Inventor三維設計軟件在某除險加固工程分水閘施工圖設計中的應用

雷 娜

(新疆水利水電勘測設計研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

1 三維建模設計方法概論

1.1 Inventor三維設計概述

BIM應用軟件種類系列眾多[1]，其中常用的有Revit、ArchiCAD、Inventor、Civil3D、Navisworks，3D Max，Architectur等。本文主要將Autodesk公司的三維設計軟件Inventor應用于攔河分水閘工程中，完成了工程的三維展示和施工要求，成果更直觀，更容易理解。

Inventor最初是Autodesk公司為機械設計開發(fā)的一款三維設計軟件，它具有從局部到整體建模快、思路簡單、操作快捷、修改靈活的特點。隨著BIM技術的不斷成熟，Inventor也成為水利水電工程設計中主要應用的三維設計軟件，通過軟件基礎應用的培訓學習和實踐，水利工程師使用起來也越來越順手。

就目前來說一般都是單獨針對于具體建筑物先按不同部位材料分別制作零件，然后再組裝成部件，最后導出工程圖，滿足現(xiàn)場施工需要[2]。如圖1和圖2為工作閘井三維模型剖視圖，是施工圖的一部分，結合三維模型可以作出各個方位的剖視圖，來滿足工程建設的不同視角需求，直觀、精確且容易理解，同時繪圖效率也提高了一倍。通過實踐證明作為一款優(yōu)秀的三維設計軟件，在科學、合理的設計思維指導下，以Inventor在建模中強大的功能為基礎，充分利用Inventor軟件特點，采用有效的設計方法，是完全可以快速高效地建立水工建筑物Inventor模型的。

圖1 工作閘井順水流方向三維剖視圖

圖2 工作閘井垂直水流方向三維剖視圖

1.2 三維設計參數(shù)化概述

在水利工程建設中，不管是金屬結構設計還是建筑結構設計，最終都是在不斷計算優(yōu)化的基礎上得出最安全最經(jīng)濟的結構方案，這就需要設計人員不斷的計算繪圖然后不斷修改，周而復始做很多重復性工作，耗時耗力[3]。

Inventor三維建模參數(shù)化驅(qū)動就是在建模過程中，用一組參數(shù)來定義幾何圖形尺寸數(shù)值并約束尺寸關系,主要思路是用幾何約束、數(shù)學方程與關系來說明產(chǎn)品模型的形狀特征,在結構體型優(yōu)化過程中，只需要修改關聯(lián)參數(shù)表里的相關參數(shù)，就可以實現(xiàn)建筑三維體型自動變化，可使設計人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來，可以大大提高設計速度，并減少信息的存儲量[4]。如表1為一進口工作閘井的參數(shù)表。

表1 進口工作閘井參數(shù)

1.3 三維配筋軟件概述

水工三維配筋軟件是在三維平臺上開發(fā)的二維、三維一體化設計系統(tǒng)。他可以導入任意結構的三維模型，制圖人員只需規(guī)劃好配筋構建，選擇合適的配筋命令，給定鋼筋直徑、間距、錨固長度、內(nèi)外層布置、是否彎折等簡單參數(shù)即可；校審人員只需檢查是否有漏配、少配的結構面，鋼筋直徑、間距、錨固長度是否滿足計算要求。它徹底將工程師從“瑣碎”的制圖活動中解脫出來[5]，把主要精力用于創(chuàng)意性設計。

2 工程應用實例

2.1 工程概況

總閘口除險加固工程最大過閘流量為120 m3/s，分水閘主要任務是向灌區(qū)分水，不存在防洪任務，3級建筑物，抗震設防類別為丙類。分水閘共布置8孔，從左向右采用3孔+2孔+3孔平行布置。分水樞紐下游布設有消能設施，通過連接段與下游渠道銜接。

分水閘底高程1369.8 m，頂高程1373.3 m，閘室長13 m，每孔凈寬5 m，三孔總寬度為19.4 m，兩孔總寬度為13 m，閘內(nèi)布設有一道事故檢修平板門和一道工作平板門。

2.2 總分水閘三維結構圖

因為在工程建設中，一般是將整個工程分為幾個標段分別按照不同的工期施工，所以設計人員在繪制施工圖時也是按不同的施工要求和建筑物等級分別設計制圖，本文主要是著重總結和歸納Inventor三維設計軟件在分水閘施工中的實際應用，閘后消能段和整治段暫不做具體說明。

在本次工程應用中，總分水閘三維建模完全采用Inventor三維建模軟件，除過門槽二期混凝土部分，分水閘一期混凝土部分都可以作為一個特性在一個零件下制作完成。因為目前BIM協(xié)同設計系統(tǒng)還未整體成型，在審圖、查閱和施工參考中還不能達到全程信息化，這樣就要求設計單位還需將建筑物施工圖以藍圖的形式交付使用。當建筑物三維模型整體裝配完成之后，可以新建工程圖，在工程圖中可以定義和生成建筑物不同方位的投影視圖和不同部位的剖面圖，還有細部大樣圖。

2.3 總分水閘三維鋼筋圖

分水閘Inventor三維模型完成之后，可以直接導入數(shù)值模擬軟件里進行結構受力分析或者采用計算程序計算出結構配筋[6]，按照計算結果將模型導出為“sat”文件再導入三維大體積配筋軟件,進行各個結構面的配筋，配筋完成后可利用應用小程序?qū)С鯟AD鋼筋圖。如圖3為分水閘三維配箱界面。

圖3 分水閘三維配筋界面

3 結 語

本文結合實際工程，采用Inventor三維設計軟件和三維配筋軟件完成了水工建筑物的結構和鋼筋圖。針對同一建筑物結構，不同的設計者會有不同的設計思路，三維設計軟件可以滿足不同設計者的思維模式。以下是在三維設計過程中發(fā)現(xiàn)的問題及建議：

(1)Inventor 在水利水電工程設計中的應用起步相對較晚，零件庫內(nèi)容較少，共享程度不高，再加上水工建筑物結構受地形、地質(zhì)條件等制約因素影響較大，難以形成標準化、系列化，使得Inventor 在水利水電工程設計中的應用發(fā)展較慢。

(2)設計時應充分使模型能夠按照設計意圖靈活修改，希望設計人員在參數(shù)化驅(qū)動方面深入研究，對每一個參數(shù)都有具體的說明，使每一個設計者都能看懂并靈活使用。

(3)大體積混凝土配筋軟件基本上能解決水工模型的配筋工作，解決了鋼筋統(tǒng)計、計算的煩瑣過程，生成鋼筋圖能夠滿足生產(chǎn)需要，但目前還有10%左右的模型配筋難以完成，例如矩形洞變城門洞、城門洞變圓洞等特殊部位，有待進一步研究解決。

(4)大體積配筋軟件生成鋼筋圖后需局部調(diào)整及修改，建議走完校審程序，模型配筋及生成鋼筋圖無誤并無缺失時再進行調(diào)整，避免重復工作。