基于Bentley平臺的水工結構三維設計出圖技術應用

羅 微

(安徽省水利水電勘測設計院，安徽 合肥 230088)

設計階段是BIM技術應用的一個重要階段，并影響后續階段應用效果。現階段，二維圖紙仍是主要合法的設計交付物，如何準確高效地從三維模型剖切得到符合國家規范及行業要求的二維圖紙是實現三維正向設計應用必須要解決的問題。相較于傳統二維設計圖紙，三維設計圖紙具有更加靈活多樣的出圖樣式和表達方式，還可利用三維模型的可視化和直觀效果方便設計項目組進行溝通協同，也便于項目參建各方更好的理解設計意圖。

近年來，BIM技術在水利行業蓬勃發展，本文以Bentley平臺的AECOsim Building Designer CONNECT Edition(以下簡稱ABD)軟件在泵站工程水工結構設計應用為例，進行三維正向設計的應用探索。設計模型的幾何尺寸、屬性信息、工程數據統計及剖切圖紙均以源自協同服務器上的唯一模型，任何模型的修改和變更均能在圖紙上動態反映，避免翻模設計過程中三維模型和二維圖紙互相校驗，導致圖模不一致的各種誤差和消耗。

1 動態切圖技術

ABD軟件采用DV(Dynamic Views)動態切圖技術實現圖紙與模型的動態關聯，通過制定切圖規則，對建模過程中的模型屬性信息進行定義，包括模型的圖紙表達、剖切圖形的顏色、線寬、線型、剖面填充圖案以及模型的渲染特性、工程量信息等內容，如圖1所示。根據這些定義，DV切圖時軟件自動對模型材料進行識別，生成符合要求的二維圖紙并與三維模型動態關聯。

通過三種類型模型聯合運用建立起從虛擬現實模型到圖紙空間的邏輯轉換，包括DesignModel(設計模型)、DrawingModel(繪圖模型)和SheetModel(圖紙模型)。設計模型按1∶1比例建立真實尺寸模型；繪圖模型是將設計模型按照1∶1比例剖切得到的二維線條和剖面填充，具備相應的尺寸和位置屬性，可提取模型信息通過標注工具進行尺寸、高程、屬性信息的讀取和標注；圖紙模型按照圖紙尺寸1∶1比例建立，將繪圖模型參考進圖紙模型，并按出圖比例大小進行縮放。三種模型的工作流程條理清晰，邏輯組織方式合理，通過與注釋比例的聯合應用，實現圖紙標注元素大小根據出圖比例自動調整，減少繪圖和標注的工作量。

2 工程應用實例

2.1 項目概況

本文以安徽省樅陽縣某排澇泵站工程設計為例，進行水工結構三維設計出圖技術應用，主要應用流程為：制定建模及出圖規則、協同設計建模、切圖模型篩選、動態切圖、組圖標注及批量打印等。該項目從可行性研究階段開始應用，在沒有設計圖紙的情況下進行三維設計。該泵站設計抽排流量24.0m3/s，共5臺機組，總裝機2500kW，主要建筑物包括排澇引水渠、排澇進水閘、前池、泵房、壓力水箱、排澇出水涵及防洪閘、變電站以及管理房等。

圖1 ABD模型類別樣式定義

2.2 建模及出圖規則制定

三維設計出圖是協同設計的一個環節，離不開統一的協同設計規則，同時對建模也有一定的要求，形成標準規范的設計圖紙。其中，圖紙幅面、文字樣式、標注樣式、線型、線寬及水工結構材料剖面填充圖案等圖面元素樣式已在ABD軟件中進行了企業級標準定制，所有設計建模及出圖工作基于該工作空間進行，設計成果即符合標準要求。項目級協同設計規則關注模型定位基準、文件命名、模型劃分、模型構件的屬性定義、模型參考裝配等內容，本項目定位基準采用泵站站身上游側與泵站軸線交點為X、Y坐標原點，以順水流方向為X軸正方向，以垂直水流向左岸方向為Y軸正方向，Z坐標為實際高程值，其余項目級規則根據項目情況進行具體約定。

2.3 協同設計建模

項目各專業人員基于Bentley ProjectWise工程協同管理平臺進行協同建模工作，水工專業是機電、金結等設備專業的建模上游專業，需要依據定位基準先建立基礎模型供設備專業定位參考使用。利用ABD的類別樣式模塊，建模過程中自動賦予模型企業標準中規定的屬性，包括模型的配色、貼圖、切圖樣式及工程量屬性等，既提升了效率又保證了設計產品的標準化和合規性。

2.4 切圖模型篩選

三維切圖不應在設計模型文件中進行，因為三維動態切圖消耗計算機資源，還會使圖面出現多余的線符，因此需要建立新的文件篩選并參考參與切圖的模型，還可以通過圖層開關控制局部模型的顯示，以對出圖細節進行調整。當模型體量較大時，在圖紙定稿前暫不把相關專業模型參考進切圖模型以節省計算機資源，圖紙定稿后再將相關專業模型參考進圖紙模型空間以形成最終圖紙。以泵站站身結構圖紙為例，篩選參與切圖的模型如圖2所示。

圖2 ABD站身切圖模型篩選

2.5 動態切圖

三維動態切圖可以切二維剖面圖及詳圖大樣圖，也可以切出三維線框圖和三維立體彩圖等新型圖紙表達方式，如圖3所示，二者結合出圖方式可以提高圖紙的可讀性。通過剪切立方體(Clip Volume)控制剖面位置及視圖深度，如圖4所示，通過視圖控制顯示樣式。站身分別剖切縱、橫剖面及各層平面圖，并使用命名邊界(NameBoundry)剖切局部大樣圖，ABD軟件自動對剖面線型線寬及填充圖案進行處理。

2.6 標注及組圖

切圖時通過ABD定制的切圖種子自動形成帶有標準圖框的圖紙模型，并將繪圖模型參考到圖紙模型中。在繪圖模型中提取三維模型的幾何尺寸及高程信息對切圖進行快速標注成圖，完成圖紙標注后再對圖紙模型進行組圖調整，將半平面圖、局部大樣圖或其他比例尺繪圖模型在同一張圖紙模型中進行組圖，如圖5所示，再加入必要的其他專業模型后完成最終的圖紙。

圖3 站身縱剖面切圖及三維透視切圖比較

圖4 站身各層切圖位置動態調整對比

2.7 批量打印

利用ABD的打印管理器，如圖6所示，可以批量添加多個DGN文件進行批量打印。打印管理器可以自動識別文件中圖紙圖幅大小、比例、打印樣式等設置，無需打開文件即可完成設置。批量打印設置可以保存為文件供下次打印時使用，對于擁有大量圖紙的圖冊打印效率得到了極大的提高。泵站的部分圖紙的批量打印成果如圖7所示。

3 結語

如何高效解決三維設計正向出圖問題是影響三維設計技術在設計單位推廣應用的關鍵問題。本文基于Bentley平臺的ABD軟件介紹水工結構專業三維設計出圖的技術路線，并在生產實踐過程中加以應用和驗證。對比傳統二維設計，三維設計不僅提高了設計精度和質量，也提高了設計效率，使設計工程師可以專注于模型的設計和推敲。三維設計增加了建模環節的工作量，但大大減少了二維圖紙繪制的工作量，同時利用三維信息模型自動提取工程量報表，輔助進行建筑物穩定分析和結構分析，又節省了大量的時間。能否提高設計效率的關鍵在于兩點：一是需要組織人員定制企業級的ABD工作空間，設計人員無需關注復雜的程序設置；二是需要通過軟件快捷鍵應用和大量實踐提高設計人員的建模效率。在各專業都提高設計效率的條件下才能形成三維協同設計應用的良性循環，為BIM技術在工程全生命周期應用打下良好的基礎。

圖5 標注組圖成果

圖6 批量打印

圖7 三維設計出圖部分成果