試論水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)創(chuàng)新與實際應(yīng)用

徐麗娜（伊通滿族自治縣水利勘測設(shè)計院，吉林四平 130700）

試論水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)創(chuàng)新與實際應(yīng)用

徐麗娜（伊通滿族自治縣水利勘測設(shè)計院，吉林四平 130700）

隨著社會的進步以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對水利工程的服務(wù)功能提出了更高的要求，應(yīng)用傳統(tǒng)的技術(shù)對水利工程進行結(jié)構(gòu)設(shè)計所具有的弊端逐漸顯現(xiàn)，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段社會發(fā)展的需求，對水利工程結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)進行創(chuàng)新與發(fā)展勢在必行。美國研發(fā)的CAD技術(shù)是傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)化的產(chǎn)物，具有很多鮮明的優(yōu)勢，例如，二次開發(fā)、操作便捷、掌握難度系數(shù)較小等，可以有效縮減結(jié)構(gòu)設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì)量，且設(shè)計成本投入較小，在水利工程方面得到了廣泛應(yīng)用與推廣。

水利工程 建筑物 結(jié)構(gòu)設(shè)計 技術(shù)創(chuàng)新 實際應(yīng)用

本文闡述了結(jié)構(gòu)設(shè)計在水利工程建設(shè)過程中所具備的重要意義，分析了CAD技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的優(yōu)勢，并提出了該技術(shù)應(yīng)用于水利工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體體現(xiàn)，以期提高水利工程結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，確保水利工程擁有良好的整體質(zhì)量，從而為人民提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，收獲更高的環(huán)境效益、社會效益以及經(jīng)濟效益。

1　建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計在水利工程中的重要意義

對水利工程的建筑進行有效設(shè)計，可以為水利工程制定有效的預(yù)算與施工方案。施工方案的質(zhì)量具有至關(guān)重要的意義，其決定了水利工程的整體質(zhì)量與經(jīng)濟效益、環(huán)境效益以及社會效益?；诳茖W(xué)的手段，提高施工方案的準確性與細致性，可以確保水利工程順利實施。由此可知，結(jié)構(gòu)設(shè)計是水利工程施工建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計單位應(yīng)該對結(jié)構(gòu)設(shè)計給予高度的重視。結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量與水利工程的安全性能、成本投入、使用壽命、使用功效息息相關(guān)。水利工程作為一個完成的系統(tǒng)，可以劃分為決策、計劃與實施三部分。在項目實施過程中，要想對資金投入進行有效控制，首要前提便是做好項目的決策與計劃，項目決策與計劃的實施質(zhì)量直接影響著結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，對水利工程的整體功效有著巨大的意義。除此之外，對水利工程進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以有效提高工程施工經(jīng)費預(yù)算的科學(xué)性、合理性以及可行性，設(shè)計質(zhì)量與經(jīng)費成本成反比，與工程性價比成正比，即設(shè)計質(zhì)量越好，工程所需經(jīng)費越少，工程性價比越好。

2　CAD技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面所具備的優(yōu)勢

2.1提高設(shè)計準備工作的便捷性

應(yīng)用傳統(tǒng)的技術(shù)對結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，設(shè)計人員需要通過大量設(shè)備測量的方式選擇工程建設(shè)地址，例如，施工圖紙、簽字筆、刻度尺等，不僅加大了設(shè)計工作的繁瑣性，還加大了設(shè)計人員的任務(wù)量，致使設(shè)計效率非常緩慢。應(yīng)用CAD技術(shù)對水利工程的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，設(shè)計人員利用計算機的遠程功能，便可進行選址作業(yè)，不僅提高了設(shè)計準備工作的便捷性，還能確保測量數(shù)據(jù)的準確性。相較于傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)而言，設(shè)計人員的任務(wù)量大大縮減，為優(yōu)化設(shè)計作業(yè)環(huán)節(jié)奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.2提高設(shè)計圖紙的精確性

傳統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)以人工為主，而CAD技術(shù)主要依靠計算機技術(shù)，計算機作為先進的科學(xué)設(shè)備，其圖紙繪制能力與數(shù)據(jù)計算能力是人類無法比擬的，應(yīng)用計算機對工程圖紙進行繪制，可以確保圖紙的準確性，提高其有效性與可行性。傳統(tǒng)的設(shè)計需要多個設(shè)計人員經(jīng)過長期合作才能完成，設(shè)計周期較長，人力資源、物力資源以及財力資源投入較大。而應(yīng)用CAD技術(shù)，一個設(shè)計人員進行計算機操作即可，設(shè)計周期最長不會超過一周，如果設(shè)計方案難度系數(shù)較小，一天即可完成，相較于傳統(tǒng)技術(shù)繪制的圖紙而言，計算機圖紙的準確性以及清晰度更好，不僅縮減了設(shè)計周期，還提高了設(shè)計質(zhì)量。應(yīng)用CAD技術(shù)，可以將水利工程的壩面曲線、以及水位較低處的水庫曲線清晰且準確的繪制成圖紙，即使水利工程的結(jié)構(gòu)具有較強的復(fù)雜性，該技術(shù)也能準確設(shè)計出來。

2.3操作簡便，提高設(shè)計效率

傳統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)以人工為主，不可避免出現(xiàn)漏洞或是錯誤，因此，設(shè)計人員在完成設(shè)計后，往往需要對設(shè)計方案進行嚴格審查，從而發(fā)現(xiàn)漏洞與錯誤，然后分析并研討其存在的原因，繼而尋求合理的措施對其進行有效解決。尋找設(shè)計方案漏洞并對漏洞原因進行分析的作業(yè)量非常巨大，會在很大程度上延長水利工程的設(shè)計周期。應(yīng)用CAD技術(shù)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅在很大程度上提高了設(shè)計方案的準確性，即使對方案進行檢測與優(yōu)化，也不需要花費大量的時間，該技術(shù)在設(shè)計過程中便會對設(shè)計數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)錯誤，可以及時有效的進行修正。人類運作效率與計算機軟件之間存在巨大的差異，應(yīng)用計算機軟件進行作業(yè)，可以有效提高結(jié)構(gòu)設(shè)計效率，縮減水利工程的設(shè)計周期。

3　CAD技術(shù)應(yīng)用與水利工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的具體體現(xiàn)

3.1壩面曲線的繪制

相較于傳統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)而言，CAD技術(shù)最為顯著的特征即精準度較高，應(yīng)用CAD技術(shù)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，CAD可以執(zhí)行樣條曲線繪制命令，并結(jié)合EXCEL表格中的數(shù)據(jù)處理功能，對水利工程溢流段的壩面曲線進行繪制。首先，應(yīng)用EXCEL對檢測數(shù)據(jù)進行處理，其次，將數(shù)據(jù)以坐標的形式呈現(xiàn)出來；然后，應(yīng)用樣條曲線繪制命令，CAD技術(shù)會對坐標形式的數(shù)據(jù)進行復(fù)制；最后，將復(fù)制坐標粘貼到命令行中，繪制結(jié)束。

3.2庫容與水位關(guān)系曲線的繪制

首先，確定水利工程水庫的庫容值與水位值；其次，通過CAD技術(shù)中的EXCEL表格對所需坐標點進行計算。在實際應(yīng)用過程中，可以劃分為七個步驟，分別是表格繪制、表格運算、坐標輸入、水位差放大、執(zhí)行UCS命令、執(zhí)行樣條曲線繪制命令、回車結(jié)束。在表格繪制方面，利用CAD中的EXCEL繪制表格，在表格內(nèi)輸入相應(yīng)的水位值、庫容值；在表格運算方面，利用EXCEL的運算功能對庫容值進行計算；在坐標輸入方面，將相對坐標輸入到EXCEL表格之中；在水位差放大方面，將EXCEL表格中的相應(yīng)的水位值與庫容值間的值差按照一定的比例放大，水位值與相對應(yīng)的庫容值之間存在較大的數(shù)值差，如果沒有對坐標進行相應(yīng)的調(diào)整，很難保證繪制圖紙中的曲線具有良好的美觀感，不僅如此，在實際應(yīng)用過程中，也會產(chǎn)生很大的阻礙性，在調(diào)整坐標的過程中，只對縱坐標進行比例整改即可，然后將數(shù)值差放大，放大倍數(shù)與調(diào)整比例保持一致性，這樣所繪制而成的圖紙中的曲線將會非常美觀，可以有效提高施工人員作業(yè)的便捷性，應(yīng)用CAD技術(shù)中的標注功能對坐標進行標注處理也可，這樣可以快速掌握曲線任意點的原點坐標值。在對縱坐標進行比例調(diào)整后，要想掌握水位的實際差值，需要用查詢差值除以差值的放大比例；在執(zhí)行UCS命令方面，該命令的主要功能是對用戶坐標進行定義，利用該命令將對新坐標原點進行定義，使其成為庫容與水位的對應(yīng)坐標；在執(zhí)行樣條曲線繪制命令方面，將比例調(diào)整后的坐標輸入CAD的執(zhí)行頁面；在回車結(jié)束方面，即表示圖表繪制完成。

3.3有效檢測設(shè)計方案

應(yīng)用CAD技術(shù)，可以采取三維立體渲染的方式對設(shè)計方案進行檢驗。CAD技術(shù)具有良好的三維形體繪制功能，設(shè)計人員可以先繪制出水利工程的三維形體，然后利用CAD技術(shù)渲染，渲染的內(nèi)容有很多，例如，光源篩選、陰影篩選、材質(zhì)篩選等，除此之外，為了確保渲染效果具有良好的觀賞性，還要添加適宜的背景圖片或是配圖等。通過三維形體渲染效果圖，可以從不同的方位、視角對水利工程的動態(tài)效果進行觀察，然后選擇適宜位置對水利工程進行剖切，對剖切斷面進行觀測，可以準確把握水利工程的形態(tài)美觀感、環(huán)境協(xié)調(diào)性、工程作業(yè)量以及成本投入等方面，確保水利工程擁有良好的整體效果。

4　結(jié)語

CAD技術(shù)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，將其應(yīng)用于水利工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方面是社會發(fā)展的必然趨勢。CAD技術(shù)相較于傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)而言，不僅能夠有效節(jié)約設(shè)計成本，縮短設(shè)計周期，還能提高圖紙的準確性與精密度，促使設(shè)計方案更具科學(xué)性、合理性、有效性以及可行性，從而提高水利工程的施工效率與施工質(zhì)量，為水利工程的整體效果提供技術(shù)保障，促使水利工程的功能得以充分發(fā)揮，為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，全面提高我國國民經(jīng)濟發(fā)展水平。

［1］段麗知，李光森.水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計與處理方式［J］.中華民居（下旬刊），2014（8）.

［2］張居平.水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計和處理辦法解析［J］.科技風(fēng)，2015（11）.

［3］馬建，孫守增，趙文義，王磊，馬勇，劉輝，張偉偉，陳紅燕，陳磊，魏雅雯，葉飛.中國隧道工程學(xué)術(shù)研究綜述·2015［J］.中國公路學(xué)報，2015（05）.

［4］李曼.對水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵問題的研究［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（15）.

［5］李曼.淺談水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計與處理方式［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（15）.

［6］李曼.淺談水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計與處理方式［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（19）.

徐麗娜（1965—），女，吉林伊通人，本科，高級工程師，研究方向，水利工程建筑方面。