三維配筋技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用

鄭文超

三維配筋技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用

鄭文超

（河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，天津300250）

闡述了傳統(tǒng)配筋技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，三維配筋的發(fā)展及獨(dú)特優(yōu)勢，介紹了配筋軟件的功能及在水利行業(yè)中的應(yīng)用，在節(jié)省時(shí)間成本、勞動力成本上的優(yōu)越性，提出了軟件的一些不足和建議，并總結(jié)了軟件在水利行業(yè)應(yīng)用的必要性。

鋼筋圖；異形結(jié)構(gòu)；三維配筋

1 概述

混凝土結(jié)構(gòu)配筋在整個(gè)設(shè)計(jì)周期中占據(jù)著重要地位，是保證結(jié)構(gòu)安全的一道重要屏障，在施工詳圖階段，鋼筋圖占據(jù)著大部分的時(shí)間比例。

隨著三維協(xié)同技術(shù)的日漸成熟，三維配筋在水利行業(yè)也有了突破性進(jìn)展，三維可視化配筋技術(shù)，能直觀展示結(jié)構(gòu)和鋼筋在三維空間布置情況，能有效防止配筋中出現(xiàn)的錯誤，同時(shí)，可與CAD軟件的結(jié)合，在三維配筋模型的基礎(chǔ)上剖切、投影平、立、剖面鋼筋圖，轉(zhuǎn)換為二維圖紙，滿足設(shè)計(jì)、施工、管理的需要。

2 獨(dú)特優(yōu)勢

水工構(gòu)筑物種類較多，設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常會遇到大壩溢流堰、電站出水口、泵站進(jìn)口變徑、閘、涵進(jìn)出口漸變段、隧洞進(jìn)出口銜接等異形結(jié)構(gòu)，對這些部位手工配筋無論是計(jì)算方法、計(jì)算過程，還是計(jì)算結(jié)果，都不盡人意。三維配筋自身的計(jì)算功能不僅能提供準(zhǔn)確的工程量，而且制圖成果清晰、實(shí)用，同時(shí)也節(jié)約了時(shí)間成本，在行業(yè)內(nèi)贏得了良好的口碑。

3 軟件介紹

《混凝土三維設(shè)計(jì)平臺》VisualFL是基于三維結(jié)構(gòu)模型的自動配筋出圖系統(tǒng)，可導(dǎo)入當(dāng)前主流平臺上創(chuàng)建的實(shí)體模型，在模型上布置鋼筋，能修改其空間位置、長度、間距、直徑等，也能從不同方位觀看模型及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，檢查鋼筋空間的邏輯關(guān)系。經(jīng)過切取剖面后可在AutoCAD自動生成鋼筋圖和信息表。

界面上共有6個(gè)區(qū)域：標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、特征管理樹、圖形區(qū)、狀態(tài)欄，如圖1。

圖1 配筋軟件界面

標(biāo)題欄用于顯示當(dāng)前應(yīng)用程序名、文件名；菜單欄包含了軟件所有的設(shè)置和使用功能，包括總體設(shè)置、配筋設(shè)置、配筋、剖切圖紙等；特征管理樹集成了所有的設(shè)計(jì)成果，包括配筋、剖切、參考，鋼筋的修改也是在管理樹下完成，修改內(nèi)容極其豐富，分為部件、單元、組、段4個(gè)級別，修改方式多種多樣，包括添加鋼筋段、延伸、定長設(shè)置、旋轉(zhuǎn)、增加組段、移動、裁剪、刪除等各種類別；圖形區(qū)為可視區(qū)域，可通過旋轉(zhuǎn)、隱藏直觀展示結(jié)構(gòu)、配筋情況，檢查錯漏筋；狀態(tài)欄可顯示結(jié)構(gòu)尺寸、鋼筋編號、長度、直徑、間距等詳細(xì)信息。

4 實(shí)際運(yùn)用

某電站進(jìn)水閘與管道銜接段為由方孔漸變至圓孔結(jié)構(gòu)，電站出水管道為由小管徑漸變?yōu)榇蠊軓浇Y(jié)構(gòu)，二者的特點(diǎn)為所配鋼筋均沒有常規(guī)尺寸，多為漸變鋼筋，采用CAD手工制圖除了繪圖、統(tǒng)計(jì)鋼筋較困難以外，鋼筋的計(jì)算長度也會有很大誤差。三維配筋手段可解決復(fù)雜問題。

4.1 主要步驟

采用Bently軟件對結(jié)構(gòu)按照比例實(shí)體建模后，導(dǎo)出擴(kuò)展名為*.sat的文件，利用VisualFL打開此文件為結(jié)構(gòu)配筋。主要步驟為：

（1）確定鋼筋所在結(jié)構(gòu)面，并拾取這些面，選擇面配筋命令。

（2）引導(dǎo)線選徑向結(jié)構(gòu)線，配筋方向采用與圓面平行（出水管選擇與結(jié)構(gòu)線垂直）；約束鋼筋起始點(diǎn)布置范圍。

（3）設(shè)置鋼筋參數(shù)，主要有鋼筋直徑、間距、保護(hù)層厚度、級別、內(nèi)外層關(guān)系、端頭形式（分延伸、彎折、至外表面3種）等參數(shù)。

（4）修改個(gè)別鋼筋長度、端頭形式，彎折方向、刪除多余、補(bǔ)充缺少的鋼筋。

（5）定義剖切面、投影面，生成二維圖。

（6）在CAD中讀取二維圖，調(diào)整鋼筋標(biāo)注位置，添加尺寸標(biāo)注、圖名、高程、說明等信息。

（7）加框、編號，生成最終圖紙。

4.2 生成及運(yùn)用

配筋過程中涉及的配筋模型、剖切部分二維鋼筋圖及生成的鋼筋表如圖2～圖4。

配筋模型可直觀顯示鋼筋布置的合理性，通過空間旋轉(zhuǎn)輕松判斷結(jié)構(gòu)各個(gè)部位有無錯漏鋼筋。切圖功能可根據(jù)需要剖切任何部位的二維圖紙，成果基本符合制圖要求和生產(chǎn)習(xí)慣。生成的鋼筋表解決了對漸變鋼筋處理非常困難的問題，同時(shí)，把繁瑣的統(tǒng)計(jì)工作交給軟件處理，一方面節(jié)省了大量時(shí)間，另一方面避免了人為疏忽造成的錯誤，極大提高了生產(chǎn)效率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，建模、配筋、切圖、出圖整個(gè)設(shè)計(jì)周期所用的時(shí)間要比傳統(tǒng)二維配筋所占的時(shí)間縮短一半以上。

圖2 配筋模型

圖3 剖切二維圖

圖4 鋼筋材料

5 注意問題

5.1 建模

建立模型時(shí)一定要保證結(jié)構(gòu)尺寸的正確，否則配筋結(jié)果肯定是錯誤的，模型的比例采用圖上1個(gè)單位表示1mm。配筋軟件中導(dǎo)入*.sat模型時(shí)，首先確定模型的單位，然后再保存為*.sfl文件。

5.2 配筋

配筋之前首先定義好所需鋼筋的式樣，加快配筋速度，減少后期修改。配筋過程中應(yīng)注意配筋順序問題，配筋順序即為鋼筋表中鋼筋編號的順序，一般按照施工工序，從底部到頂部，由外部至內(nèi)部依次配筋，對一個(gè)結(jié)構(gòu)面配完鋼筋后再配下一結(jié)構(gòu)面，以免漏配鋼筋和鋼筋表的錯亂。

5.3 定義投影面

若要投影多個(gè)面，需確定一個(gè)基準(zhǔn)投影面，將另外幾個(gè)面添加至補(bǔ)充投影面中，這樣平面圖中才能顯示完整的結(jié)構(gòu)線和各個(gè)面上的鋼筋，同樣，若要顯示側(cè)面的彎折鋼筋，需將側(cè)面添加至垂立面中。

5.4 二維圖生成

二維圖中生成各個(gè)部位的平面圖有時(shí)上下游、左右岸方向不一致，在生成圖紙前可通過在管理樹目錄下各剖切面調(diào)整方向和旋轉(zhuǎn)圖紙的命令調(diào)整，同時(shí)，注意設(shè)置出圖比例。若要在圖紙中調(diào)整，鋼筋標(biāo)注的位置、方向的修改會浪費(fèi)很多時(shí)間。

5.5 采用模型替換命令生成

采用模型替換命令生成的鋼筋圖，在平面圖中不顯示鋼筋（剖面圖不影響）時(shí)，需要在配筋軟件中把鋼筋替換到它的所屬面上，鋼筋圖才能顯示鋼筋。

二維圖修改鋼筋標(biāo)注時(shí)，盡量不要把圖紙分解，這樣能保持二維圖和配筋軟件的關(guān)聯(lián)性，在軟件中修改鋼筋后，圖紙中的標(biāo)注位置保持不變。

6 不足和建議

配筋軟件在功能和顯示方式上都有一定的優(yōu)越性，比如，為便于區(qū)分和校核，鋼筋可設(shè)置成不同顏色，拾取曲面結(jié)構(gòu)時(shí)的高亮顯示，改善了交互性能。但軟件仍有一些亟待改善的內(nèi)容。

二維圖中鋼筋間距并不是設(shè)計(jì)的間距，只是把鋼筋等間距分配到結(jié)構(gòu)面上，因此，鋼筋的實(shí)際間距與設(shè)計(jì)間距會有毫米級的誤差，但不影響正常使用。配筋軟件另外一個(gè)不足之處是不能生成弧形結(jié)構(gòu)的立面展開圖。

VisualFL生成的二維圖也不太完善，存在鋼筋的標(biāo)注扎堆、綁扎鋼筋不能錯位顯示、少量鋼筋有時(shí)超出結(jié)構(gòu)邊界、缺少尺寸標(biāo)注等問題，需要手工修改、完善。二維圖中鋼筋修改占據(jù)整個(gè)配筋流程大部分時(shí)間。因此，建議軟件進(jìn)一步優(yōu)化二維出圖程序，盡量減少手工調(diào)整，縮短設(shè)計(jì)周期，節(jié)約勞動成本。

鋼筋編號的位置一般分兩種，①置于標(biāo)注末端，②置于標(biāo)注之前，目前配筋軟件只支持第2種方式，建議增加一個(gè)復(fù)選功能，讓用戶有選擇地使用。

對于一些常規(guī)的結(jié)構(gòu)形式，建議軟件具備參數(shù)化設(shè)置，通過輸入結(jié)構(gòu)尺寸自動生成配筋模型，并自定義剖切面設(shè)置，直接生成鋼筋圖，實(shí)現(xiàn)全自動配筋。

7 結(jié)語

（1）三維配筋軟件擁有獨(dú)立的設(shè)計(jì)平臺，界面清晰，人機(jī)交互便捷，功能分區(qū)明確。簡單易學(xué)，不需要任何基礎(chǔ)。

（2）軟件以獨(dú)特的三維視角直觀展示結(jié)構(gòu)體配筋的整體布局、鋼筋的分布、搭接方式及內(nèi)外層關(guān)系，為設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量提供了有力保障。

（3）軟件的二維抽圖技術(shù)有效解決了當(dāng)前二、三維圖紙空間的轉(zhuǎn)化問題，為提供施工圖紙創(chuàng)造了條件。

（4）軟件自身的數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)將計(jì)算成果輸出為圖表形式，避免了失誤，釋放了設(shè)計(jì)人員的手腦，提高了生產(chǎn)能力。

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The technology of Three-dimensional reinforcements applies to practical engineering

ZHENG Wen-chao
（Hebei Research Institute of Investigation&Design of Water Conservancy&Hydropower，Tianjin 300250，China）

This article expounds the shortcomings and the insufficiency of traditional reinforcement technology，The development of the three-dimensional reinforcement and unique advantages，introduces the reinforcement software's function and its application in water conservancy industry，the advantages at save time and labor，Propose some deficiencies and Suggestions of the software，at last，Summarizes the necessity of its application in water conservancy industry.

reinforcement；drawingspecial structure；three-dimensional reinforcements

TV332

B

1672-9900（2016）04-0060-04

2016-07-14

鄭文超（1983-），男（漢族），河北徐水人，主要從事水利結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，（Tel）13512999364。