三维协同设计在水库工程设计中的应用

康丽

摘要：近年来，中华人民共和国科技部大力推广三维协同技术的应用。水利水电工程设计过程中需要多专业合作。工程规模较大，设计周期短，工期比较紧。传统的计算机辅助设计方法面临困难。克服瓶颈。如何最大限度地提高设计效率，更好地满足业主日益增长的需求，已成为所有设计师面临的最大问题。三维协同设计软件是根据时代的需要而诞生的。它的功能可以更好地帮助设计人员解决他们的缺点，如效率低、协调性差、数据复用率低、专业合作程度差、项目参与者之间沟通困难等。建筑信息模型的出现，极大地解决了这些问题。建筑信息模型是以建筑工程的相关信息数据为基础，通过数字信息模拟建立的建筑模型来模拟建筑的真实信息。

关键词：三维协同设计水利水电工程设计

随着计算机及信息技术的迅速发展和日趋完善，三维技术在机械、电子、航空、航天以及建筑等行业得到了广泛的应用，但在水利水电行业却鲜有涉及。为适应水利行业信息化、数字化发展趋势的客观需要，满足客户或业主对设计成果可视化、直观化的基本要求。

1水利水电工程设计制图手段发展史

水利水电工程设计制图手段经历了三个时代，从新中国建立之初也是第一代老水利人的手工绘图时代为第一代到第二代电脑应用普及之时的电脑绘图时代，第三代为AutoCAD技术的普及推广，CAD二维制图软件已将人性化、易操作性、改图快捷方面等优点集为一体，现在CAD技术仍大范围的应用于水利水电工设计制图。随着信息技术的突飞猛进，CAD系列三维协同技术自问世以来，已广泛应用于机械、电子、建筑等各个行业领域，而却在水利水电工程设计领域中鲜有涉足，但随着新一代三维协同设计软件MicrostationBentley系列软件的问世，三维协同设计所体现出来的直观、形象、各专业结合性强等优越性越来越深得人心，三维协同设计必然将成为水利水电工程设计行业主流设计趋势。

2三维协同设计的概念

三维协同设计是一种能够将各领域技术人员进行同平台工作的协作型设计软件，也就是说，三维协同设计也可以被称为是三维模型设计的协同效应。这种设计工作方法，能够将各种不同领域的工作人员的工作变得精准化和可视化。并且能够有效的提高水利水电工程设计的效率和质量。当代水利水电工程建设中，工程复杂性越来越高，工程的规模越来越大，而三维协同设计技术能够充分满足当前越来越高的设计要求，对设计过程中的多角度多领域的平衡能力也越来越高，使得三维协同设计在产生和发展之余，成为水利水电工程的热门技术。在水利水电工程的设计发展中，另一项广受关注的设计要求，就是环保节约的要求，而在水利水电工程的建设中，做到“投资省、耗能低、环保好”，也是当代水利水电工程设计中广受重视的设计出发点之一。这些要求，都能通过三维协同技术得以实现，三维协同技术能够极大的减少水利水电工程设计过程中的人才和物料的浪费，并且能够通过虚拟模拟，极大地减少了水利水电工程建设施工中出现的问题，对水利水电工程的施工具有非常重要的指导作用。

3应用

3.1 复杂工程建模工程案例

本次研究选取XXX水电站作为研究对象，为分析三维建模及出图效率的详细原因，实际工作人员进行了多次讨论，结合实际情况，分析原因--主要由软件、人、规范和标准、硬件之间的三方面不协调的问题。为了进一步确定三维设计工作的具体情况，首先对设计各个环节进行了调查，通过综合分析，我们可以发现，理想情况下，三维建模流程时间可缩短比率为：时间损耗/优化前所需平均时间=25天/51天=49%单个项目平均完成时间可缩短比率为：三维建模及出图占工作总时间比例*三维建模及出图流程可缩短比例=68.7%*49%=33.7%。通过调查分析，一致认为可以通过采取多种手段，解决由生产流程、技术熟练度、软件效率、硬件环境等造成的损耗，考虑到各部分都无法做到完美解决，因此我们留一定的余量，将具体目标定为：

3.2构建模型

Revit建模，用户可以更改项目的任何部分，例如平面图、明细表、截面等，并且所更改的内容在其它地方也将“自动”得到更新，文档基本上可以免除协调性错误。最重要的是，设计人员将获得一个按自己时时所思所想的设计呈现，它从全局出发，面向整个设计规模而不是各个截面和平面布置图，设计从二维变三维，又可以从三维模型上生成二维图纸。

3.3有限元分析

在Revit中，所有的平面、立面、剖面、详图、尺寸标注都与三维模型紧密关联，模型的任何地方发生修改，所有图纸全部自动更新，这样不仅能节省大量时间，大大提高效率，同时避免遗漏修改等。

3.4 MicrostationBentley系列软件提升工作效率

通过实际体验MicrostationBentley系列软件的应用，设计师感受到设计效率明显提高，项目开始前，在标准环境下将任务进行分解，建立统一的种子文件，各专业设计人员只需对该文件进行设计操作即可，无需单独创建文件，团队间沟通合作缩减了很多中间环节，协作更加协调、流畅，并且通过三维设计成果可直接绘制，平面、立面、剖面等任何一角度二维图，给后期施工带来了很大的便利。

3.5 MicrostationBentley系列软件计算工程量结果精准

以往设计师在计算工程量时，基本都是手动计算，计算过程结果难免有失误，利用三维协同设计MicrostationBentley系列软件计算工程量非常精准，设计师只需将每种不同的材料定义成不同属性的块，软件可自动计算工程量，创造力工程量计算的零失误。

4结语

目前，三维设计软件已经可以较好的用于水电项目，并具有较高的效率，一般来说，用三维设计软件做过几个项目就能清晰感觉到，直接上3D模型，十分快捷方便，无论是生成剖切面，還是各种floorplan，schedule，都很迅速，并且十分精确。至于国内目前较少直接用BIM出图，应该是BIM的标准还没有完全确立，还有就是在观念的转变问题上，国内对于BIM的理解感觉不充分，主要是在设计分析，施工管理，成本控制以及后期维护上，没有真正发掘出其优势所在。所以说，在中国普及BIM这条路上，最关键的问题不是技术，而是理念和机制，BIM在中国还有很长的路要走。

参考文献：

[1]张社荣，顾岩，张宗亮等.水利水电行业中应用三维设计的探讨[J].水力发电学报，2008，27（3）.

[2]黄鹤飞.三维设计在水利水电行业中的应用探讨[J].科技资讯，2009（26）.

（作者单位：河北省水利水电勘测设计研究院）