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

【摘 要】隨著社會(huì)的進(jìn)步以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)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(duì)水利工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所具有的弊端逐漸顯現(xiàn)，已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)階段社會(huì)發(fā)展的需求，對(duì)水利工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新與發(fā)展勢(shì)在必行。美國(guó)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(shì)，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(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，且設(shè)計(jì)成本投入較小，在水利工程方面得到了廣泛應(yīng)用與推廣。

【關(guān)鍵詞】水利工程 建筑物 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 技術(shù)創(chuàng)新 實(shí)際應(yīng)用

本文闡述了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在水利工程建設(shè)過(guò)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(jì)方面的優(yōu)勢(shì)，并提出了該技術(shù)應(yīng)用于水利工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體體現(xiàn)，以期提高水利工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益。

1 建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在水利工程中的重要意義

對(duì)水利工程的建筑進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，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(jì)效益、環(huán)境效益以及社會(huì)效益?；诳茖W(xué)的手段，提高施工方案的準(zhǔn)確性與細(xì)致性，可以確保水利工程順利實(shí)施。由此可知，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是水利工程施工建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)單位應(yīng)該對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給予高度的重視。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(gè)完成的系統(tǒng)，可以劃分為決策、計(jì)劃與實(shí)施三部分。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，要想對(duì)資金投入進(jìn)行有效控制，首要前提便是做好項(xiàng)目的決策與計(jì)劃，項(xiàng)目決策與計(jì)劃的實(shí)施質(zhì)量直接影響著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，對(duì)水利工程的整體功效有著巨大的意義。除此之外，對(duì)水利工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以有效提高工程施工經(jīng)費(fèi)預(yù)算的科學(xué)性、合理性以及可行性，設(shè)計(jì)質(zhì)量與經(jīng)費(fèi)成本成反比，與工程性價(jià)比成正比，即設(shè)計(jì)質(zhì)量越好，工程所需經(jīng)費(fèi)越少，工程性價(jià)比越好。

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

2.1 提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作的便捷性

應(yīng)用傳統(tǒng)的技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員需要通過(guò)大量設(shè)備測(cè)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(jì)工作的繁瑣性，還加大了設(shè)計(jì)人員的任務(wù)量，致使設(shè)計(jì)效率非常緩慢。應(yīng)用CAD技術(shù)對(duì)水利工程的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員利用計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程功能，便可進(jìn)行選址作業(yè)，不僅提高了設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作的便捷性，還能確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。相較于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)而言，設(shè)計(jì)人員的任務(wù)量大大縮減，為優(yōu)化設(shè)計(jì)作業(yè)環(huán)節(jié)奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.2 提高設(shè)計(jì)圖紙的精確性

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)以人工為主，而CAD技術(shù)主要依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)，計(jì)算機(jī)作為先進(jìn)的科學(xué)設(shè)備，其圖紙繪制能力與數(shù)據(jù)計(jì)算能力是人類無(wú)法比擬的，應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)工程圖紙進(jìn)行繪制，可以確保圖紙的準(zhǔn)確性，提高其有效性與可行性。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要多個(gè)設(shè)計(jì)人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期合作才能完成，設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，人力資源、物力資源以及財(cái)力資源投入較大。而應(yīng)用CAD技術(shù)，一個(gè)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行計(jì)算機(jī)操作即可，設(shè)計(jì)周期最長(zhǎng)不會(huì)超過(guò)一周，如果設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)圖紙的準(zhǔn)確性以及清晰度更好，不僅縮減了設(shè)計(jì)周期，還提高了設(shè)計(jì)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(kù)曲線清晰且準(zhǔn)確的繪制成圖紙，即使水利工程的結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，該技術(shù)也能準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出來(lái)。

2.3 操作簡(jiǎn)便，提高設(shè)計(jì)效率

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)以人工為主，不可避免出現(xiàn)漏洞或是錯(cuò)誤，因此，設(shè)計(jì)人員在完成設(shè)計(jì)后，往往需要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行嚴(yán)格審查，從而發(fā)現(xiàn)漏洞與錯(cuò)誤，然后分析并研討其存在的原因，繼而尋求合理的措施對(duì)其進(jìn)行有效解決。尋找設(shè)計(jì)方案漏洞并對(duì)漏洞原因進(jìn)行分析的作業(yè)量非常巨大，會(huì)在很大程度上延長(zhǎng)水利工程的設(shè)計(jì)周期。應(yīng)用CAD技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅在很大程度上提高了設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性，即使對(duì)方案進(jìn)行檢測(cè)與優(yōu)化，也不需要花費(fèi)大量的時(shí)間，該技術(shù)在設(shè)計(jì)過(guò)程中便會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，可以及時(shí)有效的進(jìn)行修正。人類運(yùn)作效率與計(jì)算機(jī)軟件之間存在巨大的差異，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行作業(yè)，可以有效提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率，縮減水利工程的設(shè)計(jì)周期。

3 CAD技術(shù)應(yīng)用與水利工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)技術(shù)而言，CAD技術(shù)最為顯著的特征即精準(zhǔn)度較高，應(yīng)用CAD技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，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(duì)水利工程溢流段的壩面曲線進(jìn)行繪制。首先，應(yīng)用EXCEL對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，其次，將數(shù)據(jù)以坐標(biāo)的形式呈現(xiàn)出來(lái)；然后，應(yīng)用樣條曲線繪制命令，CAD技術(shù)會(huì)對(duì)坐標(biāo)形式的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制；最后，將復(fù)制坐標(biāo)粘貼到命令行中，繪制結(jié)束。

3.2 庫(kù)容與水位關(guān)系曲線的繪制

首先，確定水利工程水庫(kù)的庫(kù)容值與水位值；其次，通過(guò)CAD技術(shù)中的EXCEL表格對(duì)所需坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可以劃分為七個(gè)步驟，分別是表格繪制、表格運(yùn)算、坐標(biāo)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(kù)容值；在表格運(yùn)算方面，利用EXCEL的運(yùn)算功能對(duì)庫(kù)容值進(jìn)行計(jì)算；在坐標(biāo)輸入方面，將相對(duì)坐標(biāo)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(kù)容值間的值差按照一定的比例放大，水位值與相對(duì)應(yīng)的庫(kù)容值之間存在較大的數(shù)值差，如果沒(méi)有對(duì)坐標(biāo)進(jìn)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(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，也會(huì)產(chǎn)生很大的阻礙性，在調(diào)整坐標(biāo)的過(guò)程中，只對(duì)縱坐標(biāo)進(jìn)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(huì)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(biāo)注功能對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)注處理也可，這樣可以快速掌握曲線任意點(diǎn)的原點(diǎn)坐標(biāo)值。在對(duì)縱坐標(biāo)進(jìn)行比例調(diào)整后，要想掌握水位的實(shí)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(duì)用戶坐標(biāo)進(jìn)行定義，利用該命令將對(duì)新坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行定義，使其成為庫(kù)容與水位的對(duì)應(yīng)坐標(biāo)；在執(zhí)行樣條曲線繪制命令方面，將比例調(diào)整后的坐標(biāo)輸入CAD的執(zhí)行頁(yè)面；在回車結(jié)束方面，即表示圖表繪制完成。

3.3 有效檢測(cè)設(shè)計(jì)方案

應(yīng)用CAD技術(shù)，可以采取三維立體渲染的方式對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行檢驗(yàn)。CAD技術(shù)具有良好的三維形體繪制功能，設(shè)計(jì)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(guò)三維形體渲染效果圖，可以從不同的方位、視角對(duì)水利工程的動(dòng)態(tài)效果進(jìn)行觀察，然后選擇適宜位置對(duì)水利工程進(jìn)行剖切，對(duì)剖切斷面進(jìn)行觀測(cè)，可以準(zhǔn)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(yǔ)

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(jì)方面是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。CAD技術(shù)相較于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)而言，不僅能夠有效節(jié)約設(shè)計(jì)成本，縮短設(shè)計(jì)周期，還能提高圖紙的準(zhǔn)確性與精密度，促使設(shè)計(jì)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(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。

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作者簡(jiǎn)介：徐麗娜（1965—），女，吉林伊通人，本科，高級(jí)工程師，研究方向，水利工程建筑方面。