BIM技术在港口工程设计中的应用初探

BIM技术在港口工程设计中的应用初探

徐晨

华设设计集团股份有限公司 江苏省南京市 210000

摘要：本文利用Revit这一BIM工作平台，开发了一系列的针对港口工程专业的专用族，并依托实际项目建立了码头结构及堆场的主体模型，通过投影剖解生成了基本满足要求的图纸，软件还能自动统计工程量，并形成表格。本次探索基本体现了BIM直观、易于修改、统一数据的优势，且达到了提高了设计效率与设计质量的目的，验证了BIM技术在港口工程设计中的可行性。

关键字：港口工程 BIM 三维设计

Abstract: In this paper, the BIM platform of Revit was used to develope a series of special families for port engineering. Then, the main model of pier structure and yard was established relying on the actual project. Also, through the projection and section, the drawings meeting our basic requirements were generated. Otherwise, the software could count quantities automatically and form the table. This exploration basically reflected the advantages of intuitive, easy to revise, unified data about BIM, and achieved the aim to improve the design efficiency and quality. It’s proved to be feasible to use BIM technology in the design of port engineering.

Keywords: Port Engineering BIM Three dimensional design

1、背景

BIM，即建筑信息模型，是一种虚拟仿真技术，具有模型信息化、3D参数化、统一数据库、协同作业的特征，可以应用于建筑规划、设计、施工、管理全流程中。在设计方面，相比传统的设计方法与流程，其具有直观、易于修改、易于协调等优势，能以更高的效率形成更好的设计成果，获得了建设行业的认可和广泛应用，业主已普遍要求把BIM模型作为可交付的设计成果。但在水运行业中，由于缺少适用于港口工程的专业BIM应用软件，无法直接将BIM技术应用到实际工程设计中。本文主要介绍以BIM设计软件Revit为工具，利用其强大的参数化与自定义功能，尝试将BIM技术应用到港口工程设计中。

2、Revit软件简介

Revit是Autodesk公司的一款软件套件，其专门为建筑信息模型而构建，可以帮助工程师更好地设计、建造、维护建筑。其不仅提供了建筑上常用的构件，还提供了强大自定义构件功能，帮助工程师自行定义出满足要求的参数化构件（族）；同时，其强大的关联建模功能，可以让构件之间建立联系，当设计参数发生改变时候，与设计参数关联的构件按照之前定义的关系自动发生变更。Revit还能通过模型投影与剖切，自动生成相应视图，并提供了明细表工具，自动进行工程量统计与输出。

3、自定义参数化构件

3.1概述

由于Revit中没有预定义港口工程中的构件，需要利用Revit的族定义环境进行定义。考虑到自定义族与工程量统计工具的关系与定义的便捷性，本次遵循以下原则进行族的构建：

（1）需要统计工程量的构件都需要定义为族，构件的组成部分需要统计工程量，则应使用共享嵌套族进行构建。

（2）对于相对复杂的构件族，使用非共享嵌套族加速其定义过程，同时也方便构件族修改。

（3）对族必要的尺寸及构造进行参数化，以方便今后实际使用该族。

（4）定义族时应充分统筹兼顾出图、工程量统计方面的要求，合理权衡，找到最佳结局方案。

同时，Revit自身分类并不完全适用于港口工程，按照方便使用的原则，重新分类港口工程主要构件，本次主要构件及其分类如见表1。

表1主要构件在Revit中的分类与构造表

3.2几何形式参数化

Revit族定义中，考虑构件实际可能变化的形式，利用Revit中的各种工具完成构件参数。例如：利用参照线中的参照面，来进行构件倾斜或者旋转角度参数的定义（高桩码头的斜桩族）；利用参照面与阵列，来进行离散部件数量与间距沿某方向变化参数的定义（爬梯、锁链部件）；利用嵌套族之间参数的传递，来进行复杂构件几何尺寸的参数化（扶壁式挡土墙）。

图1参数化扶壁式挡土墙构件族

3.3信息定义

模型信息的定义分为两种形式，一种是在项目环境中统一定义，适用于单位工程分类、分部分项工程分类等所有模型中通用的信息，伴随着模型的构建逐步注入修改完成；一种是将信息定义在族中，适用于不同构件专用的信息，例如PHC桩的强度、橡胶护舷的型号等等。由于添加的信息参数是形成明细表字段的基础，在族编辑环境中添加参数时，定义过程应考虑该构件可能需要出现在各种类型明细表的信息，并根据不同构件的类型，统一建立适用于港口工程的信息构架，使明细表按照港口工程的标准与习惯输出成为可能。本项目定义的参数如见表2。

表2港口工程主要信息参数

4、项目模型构建

本项目依托常州内河港某码头工程，建立了北港池重力式码头模型。

4.1基准的建立

项目基准包括标高、轴网与外部参照。根据港口工程的特点，本项目建立的码头工程参照标高、轴网控制线，如下表所示。基准是项目形成最基本参照，使得当这些基本参照参数发生变动时，模型根据参照的变化自动调整，提高设计效率。

表3码头主要参照标高一览表

表 4 码头结构及道路堆场主要控制轴网一览表

由于Revit软件做总平面布置功能较差，总平面图一般采用其他CAD软件制成。可采用导入外部参照文件的方式导入总平面布置图，作为图形参照。

4.2构件放置与信息注入

BIM构件放置应从主体开始放置，然后逐步细化添加细部构件，同时根据设计进行实际参数的调整。在本次进行模型构建时，考虑码头工程的特征，按照“结构段形成—结构段布置与微调—结构段细部设计—轨道梁及附属构件放置—道路堆场设施构件放置—堆场道路面层结构的铺设”顺序进行。

图2项目结构模型三维视图

信息的注入一般可与构件族的放置过程中同时进行。在构件族放置完成后，就可以对模型的构件的信息进行添加修改。

图3在项目中修改族参数

5、图纸生成

5.1 图纸图框

Revit中，图纸对象是有一个图框族与一系列视图对象组成。图框的线条可以利用原有的CAD图纸导入，或者直接在Revit图框族定义环境中绘制；图框的信息栏包含固定文字内容以及一些项目信息。固定文字内容可以利用Revit直接书写，项目信息可以采用引用的形式引用项目文件中一些定义好的项目信息，一旦这些信息发生变化，则图纸上的相应信息也会实时发生变化。

5.2视图建立与注释

视图中一般显示模型对象投影或者剖解线条及其注释。为了控制在图纸中显示线条的粗细、颜色和线型，视图注释的字体和位置符合出图要求，需对视图进行调整。

（1）模型显示控制

利用Revit模型显示精度工具，将视图分为了三个精度级别，粗略级别用于总平面布置图，只显示模型的轮廓与占位；中等级别用于构件布置图，反映构件群布置情况及单个构件总体尺寸；精细级别用于细部构件展示图，反映构件细节情况。

（2）标注与注释

Revit中的标注样式与现行的规范要求不一致，本次自定义了一套与港口工程行业要求基本一致的标注图例。利用Revit中标注关联到模型的特性，自定义了一系列的标注标签，实现了模型类型更改，相应注释也发生更改。

（3）线型与粗细

Revit中，所有的线型与线条粗细都是基于对象进行调整的。对应AutoCAD中图层的概念，Revit中的图层就是一个个的族对象。本项目按照了前面介绍的族的分类，梳理确定了所有模型与注释的线型、粗细、颜色、满足相关要求。

5.3视图组合与图纸布置

利用Revit的布图工具，可以将相关视图组合，套上原先定义好的图框，加上必要的图纸说明，便形成了一张完整的设计图纸。

图4生成的轨道梁结构图

6、工程量统计

6.1统计分类

在一般的施工图设计中，材料清单、工程量清单按精细程度可分为材料表、工程量清单以及构件明细表。材料表一般用于细部构件材料统计，标准化的材料表包括序号、项目名称、项目特征、材料特征、工程量等关键字段；工程量统计表主要是按照分部分项工程分类统计的工程量总表或分表，其内容是编制工程造价的基础，标准化后的工程量统计总表一般包括序号、单位工程、分部工程、材料特征、工程量、备注等关键字段；构件清单的主要用途是展示与统计项目类别但不同类型（尺寸与技术特征）的构件，构件清单无法标准化，据需要进行清单统计的构件选择合适的参数进行分类。

标准化后的统计清单关键字，与在族中或者项目中定义的信息对应。

6.2统计表输出

利用预定在项目中或者族中的参数作为明细表的关键字进行分类、筛选、输出，生成了满足要求的工程量统计清单，如下图所示为例，可以直接插入图纸中，也可以导入Excel中做进一步操作。

图5 4#轨道梁构件清单

7、效果展示

Revit提供三维视图和渲染工具，有足够的显示精度，方便设计人员快捷地展示设计意图与成果。

图6码头结构三维视图（左）与渲染图（右）

8、结论

BIM技术已经被认为是建筑业的一次飞跃性工具革命，并且迅速蔓延到了众多基础设施建设行业中，已经被建设行业普遍接受。BIM最终应用将使整个工程项目建设流程与资源得到整合，改变生产模式，提高生产效率。通过对BIM技术在港口工程中的研究，进行了港口工程构件定义、三维建模、图纸剖解、工程量统计、成果展示的尝试，完成重力式码头主体构件参数化定义。基于实际工程建立了码头前沿结构及道路、堆场部分结构的建模工作，生成了部分基本符合要求的设计图纸，自动生成了部分结构段清单，可以对码头结构进行3D展示。BIM技术在设计变更、工程量统计、效果展示方面的优势得到了发挥，利用Revit将BIM技术应用到港口工程设计工作中是可行的，也将是一种趋势。

参考文献

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[2]廖小枫,王君等．Revit 2013/2014建筑设计星火课堂．[M]，北京：人民邮电出版社,2014

[3] 欧特克中国Revit构件开发组．Autodesk Revit 族达人速成．[M]上海：同济大学出版社，2013

[4] 洪磊．BIM技术在桥梁工程中的应用研究．[D]硕士：西南交通大学，2012

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