校对、审核、复审等多方可以实现多方同步协同管理，在一定程度上这种协同管理模式是对设计生产模式的一种改变[6]。当然，BIM 项目管理平台不仅是管理手段的创新，更是对传统管理流程的变革，通过对传统管理流程的优化，提高管理效率和水平[7-8]。

图5 BIM 设计管理平台Fig.5 BIM design management platform

3 BIM 技术主要应用效果

1）基于BIM 正向实施流程，统筹多名设计人员进行全专业、全流程的BIM 协同正向设计，提升协同设计和协同管理的水平，切实解决协同难度大的问题。

2）基于典型的异形特点，充分利用BIM 技术，解决工程量准确提取、与异形曲面关联部位的深化设计等一系列核心问题，务实地正向服务于本设计。

3）采用基于BIM 技术的设计管理平台，对工程设计过程进度、质量等进行可视化、精细化管理，解决项目工期紧张情况下按期、优质完成的问题。

4 结语

本项目BIM 技术应用主要包括构建BIM 模型、模型应用和基于BIM 设计管理平台进行管控等方面。项目具有交通综合枢纽工程共性的规模大、高度高、造型异形、功能复杂、专业多等特点，面临较多的问题和挑战，常规的二维设计及传统管理方法很难使项目按期、优质地完成，本项目BIM 技术应用务实地解决了诸如工程量提取难、节点深化设计难、交通组织设计复杂等一系列的重难点，最终协助项目提升协同设计水平和整体管理水平。

近年来，BIM 技术在综合性建筑工程设计项目中进行大量的落地实施和应用，也切实体现其在进度、质量和成本等方面的价值。本项目中以需求为导向，在正向应用中充分发挥BIM 软件和平台等的价值，BIM 技术应用提升项目的效率和质量，减少资源消耗和浪费，对以后进一步推行综合性工程设计项目的信息化、数字化具有一定的参考价值。