陳銘

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

近年來，隨著BIM技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的工程技術(shù)人員開始廣泛使用三維技術(shù)來解決工程設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的各種問題。運(yùn)用三維協(xié)同設(shè)計(jì)，能有效地推進(jìn)水利水電工程設(shè)計(jì)的可視化、精確化和快速化。由二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向三維設(shè)計(jì)需要花費(fèi)設(shè)計(jì)單位大量的人力物力，因此，選擇一款合適的三維設(shè)計(jì)軟件顯得非常重要[1]。

1 工程背景

根據(jù)項(xiàng)目的自然條件、樞紐布置、水頭和機(jī)組型式不同，水電站廠房形式多種多樣[2]。水電站廠房上部結(jié)構(gòu)基本相同，為規(guī)則的框排架、梁、板結(jié)構(gòu)，且利用中國(guó)建筑科學(xué)研究院開發(fā)的PKPM系列軟件，已經(jīng)大幅度地提高了設(shè)計(jì)人員計(jì)算和出圖的效率；但因機(jī)組型式及布置的不同，水電站廠房下部結(jié)構(gòu)每個(gè)電站都不盡相同：立式機(jī)組，尾水管、蝸殼大多為復(fù)雜異形結(jié)構(gòu)且均完全埋入混凝土中；臥式機(jī)組，尾水管、蝸殼埋入混凝土部分相對(duì)比較簡(jiǎn)單。如何將BIM技術(shù)應(yīng)用于電站廠房下部大體積結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中，提高工作效率，是廠房設(shè)計(jì)人員迫切關(guān)心的重要問題。水下大體積混凝土結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)中存在著異形結(jié)構(gòu)需要多個(gè)二維平剖面表示、鋼筋圖繪制工作量極大、過程復(fù)雜繁瑣、容易出現(xiàn)錯(cuò)漏配筋等特點(diǎn)。本文利用Revit和Inventor兩種三維建模軟件和水工三維配筋軟件針對(duì)復(fù)雜多變的廠房主機(jī)間水下結(jié)構(gòu)部分，如何建模和參數(shù)化，針對(duì)水下大體積結(jié)構(gòu)面多、鋼筋編號(hào)多的特點(diǎn)，如何利用大體積配筋軟件進(jìn)行配筋，進(jìn)行了一定的工程實(shí)際運(yùn)用操作，提出了一些可行的解決辦法[3]。

2 軟件介紹

Revit系列軟件是專為建筑信息模型構(gòu)建的一套三維參數(shù)化模型設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)，包含建筑設(shè)計(jì)、MEP工程設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工具。Revit因具有強(qiáng)大的參數(shù)化建模、精確統(tǒng)計(jì)及Revit平臺(tái)各專業(yè)軟件間優(yōu)秀的協(xié)同設(shè)計(jì)、碰撞檢查功能，已被廣泛地利用于各行各業(yè)。

Inventor是一款三維可視化實(shí)體模擬軟件，包括三維設(shè)計(jì)軟件、基于AutoCAD平臺(tái)開發(fā)的二維機(jī)械制圖和詳圖軟件。AutoCAD Inventor軟件是一套全面的設(shè)計(jì)工具，用于創(chuàng)建和驗(yàn)證完整的數(shù)字樣機(jī)，是市場(chǎng)上DWG兼容性最強(qiáng)的平臺(tái)。

水工三維配筋軟件是基于結(jié)構(gòu)三維模型的鋼混結(jié)構(gòu)自動(dòng)配筋出圖系統(tǒng)，通過在三維結(jié)構(gòu)上創(chuàng)建鋼筋模型，經(jīng)過切取剖面，最終自動(dòng)生成鋼筋詳圖和材料表。

3 軟件應(yīng)用

3.1 Revit建模

Revit建模思路是先選擇合適的族樣板，再利用拉伸、融合、放樣、放樣融合、旋轉(zhuǎn)等常規(guī)命令建立需要的族文件，然后將建立好的族文件導(dǎo)入項(xiàng)目拼裝成三維模型[4]。

1）首先新建族文件，選擇軟件系統(tǒng)建立好的族樣板文件，軟件系統(tǒng)已經(jīng)提供了一系列常規(guī)規(guī)則構(gòu)建的族樣板以供選擇，但是針對(duì)于異形結(jié)構(gòu)軟件并沒有定制好的樣板文件，建議選擇公制常規(guī)模型來進(jìn)行族模型建立。

2）建模過程以放樣融合為例，先點(diǎn)擊放樣融合命令，然后在創(chuàng)建的操作中分別繪制路徑首、末端輪廓，再繪制路徑，點(diǎn)完成即可創(chuàng)建完一個(gè)放樣融合。在創(chuàng)建輪廓的時(shí)候，軟件提供了兩種方案：方案一，直接繪制，此種方案繪制的輪廓只屬于當(dāng)前命令，不能重復(fù)利用；方案二，利用事先做好的輪廓族方式載入輪廓。因軟件規(guī)定了立面（前后左右）、上下平面共6個(gè)平面，且所有的顯示均需投影至上述6個(gè)面，當(dāng)出現(xiàn)有夾角時(shí)顯示不夠形象直觀。在建立尾水管、蝸殼等異性模型時(shí)，建模基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為廠家提供的有限個(gè)單線圖斷面，完整的模型由若干個(gè)放樣融合依次連接組成，但是實(shí)際操作中容易出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)現(xiàn)象導(dǎo)致模型建立失敗[5]。

3）將建立好的族文件載入項(xiàng)目文件，在項(xiàng)目文件中載入定制好的各種注釋族，進(jìn)行平面和剖面處理即可整理為結(jié)構(gòu)圖。在進(jìn)行圖紙整理過程中，每一個(gè)注釋全部為族文件，均需要對(duì)族文件進(jìn)行編輯再載入，族定制過程比CAD繁瑣，為提高后續(xù)工作效率，可以將載入好的項(xiàng)目文件另存為樣板文件，且在后續(xù)實(shí)際運(yùn)用中豐富。

3.2 Inventor建模

Inventor建模無需選擇樣板文件，直接新建零件文件，常規(guī)命令有拉伸、掃掠、放樣、旋轉(zhuǎn)等，還有一系列圓、倒角修改命令和更加強(qiáng)大的曲面功能，然后將建立好的零件文件通過裝配拼裝成合適的部件。

1）新建零件文件，操作界面跟CAD界面基本一致，可以定制XYZ坐標(biāo)系，可以高效建立二維和三維的連接通道。

2）建模過程先創(chuàng)建需要的二維草圖，可以通過系統(tǒng)提供的平面工具創(chuàng)建任意需要的草圖平面，然后在草圖平面內(nèi)繪制需要的草圖形狀，或者直接載入CAD圖紙，提取草圖形狀，繪制好的平面草圖可以供所有命令提取使用。因?yàn)槠涑瑥?qiáng)的曲面功能，在建立尾水管、蝸殼等異性模型時(shí)，也可以很快捷方便。

3）將建立好的零件文件通過在部件中裝配即可形成完整的三維模型，同時(shí)裝配中可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)平面相互搭接的功能，可以解決在零件創(chuàng)建中出現(xiàn)的因?yàn)樽鴺?biāo)設(shè)置錯(cuò)誤的問題，而不用重新創(chuàng)建零件。

4）最后在工程圖模塊中進(jìn)行各種三維及平剖面的放置，補(bǔ)充標(biāo)注和說明文字即可實(shí)現(xiàn)出圖功能，同樣為提高工作效率可以制定相關(guān)圖紙格式文件。

3.3 水工三維配筋軟件配筋

水工三維配筋軟件可直接打開通過三維建模軟件生成的“.sat”格式的文件，通過程序提供的面配筋、線配筋、角度配筋等配筋功能對(duì)三維模型進(jìn)行三維配筋，再通過切取剖面生成二維、三維鋼筋圖，同時(shí)自動(dòng)對(duì)鋼筋進(jìn)行編號(hào)且生成材料表。

1）軟件操作界面簡(jiǎn)潔清晰易上手，依據(jù)結(jié)構(gòu)面布設(shè)鋼筋，可減少二維配筋過程中出現(xiàn)的隱蔽部位漏配鋼筋的情況。三維可視化配筋可以方便校審人員查看，因?yàn)椋绦蚩梢宰詣?dòng)生成材料表，將設(shè)計(jì)人員從計(jì)算鋼筋根數(shù)和長(zhǎng)度的機(jī)械工作中解放出來。

2）配筋是在做好的三維模型基礎(chǔ)上進(jìn)行操作，雖然軟件提供了替換模型操作，但是如果模型更改較多，會(huì)出現(xiàn)丟失工作面等錯(cuò)誤。為了確保配筋工作效率，建議在結(jié)構(gòu)模型校審?fù)ㄟ^再進(jìn)行配筋工作[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

通過在多個(gè)項(xiàng)目中實(shí)踐，為提高工作效率，現(xiàn)階段提出解決思路：針對(duì)立式電站中復(fù)雜的異性結(jié)構(gòu)采用Inventor建立模型，臥式電站常規(guī)的水下大體積模型采用兩種軟件均可以簡(jiǎn)單快捷地建立模型；關(guān)于BIM設(shè)計(jì)可以根據(jù)實(shí)際情況，不用過分糾結(jié)軟件是否二維或者三維，一切能提高工作效率解決設(shè)計(jì)問題的技術(shù)都可以充分利用；針對(duì)水下大體積配件面多、鋼筋編號(hào)多，可以分區(qū)域采用不同的文件對(duì)水下大體積進(jìn)行配筋，以利于后期校審及修改工作。