高桩码头BIM协同设计应用研究

刘 爽，王鑫珏，王洪刚

（中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222）

引言

高桩码头工程设计是多专业并行的复杂工作，在传统的二维设计过程中，需要花费大量的沟通与协调成本。通过运用BIM技术进行协同设计，将高桩码头工程设计的总体、工艺、水工、道堆、建筑、土建、水、暖、电、通信、控制等专业整合在一个文件内工作，多专业通过同一个平台进行实时互动的信息协同，将会使设计更为高效。

1 工程背景

本文依托工程为北方某通用码头工程，设计内容涵盖码头、堆场及辅建区三大部分，其中码头结构主要包括前方桩台、后方桩台、引桥和接岸结构四部分，堆场及辅建区内设置道路及多个建筑单体。为提高设计工作效率同时满足数字化交付要求，项目在设计阶段融入BIM技术，开展协同、高效的新型设计方式。

2 选取协同方法

本文选取的BIM协同设计平台为Revit。Revit软件提供了两种协同方法：一种是基于工作集的协同方法，一种是基于链接模型的协同方法。建筑行业比较推崇单专业划分工作集，多专业间链接的协同设计模式，此模式对于建筑行业单项目独立单体少，单专业信息量大、设计任务重的实际情况的确是一种比较合理的解决办法。但对于高桩码头工程来讲，单项目独立单体多，除水工结构设计专业，其余各专业虽占地面积较大，但密度相对较小，故该协同设计模式有较大的不适用性。

本文推荐的三维协同设计方法如下：对于建筑结构部分，各单体间采用链接模型的协同设计方式，单体内部采用多专业工作集的协同设计方式；对于码头主体结构部分，专业间采用工作集的协同方式，由于码头主体结构部分以水工结构专业为主，故可将水工结构专业内部工作集划分与其他专业工作集划分在一个工作集下完成。

3 模型拆分与组织

为提升BIM设计工作质量及效率，在设计工作开始之前，由项目经理对整个项目按照区域相对独立、专业易于分割的原则进行模型拆分。对于本工程，可将模型拆分为地形、码头、堆场及辅建区四大部分，以地形模型为基础模型，通过链接的方式将码头、堆场及辅建区模型链接到地形模型中形成整体模型。

对于码头、堆场及辅建区这三大部分，各部分所涉及到的建筑单体模型均按照链接的方式链接到基础模型中，各建筑单体根据模型深度需要进行多专业工作集划分。

图1 模型拆分示意

4 中间资料的提送

根据本工程各专业属性，可将其所处位置依次划分为一级提资层（二维提资层）和二级提资层（可三维提资层）。

工艺和平面专业处于二维提资层，需要为其他各专业提供中间资料，同时二者之间存在相互提资的关系，平面专业还需接收水文专业的提资来确定总平面布置的最初方案。当接收到二维提资层的中间资料后，可三维提资层的部分专业（包括建筑、给排水、暖通、供电、通信、控制等）便可进行BIM设计，并将其设计成果作为中间资料，以三维模型的形式提资给设计链下游。由于各专业的部分中间资料（如荷载条件等）更适于二维提送，故不应将可三维提资层的提资方式完全局限于三维提资。同时需要指出的是，随着项目的进行，工艺和平面专业的研究深度亦会有所提升，其部分中间资料成果亦应以三维模型的形式进行提资（比如工艺专业的大机设备，总体专业的地形模型）。此外，作为设计基础资料，勘察专业也应以三维地质的形式提送中间资料给相关各专业。

水工结构和道堆专业作为中心文件层专业，位于设计链的最下游。首先，根据原始中心文件提资层（二维提资层）的提资建立起原始中心文件，在原始中心文件的基础之上，根据二级提资层的中间资料开展BIM设计工作。三维模型层与二级提资层中各专业需交付的三维模型一起构成了整体BIM模型。

由于高桩码头设计中，各专业之间的提资往往是相互的，故原有的二维设计模式下，各专业中间资料的提交网非常复杂，而在BIM设计模式下，协同设计的优势将会得到极大体现。二级提资层与三维模型层形成了典型的BIM协同设计模式，即可将三维模型层中的专业模型设置为中心文件，二级提资层中的各专业在同一个中心文件下进行协同设计，单点提资，这将会极大提升设计质量和效率。

图2 各专业之间提资链

5 多专业协同设计

BIM设计工作以三维设计为核心，但并不能完全抛弃二维而进行，因为在某些条件下，二维设计模式较三维设计模式更具备优势，故应采用二维设计与三维设计相结合的设计方式。为满足不同设计阶段的BIM设计模型交付要求，应分阶段制定高桩码头BIM设计工作各专业交付内容及深度。

与二维设计模式相同，高桩码头BIM设计工作应以总体和工艺专业作为先行专业，首先绘制出总平面布置和工艺平面布置，据此开展其他专业的设计工作。初设、施工图阶段应根据总体、工艺、水暖电等上游专业更详细的中间资料，对工可阶段的模型进行深化设计，一方面建立起非标准异形构件对原有的标准构件族进行扩展，另一方面建立起护轮坎、栏杆、排水沟、门机预埋件等新的族构件，提升整体模型的精细度。

为了更直观的指导BIM协同设计工作，根据本文所依托工程的实际情况，整理出模型组织关系如图3，图中各专业名称及代码见表1。

图3 模型组织关系

表1 各专业名称及代码

图3中红框及红色箭头的内容为单个“中心文件—工作集”协同设计板块的组成，其余单项之间通过链接的方式进行协同设计。除综合楼外，所有建筑单体的设计专业仅为建筑。机械包括大机、流机，为工艺专业自建。建筑设计包含地坪。地形为总体专业自建，使用Civil 3D软件进行建模，但该软件不可进行协同设计工作，故需由总体、水工结构、道堆专业一起编辑地形模型，总体专业地形模型包含场地平整及港池挖泥，水工结构专业地形模型包含岸坡挖泥，道堆专业地形模型包含回填。

6 结语

本文依托北方某通用码头工程，基于Revit软件开展高桩码头BIM协同设计工作，在选取协同方法、模型拆分与组织、中间资料提送、多专业协同设计及模型整合方面进行应用研究，为开展类似工程的BIM协同设计工作提供了参考，但在实际操作中，应根据项目的实际情况、设计需求适时选取或调整，从而达到设计人员高效协作，设计成果高度集成共享的工作目标，保证数据传递的关联性、及时性和一致性。