關于港口工程中BIM技術的作用分析

張宇海

摘要：本文從BIM技術三大特性，可見性、參數化以及一體化出發，著重分析在復雜的港口工程設計與施工中，BIM技術如何發揮其巨大的作用以及在施工的不同階段的作用內容，進而探討BIM技術對港口工程中設計與施工產生的技術革新。

關鍵詞：港口;BIM;設計與施工

中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）02-0206-02

1 BIM技術的發展

計算機輔助設計（Computer Aided Design，下文簡稱CAD）誕生于二十世紀60年代，隨著計算機的應用和普及，在80年代得以迅速發展。已廣泛應用于汽車制造、航空航天、電子工業、建筑等工程設計的各個領域。CAD技術的發展和應用擺脫了傳統產品設計方法和生產模式的弊端和短板，起到了提高設計效率、優化設計方案、縮短設計周期、加強設計標準化等作用，推動了設計變革。

伴隨著建筑行業的不斷發展和演化，建筑信息不再只包含地質、水文、氣象、圖紙等初級信息，建筑設計、施工、運維等直至建筑全壽命周期的新型建筑信息正在以幾何倍數的增長，現有的CAD技術已經無法承載新的數據特性發展，這也就促進了建筑信息模型BIM技術的產生。與傳統的二維圖紙不同，BIM技術可以稱為“三維”、“四維（空間+時間）”甚至是更多維度的設計。BIM技術從國外引入國內應用已有十多年時間，發展迅速且日臻成熟，極大地提高了我國的工程設計和建造的效率，為我國的經濟發展做出貢獻。

BIM技術的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數字化技術，為模型提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫。該信息庫不僅包括描述建筑物構件的幾何信息、專業屬性、狀態信息，還包括非構件對象（如空間、運動行為）的狀態信息，大大提高了建筑工程的信息集成化程度。不僅可在設計中應用，還可應用于建設工程項目的全壽命周期，在整個應用過程數據庫動態更新和豐富，為項目參與各方提供各種權限的工作平臺。全壽命周期結束后，數據庫可重復再利用于新的建設項目。

BIM核心建模軟件主要為國外Autodesk公司的Revit系統，Bentley公司的MicroStation軟件，Graphisoft公司的ArchiCAD軟件，如Revit系統，是我國建筑業BIM體系中使用最廣泛的系統之一。國內的BIM系統一般為適應中國技術環境進行的基礎軟件的二次開發成果。可按照建筑師和設計師的思考進行直觀的設計，通過三維建模，將其在傳統的三視圖中的信息與數據整合至同一個模型中，使設計師能夠更加清晰地了解建筑的位置、標高、水深、氣象等各類相關信息，從而節約大量的圖紙修改、標注時間等等，大幅提高了建筑設計階段的工作效率和準確率。

2 BIM在港口工程設計階段的作用

BIM系統數據庫的不斷充實完善，也為港口工程的建設提供全新的設計施工理念和視角。設計階段，CAD技術存在的許多問題，例如數據標注錯誤問題、設計效率較低等問題，在BIM系統中可得到有效解決。設計初期，通過輸入設計參數進行三維方式建模，涵蓋結構、材質及水、暖、電、油、通信等專業，使結構建模與結構建檔同步進行，各專業協同工作，帶動項目整體更新，提高設計效率與精確度，從而對施工環節打下一個良好的基礎，減少施工誤差。

BIM在港口工程的設計階段的作用主要體現在以下三個方面：

2.1 BIM的可見性特性可簡化工程設計

BIM模型的可見性即“所見即所得”，可大大簡化工程設計。港口工程建設地質錯綜復雜，水文氣象各有不同，主體結構或大部分結構隱蔽于水下，能將BIM模型更好地融入到周圍的環境中進行真實還原，極大地實現港口工程與周圍建筑、地形地貌、社會環境的進一步融合，發揮其最大的效益。

2.2 BIM的參數化特性可提高工程設計精確性

BIM的參數化特性，可使設計人員在模型建設中獲取更為豐富的數據與信息，彌補設計人員本身的局限性，全面提升設計精確性。BIM項目中點擊某一模型部位，即可獲得結構的相關信息，如標高、性能、能耗等。船塢設計中，扶壁結構立板、肋板和底板的結合處需分別設置不同規格削角，在三視圖中表達此類信息時，易發生標高或尺寸不一致的情況，采用CAD設計時，程序本身不能夠識別，只能通過人工校對審核來發現。BIM設計階段，結構通過三維建立，各項參數唯一可調，可直觀高效的避免問題發生。

2.3 BIM的一體化特性可減少工程設計錯誤

港口工程設計中，由于各專業設計師之間溝通不到位等原因產生的碰撞問題，需要花費大量精力物力、財力來解決。在CAD設計階段，此類問題只能在出現后進行協調解決。BIM系統的一體化特性可在設計階段有效解決此類問題，大大節省時間和物質成本。通過在水工建筑物建造前期統一建模，對各專業高程明確固化，在統一界面開展設計，生成協調數據解決碰撞問題，在后續設計施工中均可進行動態調整。

3 BIM在港口工程施工階段的作用

在港口工程的施工階段，BIM系統搭建起的可溝通的平臺，可方便施工企業理解設計方案，制定合理的施工方案，開展方案優化，進度控制，成本控制，供應鏈管理等一系列工作，提升項目建設質量，降低成本，縮短工期。

3.1 BIM技術使可視化特性便于優化施工方案

施工企業在方案優化中，可通過BIM平臺提供的結構信息，了解構件受力情況、結構采用的目的，讓施工人員能夠更好的理解設計意圖和設計思路，有效解決設計盲點，減少施工錯誤及瑕疵，進而提出自己的觀點以及改進的相關措施。

BIM建立可視化模型加入時間元素后形成BIM 4D模型。可以配合相關的BIM軟件進行施工模擬。隨時隨地可以觀察施工計劃表與實際施工的進展，如果有延誤的情況可以迅速查看問題，立即尋找解決方法。通過BIM技術的施工模擬特性，再配合施工現場檢測射頻技術RFID，可以大幅降低施工安全問題，提高施工質量，減少返工等現象。

3.2 BIM技術參數化特性便于提高數據精確度

采用BIM技術可以更清楚施工細節，也可以更精準計算出材料數量，只要核對結構組件、材料位置和計算格式等參數，即可通過計算機計算，直接從模型中產生工程量，也不需要繁瑣的校對工作，大大提高了工程量的精準度和工作效率。雖然在現有模型中，存在明細表中“凈量”與我國的工程清單規則不能夠完全吻合，但通過系統自身的“國內化”，可逐步消除差異，達到國家和國際標準。

3.3 BIM技術一體化特性便于提高施工效率

BIM審閱軟件NavisWorks可以讀取檢視文件的3D模型及所有的屬性信息，包括意見標注、碰撞檢查、視點儲存、模型剖分等內容，使信息明晰化，事前進行協調，在人為的錯誤發生前，改正漏洞和錯誤避免翻工，提高施工效率，為業主降低建造成本。如改造高樁碼頭項目中，利用已建立BIM模型進行“三維虛擬碰撞”，模擬新舊樁基在水下碰撞情況，從而避免沖突，節約施工成本。

4 結語

BIM技術可對港口工程項目中的立項、設計、施工以及運營維護等全壽命階段的工作進行有效的管理。項目中涵蓋從前CAD圖紙中包含的各類信息，并能夠將這些信息轉化為模型，更有利于施工方的施工、評估以及修改問題。在設計階段，BIM系統憑借其可視化、參數化、一體化三個特性提高了港口工程的設計效率以及設計的準確性;在施工階段，BIM系統憑借其優化施工方案、提高數據精確度、提高施工效率的特點，對施工企業質量控制、進度控制、造價控制起到了很好的管理作用。從二維平面圖到三維立體模型，從多圖到一個模型，BIM作為建筑行業的重大技術革新，已經廣泛應用于復雜多變的港口工程建設之中，能夠最大化的節約建造成本，提高建造效率。

住建部已在《建筑業發展“十三五”規劃》中明確提出“十三五”時期的主要任務之一是“加強關鍵技術研發支撐，加快推進建筑信息模型（BIM）技術在規劃、工程勘察設計、施工和運營維護全過程的集成應用，支持基于具有自主知識產權三維圖形平臺的國產BIM軟件的研發和推廣使用。” 而隨著國家推進“互聯網+”戰略的提出，代表著互聯網與傳統建筑行業深度融合的BIM技術處在飛速發展當中，隨著國產BIM軟件的不斷研發和完善，港口工程建設也將迎來更為廣闊的技術發展與產業創新的輝煌前景。

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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