三維配筋在水利工程中的應(yīng)用

馮慶剛

(山東省水利勘測設(shè)計院，山東 濟南 250013)

水利工程施工圖設(shè)計工作包含大量的配筋工作，設(shè)計人員需要在建筑物結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)上繪制出鋼筋圖，并對鋼筋進行編號，統(tǒng)計出每種鋼筋型式及其長度，最后進行鋼筋量的計算，這類工作過程復雜精細，耗時長，而且極易出錯，特別是對于水電站、泵站的一些異形結(jié)構(gòu)，更是讓設(shè)計人員苦不堪言，而且出錯率高。

近年來，隨著BIM技術(shù)在建筑、交通等行業(yè)的發(fā)展與應(yīng)用，水利行業(yè)也面臨一場重大的變革。怎樣能優(yōu)質(zhì)高效地實現(xiàn)設(shè)計成果一直是設(shè)計的核心，水利工程中泵站、閘室、電站等大體積混凝土結(jié)構(gòu)，利用傳統(tǒng)的二維配筋會非常費時，對設(shè)計人員要求也比較高。三維配筋軟件通過將一些規(guī)則和算法融入到軟件里，實現(xiàn)了出圖與算量一體化，可以明顯提高設(shè)計效率，并有效減少出錯率。設(shè)計人員只需按照自己的需求在結(jié)構(gòu)體上布設(shè)鋼筋即可，完全不用擔心鋼筋的型式、長度、根數(shù)計算錯誤，可靠有效。

1 設(shè)計流程

三維配筋軟件——VisualFL 支持多種三維模型格式，可用三維建模軟件建模后導入VisualFL使用，文中使用三維建模軟件Open Buildings Designer 生成的.stp 格式的三維模型文件。軟件操作界面分為6個區(qū)域：標題欄、菜單欄、功能區(qū)，結(jié)構(gòu)樹、圖形區(qū)、狀態(tài)欄，如圖1所示。

圖1 軟件界面

導入三維模型后，設(shè)計人員首先捋順配筋思路，在結(jié)構(gòu)樹中進行相應(yīng)的部位拆分，然后根據(jù)需求對各部位進行配筋，左側(cè)結(jié)構(gòu)樹下會自動更新配筋信息，設(shè)計人員可以通過結(jié)構(gòu)樹下的配筋信息對不同的鋼筋組進行修改操作，同時鋼筋的空間分布情況會在圖形區(qū)呈現(xiàn)，狀態(tài)欄中可顯示配置鋼筋的規(guī)格參數(shù)。配筋完成后，可通過定義剖切面并執(zhí)行剖切完成鋼筋圖抽圖操作。軟件配置了對應(yīng)于acad2008—2020不同版本的AutoCAD插件，可以實現(xiàn)在AutoCAD中自動生成符合設(shè)計習慣的鋼筋圖、鋼筋表、材料表，設(shè)計人員只需對鋼筋標注稍作調(diào)整即可。

2 三維配筋軟件VisualFL應(yīng)用實例

某水庫入庫閘由引水渠段、閘室段、泄槽段、出水渠段等組成。入庫閘共3孔，單孔凈寬4.0m，閘孔總凈寬12.0m，閘室總寬14.0m，閘室順水流方向長12.00m，閘底板高程1.50m。工作閘門采用平板鋼閘門，閘墩頂設(shè)交通橋與兩側(cè)大壩壩頂路面連接，交通橋設(shè)計凈寬5.0m，橋面高程為7.20m，橋面板為現(xiàn)澆板結(jié)構(gòu)，厚0.50m。

本文選取該入庫閘閘室作為三維配筋實例，該結(jié)構(gòu)型式在水工結(jié)構(gòu)設(shè)計中較為常見，對工程師有一定的實際指導意義。

2.1 三維設(shè)計模型

利用三維建模軟件Open Buildings Designer完成三維設(shè)計模型如圖2所示。

圖2 閘室三維模型

2.2 三維配筋模型

導入模型后，首先捋順配筋思路，將結(jié)構(gòu)配筋拆分成幾個組成部分，并據(jù)此進行結(jié)構(gòu)樹設(shè)置，配筋的過程和結(jié)果均以結(jié)構(gòu)樹的型式進行顯示和管理，如圖3所示。

圖3 結(jié)構(gòu)樹設(shè)置

(1)在建模完成后，建議首先抽取結(jié)構(gòu)圖，以便檢查模型的正確性、合理性，確保結(jié)構(gòu)完全無誤后，再進行配筋，避免重復工作。

(2)進行三維可視化配筋，可在三維結(jié)構(gòu)上直接創(chuàng)建鋼筋模型進行結(jié)構(gòu)配筋，主要鋼筋最常用的命令是面配筋。另外，建議在配筋前通過菜單欄-鋼筋-鋼筋式樣處設(shè)置鋼筋式樣，配筋時可直接選用；注意設(shè)置正確的保護層厚度、內(nèi)外層及錨固方式，如圖4所示。

圖4 面配筋鋼筋設(shè)置

(3)通過鋼筋復制命令實現(xiàn)相同構(gòu)件的配筋。

(4)通過參考線命令設(shè)置止水，并選擇折斷鋼筋，即可完成鋼筋在止水處的彎折，如圖5所示。

圖5 鋼筋遇止水彎折

(5)配筋完成后，設(shè)置合適的剖面和投影面并執(zhí)行剖切，如圖6所示。

圖6 設(shè)置剖切面

(6)進入CAD，通過插件進行提取鋼筋圖、鋼筋表、材料表，設(shè)計人員將它們放到圖框中即可成圖，軟件生成的二維鋼筋圖如圖7所示。

圖7 二維鋼筋圖

3 結(jié)語

通過VisualFL實際應(yīng)用，總結(jié)出以下幾點：

(1)通過將三維配筋軟件VisualFL所出鋼筋圖與之前繪制的鋼筋圖對比發(fā)現(xiàn)，三維配筋軟件VisualFL是集成鋼筋配置、修改、管理、剖圖、報表等功能于一體的結(jié)構(gòu)配筋解決方案，可以實現(xiàn)鋼筋編號、自動標注、自動計算等，應(yīng)用效果高效、快速，其所出鋼筋圖鋼筋形狀、長度更加精準，只要鋼筋型號、型式、錨固方式等布置合適，其他只需軟件自動生成即可，大大降低出錯率，提高生產(chǎn)效率。

(2)配筋前，建議首先抽取結(jié)構(gòu)圖，確保模型正確合理，盡量避免后期的修改調(diào)整。

(3)模型導入后，先對建筑物進行合適的拆分，并明確各部位的配筋型式和要求；按照拆分的部位設(shè)置結(jié)構(gòu)樹，并按部件依次進行配筋。

(4)配筋時，務(wù)必要注意配筋順序，VisualFL沒有對鋼筋設(shè)置編號的功能，默認先配的鋼筋編號在前。

(5)對每個構(gòu)件配筋完成后，需對鋼筋進行仔細檢査，避免漏筋、重復布筋等現(xiàn)象，或編輯不合適的鋼筋使之符合設(shè)計要求。配筋過程中，也可以適時剖圖到CAD中，進行自校。

(6)在使用過程中，若模型需要修改，可以拖拽的形式進行，其上配置的鋼筋即可實現(xiàn)聯(lián)動性修改。

(7)VisualFL鋼筋編號功能較弱，只能靠軟件自動生成，無法再進行手動調(diào)整，編號靈活性有所欠缺。

三維配筋軟件VisualFL界面清晰、操作方便、容易上手。可滿足從三維配筋到二維出圖的全過程需求，可以幫助設(shè)計人員擺脫繁鎖的配筋工作，有效提高配筋效率。其采用的三維可視化配筋能夠直觀地顯示結(jié)構(gòu)中各部位的鋼筋，避免錯筋、露筋、重復筋的發(fā)生，可以大大提高結(jié)構(gòu)配筋的工作效率，降低出錯率，具有極大的實用價值。但在鋼筋編號靈活性上有所欠缺，目前我院已在橡膠壩、閘室、擋墻等常用建筑物上廣泛應(yīng)用，可顯著提升設(shè)計質(zhì)量和效率。