三維配筋在水利工程中的應用

馮慶剛

(山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250013)

水利工程施工圖設計工作包含大量的配筋工作，設計人員需要在建筑物結構圖的基礎上繪制出鋼筋圖，并對鋼筋進行編號，統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、泵站的一些異形結構，更是讓設計人員苦不堪言，而且出錯率高。

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

1 設計流程

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個區域：標題欄、菜單欄、功能區，結構樹、圖形區、狀態欄，如圖1所示。

圖1 軟件界面

導入三維模型后，設計人員首先捋順配筋思路，在結構樹中進行相應的部位拆分，然后根據需求對各部位進行配筋，左側結構樹下會自動更新配筋信息，設計人員可以通過結構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呈現，狀態欄中可顯示配置鋼筋的規格參數。配筋完成后，可通過定義剖切面并執行剖切完成鋼筋圖抽圖操作。軟件配置了對應于acad2008—2020不同版本的AutoCAD插件，可以實現在AutoCAD中自動生成符合設計習慣的鋼筋圖、鋼筋表、材料表，設計人員只需對鋼筋標注稍作調整即可。

2 三維配筋軟件VisualFL應用實例

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，閘墩頂設交通橋與兩側大壩壩頂路面連接，交通橋設計凈寬5.0m，橋面高程為7.20m，橋面板為現澆板結構，厚0.50m。

本文選取該入庫閘閘室作為三維配筋實例，該結構型式在水工結構設計中較為常見，對工程師有一定的實際指導意義。

2.1 三維設計模型

利用三維建模軟件Open Buildings Designer完成三維設計模型如圖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，將結構配筋拆分成幾個組成部分，并據此進行結構樹設置，配筋的過程和結果均以結構樹的型式進行顯示和管理，如圖3所示。

圖3 結構樹設置

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

(2)進行三維可視化配筋，可在三維結構上直接創建鋼筋模型進行結構配筋，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-鋼筋式樣處設置鋼筋式樣，配筋時可直接選用；注意設置正確的保護層厚度、內外層及錨固方式，如圖4所示。

圖4 面配筋鋼筋設置

(3)通過鋼筋復制命令實現相同構件的配筋。

(4)通過參考線命令設置止水，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，設置合適的剖面和投影面并執行剖切，如圖6所示。

圖6 設置剖切面

(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 結語

通過VisualFL實際應用，總結出以下幾點：

(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現，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構配筋解決方案，可以實現鋼筋編號、自動標注、自動計算等，應用效果高效、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，提高生產效率。

(2)配筋前，建議首先抽取結構圖，確保模型正確合理，盡量避免后期的修改調整。

(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；按照拆分的部位設置結構樹，并按部件依次進行配筋。

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

(5)對每個構件配筋完成后，需對鋼筋進行仔細檢査，避免漏筋、重復布筋等現象，或編輯不合適的鋼筋使之符合設計要求。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聯動性修改。

(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構中各部位的鋼筋，避免錯筋、露筋、重復筋的發生，可以大大提高結構配筋的工作效率，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用，可顯著提升設計質量和效率。