二次開發(fā)技術(shù)在平原水閘參數(shù)化設(shè)計中的應(yīng)用

□張楠 孫斌 張龍

二次開發(fā)技術(shù)在平原水閘參數(shù)化設(shè)計中的應(yīng)用

□張楠 孫斌 張龍

本文闡述了基于Microstation的二次開發(fā)技術(shù)在平原水閘的參數(shù)化設(shè)計過程中應(yīng)用的要點，并通過實例展示了應(yīng)用后整個工作流程的簡化和設(shè)計精度的提高。該技術(shù)的應(yīng)用能夠明顯提高工作效率，降低三維協(xié)同設(shè)計技術(shù)推廣應(yīng)用的難度。

Microstation；二次開發(fā)；參數(shù)化設(shè)計；需求分析；架構(gòu)設(shè)計；流程；時間

水閘是華北平原地區(qū)常見的水工建筑物形式。作為重要的控制性節(jié)點建筑物，水閘的設(shè)計環(huán)節(jié)十分復(fù)雜。在地形、地質(zhì)、水文、交通、調(diào)度運行等多重外部因子的交叉影響下，水閘上下游、兩岸、水面上下、地基上下的結(jié)構(gòu)布置和銜接方式靈活多變。數(shù)十種內(nèi)部因子相互影響、相互制約，呈現(xiàn)出一種復(fù)雜多變的網(wǎng)狀邏輯關(guān)系。往往需要經(jīng)過多次“假定—試算—驗算—修改”過程，才能求得最優(yōu)化平衡。因此設(shè)計人員的工作量和工作難度相對較大。即使采用先進的三維協(xié)同設(shè)計體系進行設(shè)計，產(chǎn)品質(zhì)量能夠保證，但工作效率仍然難以提高。將目前最先進的數(shù)字化技術(shù)與三維協(xié)同設(shè)計體系相結(jié)合，是未來中小型工程設(shè)計的發(fā)展方向。

1.研究方向

三維建模目前主要有2種方法：

一是從模型元件庫直接調(diào)取模型，以搭積木方式完成建模過程。適用于結(jié)構(gòu)形式較固定的設(shè)備類構(gòu)件。

二是利用數(shù)字化技術(shù)，通過二次開發(fā)接口API，將工程參數(shù)預(yù)置在三維模型中，通過修改相關(guān)參數(shù)，來驅(qū)動軟件生成建筑模型。該模式可以與方案比選、結(jié)構(gòu)技術(shù)、三維配筋等上下游模塊融合在一起，形成完整的設(shè)計體系，并能對模型信息進行分類匯總，用于后期數(shù)字化交付和管理。該模式適用于水閘這種變化形式較多、且相對獨立的建筑物整體建模。

目前三維建模軟件為用戶提供了方便的二次開發(fā)接口API，并且封裝了一系列便捷的模型建立和處理的函數(shù)。能夠輕松完成各類復(fù)雜實體的建模，對模型圖層、線寬等工作環(huán)境進行預(yù)置，并能自動統(tǒng)計體積、面積、重心等幾何參數(shù)。這使得參數(shù)化設(shè)計成為可能。

不同結(jié)構(gòu)形式建模所需的參數(shù)不同，算法也不同。如何將不同的結(jié)構(gòu)形式融合到一個整體的算法里是一個難點。

2.需求分析

2.1 實現(xiàn)整體建模

平原水閘一般由進口渠段、進口連接段、閘室段、出口連接段、出口渠段組成，結(jié)構(gòu)型式各異。如閘室下部結(jié)構(gòu)受閘孔布置的影響，閘孔數(shù)及其組合形式多樣。閘室上部結(jié)構(gòu)同時受閘孔布置，自身結(jié)構(gòu)型式（固結(jié)或簡支）、主次梁布置、吊點數(shù)的影響。進出口漸變段的連接翼墻型式有圓弧、八字、八字圓弧等不同的布置形式。還需要區(qū)分混凝土、漿砌石、干砌石等不同的材料信息。因此需要建立不同部位、不同構(gòu)件、不同材料的子模型。再通過不同體塊之間的相對位置約束、邊界約束組合成整體模型。

建模過程中需要設(shè)置模型的圖層、線寬等信息，以便于后續(xù)工序根據(jù)部位、材料統(tǒng)計工程量和快速出圖。

2.2 分類統(tǒng)計工程量。

讀取模型各部位的有用幾何特征，分類排序，對相同材料的體塊進行材料量匯總，并按部位、材料的匯總量輸出，輸出格式應(yīng)符合概預(yù)算專業(yè)要求。

3.體系架構(gòu)及要點

3.1 建模模塊

該模塊可分為閘室上、下部結(jié)構(gòu)、上游河道段、進、出口漸變段、下游河道段5個子模塊。均有單獨的參數(shù)輸入界面，根據(jù)結(jié)構(gòu)型式，設(shè)置不同的選項，以實現(xiàn)多組合類型的布置，提高應(yīng)用的靈活性。各模塊調(diào)用的基本參數(shù)由外部輸入，中間參數(shù)由計算得到，參數(shù)自動存入后臺數(shù)據(jù)庫，以數(shù)據(jù)流形式供其它環(huán)節(jié)自動調(diào)用。

3.2 工程量統(tǒng)計模塊

該模塊遍歷整個模型，按圖層名遍歷各圖層上可以統(tǒng)計工程量的元素，按部位集中統(tǒng)計，按ID號輸出排序，按材料類型進行匯總，并輸出標準格式的統(tǒng)計結(jié)果，提供給概預(yù)算專業(yè)使用。

模型需要對元素的圖層、線寬等工作環(huán)境以及剪切立方體進行預(yù)設(shè)，以滿足動態(tài)切圖的設(shè)置要求，實現(xiàn)快速切圖。

4.結(jié)論

平原水閘采用二次開發(fā)技術(shù)進行參數(shù)化設(shè)計優(yōu)勢。

4.1 效率較高、質(zhì)量較好

以計算機智能替代人工手動處理，在設(shè)計方案比選和修改過程中，能夠有效提高設(shè)計效率，減輕設(shè)計人員的工作強度。參數(shù)化設(shè)計僅需數(shù)分鐘時間，便能得到平原水閘的高精度三維模型和準確工程量。

4.2 適應(yīng)性強

設(shè)計時，程序支持不同水閘結(jié)構(gòu)形式的自由組合，選擇應(yīng)用靈活。輸出參數(shù)及報表的格式，能夠進行標準化定制?！?/p>

2016-05-06

張楠，男，漢族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計研究院，高級工程師。

孫斌，男，漢族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計研究院，工程師。

張龍，男，漢族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計研究院，助理工程師。