三維配筋技術在實際工程中的應用

鄭文超

三維配筋技術在實際工程中的應用

鄭文超

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津300250）

闡述了傳統配筋技術的缺點和不足，三維配筋的發展及獨特優勢，介紹了配筋軟件的功能及在水利行業中的應用，在節省時間成本、勞動力成本上的優越性，提出了軟件的一些不足和建議，并總結了軟件在水利行業應用的必要性。

鋼筋圖；異形結構；三維配筋

1 概述

混凝土結構配筋在整個設計周期中占據著重要地位，是保證結構安全的一道重要屏障，在施工詳圖階段，鋼筋圖占據著大部分的時間比例。

隨著三維協同技術的日漸成熟，三維配筋在水利行業也有了突破性進展，三維可視化配筋技術，能直觀展示結構和鋼筋在三維空間布置情況，能有效防止配筋中出現的錯誤，同時，可與CAD軟件的結合，在三維配筋模型的基礎上剖切、投影平、立、剖面鋼筋圖，轉換為二維圖紙，滿足設計、施工、管理的需要。

2 獨特優勢

水工構筑物種類較多，設計過程中經常會遇到大壩溢流堰、電站出水口、泵站進口變徑、閘、涵進出口漸變段、隧洞進出口銜接等異形結構，對這些部位手工配筋無論是計算方法、計算過程，還是計算結果，都不盡人意。三維配筋自身的計算功能不僅能提供準確的工程量，而且制圖成果清晰、實用，同時也節約了時間成本，在行業內贏得了良好的口碑。

3 軟件介紹

《混凝土三維設計平臺》VisualFL是基于三維結構模型的自動配筋出圖系統，可導入當前主流平臺上創建的實體模型，在模型上布置鋼筋，能修改其空間位置、長度、間距、直徑等，也能從不同方位觀看模型及其內部結構，檢查鋼筋空間的邏輯關系。經過切取剖面后可在AutoCAD自動生成鋼筋圖和信息表。

界面上共有6個區域：標題欄、菜單欄、工具欄、特征管理樹、圖形區、狀態欄，如圖1。

圖1 配筋軟件界面

標題欄用于顯示當前應用程序名、文件名；菜單欄包含了軟件所有的設置和使用功能，包括總體設置、配筋設置、配筋、剖切圖紙等；特征管理樹集成了所有的設計成果，包括配筋、剖切、參考，鋼筋的修改也是在管理樹下完成，修改內容極其豐富，分為部件、單元、組、段4個級別，修改方式多種多樣，包括添加鋼筋段、延伸、定長設置、旋轉、增加組段、移動、裁剪、刪除等各種類別；圖形區為可視區域，可通過旋轉、隱藏直觀展示結構、配筋情況，檢查錯漏筋；狀態欄可顯示結構尺寸、鋼筋編號、長度、直徑、間距等詳細信息。

4 實際運用

某電站進水閘與管道銜接段為由方孔漸變至圓孔結構，電站出水管道為由小管徑漸變為大管徑結構，二者的特點為所配鋼筋均沒有常規尺寸，多為漸變鋼筋，采用CAD手工制圖除了繪圖、統計鋼筋較困難以外，鋼筋的計算長度也會有很大誤差。三維配筋手段可解決復雜問題。

4.1 主要步驟

采用Bently軟件對結構按照比例實體建模后，導出擴展名為*.sat的文件，利用VisualFL打開此文件為結構配筋。主要步驟為：

（1）確定鋼筋所在結構面，并拾取這些面，選擇面配筋命令。

（2）引導線選徑向結構線，配筋方向采用與圓面平行（出水管選擇與結構線垂直）；約束鋼筋起始點布置范圍。

（3）設置鋼筋參數，主要有鋼筋直徑、間距、保護層厚度、級別、內外層關系、端頭形式（分延伸、彎折、至外表面3種）等參數。

（4）修改個別鋼筋長度、端頭形式，彎折方向、刪除多余、補充缺少的鋼筋。

（5）定義剖切面、投影面，生成二維圖。

（6）在CAD中讀取二維圖，調整鋼筋標注位置，添加尺寸標注、圖名、高程、說明等信息。

（7）加框、編號，生成最終圖紙。

4.2 生成及運用

配筋過程中涉及的配筋模型、剖切部分二維鋼筋圖及生成的鋼筋表如圖2～圖4。

配筋模型可直觀顯示鋼筋布置的合理性，通過空間旋轉輕松判斷結構各個部位有無錯漏鋼筋。切圖功能可根據需要剖切任何部位的二維圖紙，成果基本符合制圖要求和生產習慣。生成的鋼筋表解決了對漸變鋼筋處理非常困難的問題，同時，把繁瑣的統計工作交給軟件處理，一方面節省了大量時間，另一方面避免了人為疏忽造成的錯誤，極大提高了生產效率。據統計，建模、配筋、切圖、出圖整個設計周期所用的時間要比傳統二維配筋所占的時間縮短一半以上。

圖2 配筋模型

圖3 剖切二維圖

圖4 鋼筋材料

5 注意問題

5.1 建模

建立模型時一定要保證結構尺寸的正確，否則配筋結果肯定是錯誤的，模型的比例采用圖上1個單位表示1mm。配筋軟件中導入*.sat模型時，首先確定模型的單位，然后再保存為*.sfl文件。

5.2 配筋

配筋之前首先定義好所需鋼筋的式樣，加快配筋速度，減少后期修改。配筋過程中應注意配筋順序問題，配筋順序即為鋼筋表中鋼筋編號的順序，一般按照施工工序，從底部到頂部，由外部至內部依次配筋，對一個結構面配完鋼筋后再配下一結構面，以免漏配鋼筋和鋼筋表的錯亂。

5.3 定義投影面

若要投影多個面，需確定一個基準投影面，將另外幾個面添加至補充投影面中，這樣平面圖中才能顯示完整的結構線和各個面上的鋼筋，同樣，若要顯示側面的彎折鋼筋，需將側面添加至垂立面中。

5.4 二維圖生成

二維圖中生成各個部位的平面圖有時上下游、左右岸方向不一致，在生成圖紙前可通過在管理樹目錄下各剖切面調整方向和旋轉圖紙的命令調整，同時，注意設置出圖比例。若要在圖紙中調整，鋼筋標注的位置、方向的修改會浪費很多時間。

5.5 采用模型替換命令生成

采用模型替換命令生成的鋼筋圖，在平面圖中不顯示鋼筋（剖面圖不影響）時，需要在配筋軟件中把鋼筋替換到它的所屬面上，鋼筋圖才能顯示鋼筋。

二維圖修改鋼筋標注時，盡量不要把圖紙分解，這樣能保持二維圖和配筋軟件的關聯性，在軟件中修改鋼筋后，圖紙中的標注位置保持不變。

6 不足和建議

配筋軟件在功能和顯示方式上都有一定的優越性，比如，為便于區分和校核，鋼筋可設置成不同顏色，拾取曲面結構時的高亮顯示，改善了交互性能。但軟件仍有一些亟待改善的內容。

二維圖中鋼筋間距并不是設計的間距，只是把鋼筋等間距分配到結構面上，因此，鋼筋的實際間距與設計間距會有毫米級的誤差，但不影響正常使用。配筋軟件另外一個不足之處是不能生成弧形結構的立面展開圖。

VisualFL生成的二維圖也不太完善，存在鋼筋的標注扎堆、綁扎鋼筋不能錯位顯示、少量鋼筋有時超出結構邊界、缺少尺寸標注等問題，需要手工修改、完善。二維圖中鋼筋修改占據整個配筋流程大部分時間。因此，建議軟件進一步優化二維出圖程序，盡量減少手工調整，縮短設計周期，節約勞動成本。

鋼筋編號的位置一般分兩種，①置于標注末端，②置于標注之前，目前配筋軟件只支持第2種方式，建議增加一個復選功能，讓用戶有選擇地使用。

對于一些常規的結構形式，建議軟件具備參數化設置，通過輸入結構尺寸自動生成配筋模型，并自定義剖切面設置，直接生成鋼筋圖，實現全自動配筋。

7 結語

（1）三維配筋軟件擁有獨立的設計平臺，界面清晰，人機交互便捷，功能分區明確。簡單易學，不需要任何基礎。

（2）軟件以獨特的三維視角直觀展示結構體配筋的整體布局、鋼筋的分布、搭接方式及內外層關系，為設計圖紙的質量提供了有力保障。

（3）軟件的二維抽圖技術有效解決了當前二、三維圖紙空間的轉化問題，為提供施工圖紙創造了條件。

（4）軟件自身的數據計算技術將計算成果輸出為圖表形式，避免了失誤，釋放了設計人員的手腦，提高了生產能力。

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The technology of Three-dimensional reinforcements applies to practical engineering

ZHENG Wen-chao
（Hebei Research Institute of Investigation&Design of Water Conservancy&Hydropower，Tianjin 300250，China）

This article expounds the shortcomings and the insufficiency of traditional reinforcement technology，The development of the three-dimensional reinforcement and unique advantages，introduces the reinforcement software's function and its application in water conservancy industry，the advantages at save time and labor，Propose some deficiencies and Suggestions of the software，at last，Summarizes the necessity of its application in water conservancy industry.

reinforcement；drawingspecial structure；three-dimensional reinforcements

TV332

B

1672-9900（2016）04-0060-04

2016-07-14

鄭文超（1983-），男（漢族），河北徐水人，主要從事水利結構設計工作，（Tel）13512999364。