李競(jìng)波+黃志澎+蔣媛媛

摘 要：RebarSmart是成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司基于CATIA平臺(tái)開(kāi)發(fā)的混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件，可用于電水利工程的配筋設(shè)計(jì)，具有直觀準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。文章以某水電工程的基礎(chǔ)廊道為例，介紹了三維鋼筋軟件RebarSmart在水電工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：RebarSmart；鋼筋圖；三維配筋；廊道

中圖分類(lèi)號(hào)：TU392.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）32-0001-03

Abstract： The RebarSmart is a 3D reinforcement design system of concrete structure，developed by PowerChina Chengdu Engineering Corporation. The RebarSmart can be used for the reinforcement design of hydraulic engineering. The RebarSmart has the advantages of Intuitive and accuracy. In this paper， certain hydropower project as an example， introduces the RebarSmart software in Hydropower Engineering.

Keywords： RebarSmart；rebar sheet drawing； 3D reinforcement； gallery

1 工程概況

該水電站基礎(chǔ)廊道包括上游灌漿廊道、下游排水廊道、聯(lián)系廊道。灌漿廊道尺寸為3.0m×3.5m（寬×高），排水廊道、灌漿廊道尺寸為2.5m×3.0m（寬×高）廊道縱橫相交面為圓形異形結(jié)構(gòu)，采用二維布筋較為復(fù)雜。樞紐布置三維模型見(jiàn)圖1。

該項(xiàng)目三維設(shè)計(jì)均在云平臺(tái)上進(jìn)行，可供多專(zhuān)業(yè)進(jìn)行協(xié)同，三維設(shè)計(jì)采用達(dá)索公司的CATIA軟件進(jìn)行大壩結(jié)構(gòu)三維模型設(shè)計(jì)，從模型中可抽取單獨(dú)的廊道三維模型，具體見(jiàn)圖2。

2 RebarSmart軟件簡(jiǎn)介

RebarSmart鋼筋設(shè)計(jì)系統(tǒng)是在CATIA三維環(huán)境下進(jìn)行三維布筋、鋼筋圖生成、鋼筋報(bào)表統(tǒng)計(jì)的設(shè)計(jì)工具，程序界面友好、符合用戶習(xí)慣，可以大大提供鋼筋設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。

2.1 傳統(tǒng)二維鋼筋圖設(shè)計(jì)

水電工程中設(shè)計(jì)中需要完成大量的鋼筋圖，鋼筋圖是工程設(shè)計(jì)人員的重要設(shè)計(jì)成果，也是承包商進(jìn)行鋼筋下料、鋼筋制安施工的依據(jù)。水電工程建設(shè)過(guò)程中鋼筋圖設(shè)計(jì)工作量巨大，且其設(shè)計(jì)周期短，設(shè)計(jì)強(qiáng)度高。目前鋼筋圖的繪制主要采用CAD軟件人工繪制，設(shè)計(jì)人員需要在典型剖面或剖視圖上進(jìn)行人工布筋，進(jìn)行空間想象完成鋼筋圖繪制，校核人需要根據(jù)剖面圖、平面圖，復(fù)核鋼筋布置、鋼筋形式、鋼筋量等。這種傳統(tǒng)的方法效率低下、工作強(qiáng)度高，且鋼筋采用剖面進(jìn)行表示，差錯(cuò)率較高。因此，傳統(tǒng)的手工二維鋼筋圖設(shè)計(jì)嚴(yán)重制約了工程建設(shè)效率的提高。

水工結(jié)構(gòu)的鋼筋主要為按照一定間距布置的受力鋼筋、架立鋼筋組成的鋼筋網(wǎng)。受力鋼筋需要按照規(guī)范留出錨固長(zhǎng)度。鋼筋網(wǎng)布置好后，需要按照“示意性”表示方法，對(duì)鋼筋進(jìn)行統(tǒng)計(jì)編號(hào)、標(biāo)注。形成鋼筋平面圖、剖面圖。傳統(tǒng)的CAD制圖方式是由設(shè)計(jì)人員在大腦中構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)模型，在大腦中進(jìn)行布筋，然后輸出二維鋼筋平剖面圖，但往往人腦構(gòu)建的三維模型并不可靠，造成布筋反復(fù)修正，最終得到較為準(zhǔn)確的二維鋼筋圖。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院開(kāi)發(fā)了ZDM軟件、中國(guó)建筑科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件包PK、PM[1]等軟件也具備部分的鋼筋圖繪制功能，但仍未形成直觀、快速、高效的鋼筋制圖方法。廣大工程設(shè)計(jì)人員亟需能有一種“所見(jiàn)即所得”的鋼筋制圖軟件，能夠在三維空間上完成配筋圖的繪制、校核。

2.2 三維鋼筋數(shù)字化設(shè)計(jì)流程

三維鋼筋數(shù)字化設(shè)計(jì)的工作流程如圖4所示。

按照水工設(shè)計(jì)的一般程序，先布置后配筋的程序，在進(jìn)行鋼筋圖設(shè)計(jì)的時(shí)候，已經(jīng)完成了結(jié)構(gòu)圖，在三維設(shè)計(jì)環(huán)境下，借助CATIA軟件，調(diào)取結(jié)構(gòu)三維模型，設(shè)置鋼筋保護(hù)層、錨固長(zhǎng)度等布筋原則，即可實(shí)現(xiàn)平面、曲面、甚至扭面的自動(dòng)布筋。該過(guò)程基本不用人腦去過(guò)多的干預(yù)和抽象化處理，只需三維配筋完成后進(jìn)行確定性檢查，查看三維布筋是否符合傳統(tǒng)布筋的習(xí)慣，在此基礎(chǔ)上程序可實(shí)現(xiàn)根據(jù)鋼筋長(zhǎng)度、直徑等自動(dòng)進(jìn)行鋼筋編號(hào)，并進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)。三維鋼筋制圖方法大大減輕了設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度，將抽象提取鋼筋的過(guò)程可視化，設(shè)計(jì)人員只需要進(jìn)行復(fù)核即可。

3 實(shí)際應(yīng)用

以某工程基礎(chǔ)廊道鋼筋圖為例，敘述該軟件在水工復(fù)雜廊道的鋼筋數(shù)字化設(shè)計(jì)應(yīng)用。

3.1 布筋參數(shù)

從整體模型中抽取某一個(gè)壩段的廊道三維模型，采用有限元方法計(jì)算廊道周邊應(yīng)力，根據(jù)應(yīng)力分布情況，確定廊道配筋原則，環(huán)向筋直徑為25mm、分布筋直徑為20mm，在廊道底板轉(zhuǎn)角布置角筋。

3.2 三維布筋

利用在CATIA平臺(tái)二次開(kāi)發(fā)的RebarSmart軟件開(kāi)始進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。輸入配筋參數(shù)，包括主筋直徑、分布筋直徑、鋼筋間距、保護(hù)層厚度、錨固長(zhǎng)度后，開(kāi)始進(jìn)行配筋。通過(guò)軟件中的工具條，選擇配筋面，沿著布筋引導(dǎo)線上進(jìn)行定數(shù)或定間距的布筋。面筋布置工具條如圖5所示，整個(gè)基礎(chǔ)廊道的布筋模型如圖6所示，整體鋼筋模型上表示了每一根鋼筋的布置，可以通過(guò)顯示工具條設(shè)置僅顯示每組鋼筋首、尾鋼筋、主筋、分布筋等多個(gè)選項(xiàng)，鋼筋顯示清晰。

3.3 三維鋼筋校審

利用程序的校審工具，校審人通過(guò)登錄云平臺(tái)直接對(duì)三維鋼筋設(shè)計(jì)方案進(jìn)行三維校審，首先創(chuàng)建校審視圖，與后續(xù)的恢復(fù)視圖功能配合，可幫助校審人員在不同視圖之間來(lái)回切換，并且保留鋼筋的顯隱狀態(tài)，利用軟件“校審工具條”分組查看鋼筋，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示鼠標(biāo)靠近的單根鋼筋的直徑、長(zhǎng)度、編號(hào)。校審過(guò)程中也可對(duì)鋼筋進(jìn)行合并，編號(hào)等自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。endprint

3.4 生成鋼筋表

根據(jù)鋼筋模型可一鍵生成鋼筋表、材料表，鋼筋標(biāo)包括鋼筋型號(hào)、單根長(zhǎng)、根數(shù)總長(zhǎng)，長(zhǎng)度漸變鋼筋還包括鋼筋長(zhǎng)度差值△L等信息。鋼筋表統(tǒng)計(jì)大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)人員的統(tǒng)計(jì)工作量以及校核工作量，且其準(zhǔn)確性高，不會(huì)出錯(cuò)，還可以導(dǎo)出鋼筋明細(xì)表。通過(guò)鋼筋模型生成的鋼筋表見(jiàn)圖7。

3.5 鋼筋圖設(shè)計(jì)

可以利用本系統(tǒng)生成三維鋼筋圖及二維鋼筋剖面?；A(chǔ)廊道鋼筋圖需要表達(dá)不同尺寸的典型斷面鋼筋布置、底板平面鋼筋布置、縱剖面鋼筋布置。有了三維鋼筋模型，使得二維鋼筋的生成變得極為簡(jiǎn)單、快速。

利用創(chuàng)建鋼筋截面按鈕，選擇剖切面和實(shí)體，就可以獲得典型剖面的鋼筋圖，平面鋼筋可以直接選擇平面投影鋼筋按鈕，直接生成平面鋼筋圖，當(dāng)鋼筋參數(shù)調(diào)整后可進(jìn)行自動(dòng)更新。

3.6 鋼筋標(biāo)注

鋼筋標(biāo)注包括點(diǎn)筋、線筋標(biāo)注，選擇需要表達(dá)的鋼筋內(nèi)容，如鋼筋根數(shù)、編號(hào)、間距、直徑等選項(xiàng)，選中要標(biāo)注的鋼筋，即可自動(dòng)完成標(biāo)注，無(wú)需自己再重新進(jìn)行檢查和計(jì)算鋼筋根數(shù)，點(diǎn)筋標(biāo)注方式見(jiàn)圖8。

此外還可采用鋼筋組標(biāo)注功能，該功能能夠選擇某根線筋或點(diǎn)筋，對(duì)它所在鋼筋組進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)注，同時(shí)可以設(shè)置文本方向、文本大小以及編號(hào)的位置和內(nèi)容等信息?？梢钥焖傩纬刹輬D，但快速標(biāo)注格式不是很規(guī)范，可以作為草圖，按照CAD習(xí)慣對(duì)照進(jìn)行鋼筋標(biāo)注。

標(biāo)注完成后可對(duì)標(biāo)注進(jìn)行檢查，對(duì)錯(cuò)、漏等鋼筋標(biāo)注可在列表中標(biāo)出。

4 結(jié)束語(yǔ)

RebarSmart軟件應(yīng)用于該項(xiàng)目的鋼筋圖設(shè)計(jì)中，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)思維過(guò)程，降低了認(rèn)為犯錯(cuò)的幾率。目前，在該工程上的鋼筋圖設(shè)計(jì)均采用RebarSmart，大大提高了鋼筋圖的出圖效率，鋼筋圖出效率提高了近50%，且大大降低了鋼筋圖中的統(tǒng)計(jì)、編號(hào)錯(cuò)誤，大大降低了設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度，使得設(shè)計(jì)人員將更多精力投入在結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)方面的分析工作上。

目前，水工鋼筋圖設(shè)計(jì)仍采用二維鋼筋圖的形式提交成果，這種方式的設(shè)計(jì)思路為將頭腦中虛構(gòu)的三維鋼筋圖表達(dá)為二維鋼筋圖，現(xiàn)場(chǎng)施工再按照二維鋼筋圖將其構(gòu)造為實(shí)際的三維鋼筋布置，完成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工。這種設(shè)計(jì)、施工流程將人的思維過(guò)程復(fù)雜化，往往在設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中難以避免錯(cuò)誤的發(fā)生。

為進(jìn)一步簡(jiǎn)化鋼筋圖工作量和增加現(xiàn)場(chǎng)鋼筋布置的直觀、可靠性，應(yīng)繼續(xù)探索三維鋼筋圖的展示形式，研究三維鋼筋制圖標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)以三維鋼筋圖作為施工依據(jù)，在三維模型上構(gòu)建鋼筋模型，根據(jù)三維鋼筋模型直接進(jìn)行鋼筋制作安裝，完成混凝土結(jié)構(gòu)的施工，如此一來(lái)必將大大改進(jìn)水工設(shè)計(jì)和施工的水平和效率。

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