BIM技術在港口裝卸工藝設計中的應用探討

中交第二航務工程勘察設計院有限公司　李華帥　何遵祥

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BIM技術在港口裝卸工藝設計中的應用探討

中交第二航務工程勘察設計院有限公司李華帥何遵祥

摘要：結合實際散貨工程項目，采用REVIT和Inventor軟件，對BIM技術在港口裝卸工藝系統設計中的方法和流程進行了探索和總結，實現了裝卸工藝設計的內容，能夠為BIM技術在水運工程行業的深入應用提供參考。

關鍵詞：BIM技術； 裝卸工藝設計； 三維協同設計； REVIT軟件

1前言

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)技術自從本世紀初開始應用于建筑項目，其設計的理念和優勢就受到重視，經過多年的發展，BIM技術正在包括建筑、水利水電、鐵路、橋梁、水運工程和公路等工程建設領域得到普遍的認可，并且憑借其三維協同和集成優勢，給工程建設領域帶來了全面的變革。

在BIM平臺協同設計時，不同專業的設計人員在協同工作模式下來表達、交流、校核設計信息，最終用一個帶有正確信息的三維模型來表達，之后可以以此為基礎輸出各個專業所需要的圖紙、報表等，而且以三維模型為基礎，后期可以結合施工進度計劃或者工程造價，從全生命周期角度考慮成本和效益；在工程運營管理階段，將BIM與傳統管理結合，實現更優質精準的運維服務。

2設計技術路線和工程概況

碼頭工程中裝卸工藝的設計任務是完成貨物在船舶和后方堆場之間輸送所需要的整個工藝系統。設計中不僅僅要完成系統中裝卸設備的選定、銜接，而且涉及到與總圖相關的土建結構、電氣、水工建筑、給排水等多個專業系統。本文結合某電廠煤炭儲運碼頭工程來展示BIM技術在裝卸工藝設計中的應用。

2.1技術路線

在整個工程設計中，選擇Autodesk公司的

REVIT軟件作為協同平臺，各個專業將各專業模型文件集成到該軟件，最終形成一個完整的工程模型。由于裝卸工藝專業中多為機械設備，因此同時采用Inventor軟件來完成設備建模。本項目主要協同流程如圖1所示。

圖1　本項目三維協同流程示意圖

2.2工程概況

該工程建設2個5萬t級卸船泊位和1個1萬t級裝船泊位，年煤炭進口能力880萬t，出口能力700萬t；同時后方配有相應的陸域堆取料堆場系統。卸船工藝采用橋式抓斗卸船機從散貨船上卸煤于碼頭平臺上帶式輸送機，而后轉入引橋帶式輸送機再轉入堆場堆取料機系統，送至煤炭堆場堆存。裝船工藝采用堆取料機取料，經皮帶機系統送至裝船機裝船。

3設計中的重點

本項目設計流程為：首先總圖和工藝專業配合完成總體的布置，然后依據基本已經確定的方案開始BIM設計。裝卸工藝在后續設計中的主要任務分為設備模型的建立和向相關協同專業提供中間資料。

3.1設備模型的建立

由于機械設備模型較為復雜，所以采用機械設計軟件Inventor建立模型，導出sat或者dwg格式的中間文件，在Revit中通過中間文件生成設備族，以供后續設計使用。

(1)橋式抓斗卸船機、裝船機、斗輪堆取料機等的建立。橋式抓斗卸船機、裝船機機構繁多，結構較為復雜，如果精細建模，不僅耗費的時間較多，而且模型文件過大，不利于后面工作的開展。所以此類設備主要保證軌距、基距、外伸距和設備外形尺寸，其他細節予以適當簡化。

(2)皮帶機的建立。工藝系統中皮帶機屬于比較復雜的設備，由于功能和空間布置等的不同，幾乎每條皮帶機都不相同。將皮帶機中的零件分為標準件和非標準件，標準件包括上下托輥、滾筒、支腿、中間架、拉緊重錘箱、驅動電機、減速器等，這些零件應采用參數化建模，提高效率；非標準件包括頭尾架、皮帶和漏斗等，此類零件需要根據具體的設計參數進行修改。在建立了零部件族庫后，對于不同走向、布置的皮帶機，只要按需求進行組裝即可。

(3)其他設備模型的建立。其他設備模型如清倉機、單斗裝載機等，由于基本不涉及與其他專業相協調，則主要滿足外形尺寸即可。

3.2與其他專業的協同設計

(1)與建筑、結構專業的協同。本項目中，與建筑、結構專業的協同主要為皮帶機棧橋和轉運站，通過在Revit軟件中建立中心文件的方法來實現。棧橋利用樓板來建立，通過棧橋中心文件，向結構專業表達棧橋的寬度、長度、爬坡角度和所承受的荷載等信息；轉運站中心文件中的模型包括轉運站外形尺寸、層數和每層層高、皮帶機進出開口尺寸、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，工藝專業將各個棧橋和轉運站中心文件鏈接到總圖中心文件中，形成工藝系統對結構建筑的整體協同文件。后期結構專業只需在工藝專業建立的中心文件中進行其專業的設計、細化，通過協同更新即可。

(2)與水工專業的協同、電氣、給排水等專業的協同。在REVIT軟件中，對每臺工藝設備模型添加屬性，包括其軌距、基距、輪壓荷載和輪數、用電負荷和對供水的需求等信息。相關專業在協同平臺REVIT上查看工藝設備模型數量和每個模型的屬性，即可得到所需的設計資料。

3.3中間資料的匯總

由于工藝向相關專業提供的資料和協同信息，許多都包含在了設備族和相關中心文件中，比較分散，在設計中常常會出現遺漏或者總量統計錯誤等情況，為了能夠避免這些疏漏，采用Revit結合資料單的形式。工藝專業將所有給其他專業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，供各個專業查看。

3.4圖紙的繪制

在模型全部建立好之后，整個工程所有的要素均通過三維模型體現出來，如圖2所示。利用模型，通過投影、剖切以及配合適當的隱藏，可以方便地獲取所需的二維圖紙。而且當后期有設計修改時，只要修改了模型，所對應的二維圖紙會自動修改，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設計校審

REVIT軟件提供了工作集的功能，每個操作者建立自己的工作集，然后在自己工作集下進行設計或者校審，當保留工作集權限時，所有人都可以查看模型，但只有設計者才可以修改，若其他人想要移動或修改設計者的模型，必須提出申請并得到授權方可。這就保證了在協同工作模式下相互的獨立，同時也為校審提供了方便。設計人員在REVIT中完成的設備族文件、向其他專業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。 因為有設計權限， 相應的云線批準需要在設計人員修改再次提交后，由校審人員根據修改情況刪除。

圖3　通過三維模型生成的工藝平面布置圖

4結語

采用BIM設計手段，所有的信息都依靠模型、實物來傳達，直觀明了，能夠非常方便地判斷工藝流程是否合理。同時由于整個設計都在同一個協同平臺下完成，在與其他專業的協同過程中，可以做到實時同步，避免專業間資料的缺、漏或者不同步等引起設計缺陷。模型均是按照實際尺寸建立，在完成后能夠進行碰撞或者凈間距檢查，及時在設計階段就消除干涉問題。裝卸設備是工藝系統的關鍵，在BIM手段應用初期，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。

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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, 武漢市武昌區民主路555號