中交第二航务工程勘察设计院有限公司 李华帅 何遵祥
摘 要： 结合实际散货工程项目，采用REVIT和Inventor软件，对BIM技术在港口装卸工艺系统设计中的方法和流程进行了探索和总结，实现了装卸工艺设计的内容，能够为BIM技术在水运工程行业的深入应用提供参考。
关键词： BIM技术； 装卸工艺设计； 三维协同设计； REVIT软件
BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)技术自从本世纪初开始应用于建筑项目，其设计的理念和优势就受到重视，经过多年的发展，BIM技术正在包括建筑、水利水电、铁路、桥梁、水运工程和公路等工程建设领域得到普遍的认可，并且凭借其三维协同和集成优势，给工程建设领域带来了全面的变革。
在BIM平台协同设计时，不同专业的设计人员在协同工作模式下来表达、交流、校核设计信息，最终用一个带有正确信息的三维模型来表达，之后可以以此为基础输出各个专业所需要的图纸、报表等，而且以三维模型为基础，后期可以结合施工进度计划或者工程造价，从全生命周期角度考虑成本和效益；在工程运营管理阶段，将BIM与传统管理结合，实现更优质精准的运维服务。
码头工程中装卸工艺的设计任务是完成货物在船舶和后方堆场之间输送所需要的整个工艺系统。设计中不仅仅要完成系统中装卸设备的选定、衔接，而且涉及到与总图相关的土建结构、电气、水工建筑、给排水等多个专业系统。本文结合某电厂煤炭储运码头工程来展示BIM技术在装卸工艺设计中的应用。
2.1 技术路线
在整个工程设计中，选择Autodesk公司的
REVIT软件作为协同平台，各个专业将各专业模型文件集成到该软件，最终形成一个完整的工程模型。由于装卸工艺专业中多为机械设备，因此同时采用Inventor软件来完成设备建模。本项目主要协同流程如图1所示。
图1 本项目三维协同流程示意图
2.2 工程概况
该工程建设2个5万t级卸船泊位和1个1万t级装船泊位，年煤炭进口能力880万t，出口能力700万t；同时后方配有相应的陆域堆取料堆场系统。卸船工艺采用桥式抓斗卸船机从散货船上卸煤于码头平台上带式输送机，而后转入引桥带式输送机再转入堆场堆取料机系统，送至煤炭堆场堆存。装船工艺采用堆取料机取料，经皮带机系统送至装船机装船。
本项目设计流程为：首先总图和工艺专业配合完成总体的布置，然后依据基本已经确定的方案开始BIM设计。装卸工艺在后续设计中的主要任务分为设备模型的建立和向相关协同专业提供中间资料。
3.1 设备模型的建立
由于机械设备模型较为复杂，所以采用机械设计软件Inventor建立模型，导出sat或者dwg格式的中间文件，在Revit中通过中间文件生成设备族，以供后续设计使用。
(1)桥式抓斗卸船机、装船机、斗轮堆取料机等的建立。桥式抓斗卸船机、装船机机构繁多，结构较为复杂，如果精细建模，不仅耗费的时间较多，而且模型文件过大，不利于后面工作的开展。所以此类设备主要保证轨距、基距、外伸距和设备外形尺寸，其他细节予以适当简化。
(2)皮带机的建立。工艺系统中皮带机属于比较复杂的设备，由于功能和空间布置等的不同，几乎每条皮带机都不相同。将皮带机中的零件分为标准件和非标准件，标准件包括上下托辊、滚筒、支腿、中间架、拉紧重锤箱、驱动电机、减速器等，这些零件应采用参数化建模，提高效率；非标准件包括头尾架、皮带和漏斗等，此类零件需要根据具体的设计参数进行修改。在建立了零部件族库后，对于不同走向、布置的皮带机，只要按需求进行组装即可。
(3)其他设备模型的建立。其他设备模型如清仓机、单斗装载机等，由于基本不涉及与其他专业相协调，则主要满足外形尺寸即可。
3.2 与其他专业的协同设计
(1)与建筑、结构专业的协同。本项目中，与建筑、结构专业的协同主要为皮带机栈桥和转运站，通过在Revit软件中建立中心文件的方法来实现。栈桥利用楼板来建立，通过栈桥中心文件，向结构专业表达栈桥的宽度、长度、爬坡角度和所承受的荷载等信息；转运站中心文件中的模型包括转运站外形尺寸、层数和每层层高、皮带机进出开口尺寸、每层楼板需要开孔的位置和尺寸等。
待总图中心文件建立后，工艺专业将各个栈桥和转运站中心文件链接到总图中心文件中，形成工艺系统对结构建筑的整体协同文件。后期结构专业只需在工艺专业建立的中心文件中进行其专业的设计、细化，通过协同更新即可。
(2)与水工专业的协同、电气、给排水等专业的协同。在REVIT软件中，对每台工艺设备模型添加属性，包括其轨距、基距、轮压荷载和轮数、用电负荷和对供水的需求等信息。相关专业在协同平台REVIT上查看工艺设备模型数量和每个模型的属性，即可得到所需的设计资料。
3.3 中间资料的汇总
由于工艺向相关专业提供的资料和协同信息，许多都包含在了设备族和相关中心文件中，比较分散，在设计中常常会出现遗漏或者总量统计错误等情况，为了能够避免这些疏漏，采用Revit结合资料单的形式。工艺专业将所有给其他专业的资料在总图中心文件中汇总，通过在revit图纸中新建名为“工艺中间资料”的图纸，供各个专业查看。
3.4 图纸的绘制
在模型全部建立好之后，整个工程所有的要素均通过三维模型体现出来，如图2所示。利用模型，通过投影、剖切以及配合适当的隐藏，可以方便地获取所需的二维图纸。而且当后期有设计修改时，只要修改了模型，所对应的二维图纸会自动修改，十分方便。
图2 本码头工程整体模型
本工程所绘制的装卸工艺平面图如图3所示。
3.5 设计校审
REVIT软件提供了工作集的功能，每个操作者建立自己的工作集，然后在自己工作集下进行设计或者校审，当保留工作集权限时，所有人都可以查看模型，但只有设计者才可以修改，若其他人想要移动或修改设计者的模型，必须提出申请并得到授权方可。这就保证了在协同工作模式下相互的独立，同时也为校审提供了方便。设计人员在REVIT中完成的设备族文件、向其他专业提交的中间资料以及出图阶段完成的二维图纸均需要通过校审。校审人员可以通过软件中的测量和云线批注功能，在图纸上校核并留痕。 因为有设计权限， 相应的云线批准需要在设计人员修改再次提交后，由校审人员根据修改情况删除。
图3 通过三维模型生成的工艺平面布置图
采用BIM设计手段，所有的信息都依靠模型、实物来传达，直观明了，能够非常方便地判断工艺流程是否合理。同时由于整个设计都在同一个协同平台下完成，在与其他专业的协同过程中，可以做到实时同步，避免专业间资料的缺、漏或者不同步等引起设计缺陷。模型均是按照实际尺寸建立，在完成后能够进行碰撞或者净间距检查，及时在设计阶段就消除干涉问题。装卸设备是工艺系统的关键，在BIM手段应用初期，建模工作量较大，但随着模型族文件的不断累积、丰富，后期使用将会越来越快捷。
参 考 文 献
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CCCC Second Harbor Consultants Co.,Ltd. Li Huashuai He 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
李华帅: 430000, 武汉市武昌区民主路555号
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