三维配筋在水利工程中的应用

冯庆刚

(山东省水利勘测设计院，山东 济南 250013)

水利工程施工图设计工作包含大量的配筋工作，设计人员需要在建筑物结构图的基础上绘制出钢筋图，并对钢筋进行编号，统计出每种钢筋型式及其长度，最后进行钢筋量的计算，这类工作过程复杂精细，耗时长，而且极易出错，特别是对于水电站、泵站的一些异形结构，更是让设计人员苦不堪言，而且出错率高。

近年来，随着BIM技术在建筑、交通等行业的发展与应用，水利行业也面临一场重大的变革。怎样能优质高效地实现设计成果一直是设计的核心，水利工程中泵站、闸室、电站等大体积混凝土结构，利用传统的二维配筋会非常费时，对设计人员要求也比较高。三维配筋软件通过将一些规则和算法融入到软件里，实现了出图与算量一体化，可以明显提高设计效率，并有效减少出错率。设计人员只需按照自己的需求在结构体上布设钢筋即可，完全不用担心钢筋的型式、长度、根数计算错误，可靠有效。

1 设计流程

三维配筋软件——VisualFL 支持多种三维模型格式，可用三维建模软件建模后导入VisualFL使用，文中使用三维建模软件Open Buildings Designer 生成的.stp 格式的三维模型文件。软件操作界面分为6个区域：标题栏、菜单栏、功能区，结构树、图形区、状态栏，如图1所示。

图1 软件界面

导入三维模型后，设计人员首先捋顺配筋思路，在结构树中进行相应的部位拆分，然后根据需求对各部位进行配筋，左侧结构树下会自动更新配筋信息，设计人员可以通过结构树下的配筋信息对不同的钢筋组进行修改操作，同时钢筋的空间分布情况会在图形区呈现，状态栏中可显示配置钢筋的规格参数。配筋完成后，可通过定义剖切面并执行剖切完成钢筋图抽图操作。软件配置了对应于acad2008—2020不同版本的AutoCAD插件，可以实现在AutoCAD中自动生成符合设计习惯的钢筋图、钢筋表、材料表，设计人员只需对钢筋标注稍作调整即可。

2 三维配筋软件VisualFL应用实例

某水库入库闸由引水渠段、闸室段、泄槽段、出水渠段等组成。入库闸共3孔，单孔净宽4.0m，闸孔总净宽12.0m，闸室总宽14.0m，闸室顺水流方向长12.00m，闸底板高程1.50m。工作闸门采用平板钢闸门，闸墩顶设交通桥与两侧大坝坝顶路面连接，交通桥设计净宽5.0m，桥面高程为7.20m，桥面板为现浇板结构，厚0.50m。

本文选取该入库闸闸室作为三维配筋实例，该结构型式在水工结构设计中较为常见，对工程师有一定的实际指导意义。

2.1 三维设计模型

利用三维建模软件Open Buildings Designer完成三维设计模型如图2所示。

图2 闸室三维模型

2.2 三维配筋模型

导入模型后，首先捋顺配筋思路，将结构配筋拆分成几个组成部分，并据此进行结构树设置，配筋的过程和结果均以结构树的型式进行显示和管理，如图3所示。

图3 结构树设置

(1)在建模完成后，建议首先抽取结构图，以便检查模型的正确性、合理性，确保结构完全无误后，再进行配筋，避免重复工作。

(2)进行三维可视化配筋，可在三维结构上直接创建钢筋模型进行结构配筋，主要钢筋最常用的命令是面配筋。另外，建议在配筋前通过菜单栏-钢筋-钢筋式样处设置钢筋式样，配筋时可直接选用；注意设置正确的保护层厚度、内外层及锚固方式，如图4所示。

图4 面配筋钢筋设置

(3)通过钢筋复制命令实现相同构件的配筋。

(4)通过参考线命令设置止水，并选择折断钢筋，即可完成钢筋在止水处的弯折，如图5所示。

图5 钢筋遇止水弯折

(5)配筋完成后，设置合适的剖面和投影面并执行剖切，如图6所示。

图6 设置剖切面

(6)进入CAD，通过插件进行提取钢筋图、钢筋表、材料表，设计人员将它们放到图框中即可成图，软件生成的二维钢筋图如图7所示。

图7 二维钢筋图

3 结语

通过VisualFL实际应用，总结出以下几点：

(1)通过将三维配筋软件VisualFL所出钢筋图与之前绘制的钢筋图对比发现，三维配筋软件VisualFL是集成钢筋配置、修改、管理、剖图、报表等功能于一体的结构配筋解决方案，可以实现钢筋编号、自动标注、自动计算等，应用效果高效、快速，其所出钢筋图钢筋形状、长度更加精准，只要钢筋型号、型式、锚固方式等布置合适，其他只需软件自动生成即可，大大降低出错率，提高生产效率。

(2)配筋前，建议首先抽取结构图，确保模型正确合理，尽量避免后期的修改调整。

(3)模型导入后，先对建筑物进行合适的拆分，并明确各部位的配筋型式和要求；按照拆分的部位设置结构树，并按部件依次进行配筋。

(4)配筋时，务必要注意配筋顺序，VisualFL没有对钢筋设置编号的功能，默认先配的钢筋编号在前。

(5)对每个构件配筋完成后，需对钢筋进行仔细检査，避免漏筋、重复布筋等现象，或编辑不合适的钢筋使之符合设计要求。配筋过程中，也可以适时剖图到CAD中，进行自校。

(6)在使用过程中，若模型需要修改，可以拖拽的形式进行，其上配置的钢筋即可实现联动性修改。

(7)VisualFL钢筋编号功能较弱，只能靠软件自动生成，无法再进行手动调整，编号灵活性有所欠缺。

三维配筋软件VisualFL界面清晰、操作方便、容易上手。可满足从三维配筋到二维出图的全过程需求，可以帮助设计人员摆脱繁锁的配筋工作，有效提高配筋效率。其采用的三维可视化配筋能够直观地显示结构中各部位的钢筋，避免错筋、露筋、重复筋的发生，可以大大提高结构配筋的工作效率，降低出错率，具有极大的实用价值。但在钢筋编号灵活性上有所欠缺，目前我院已在橡胶坝、闸室、挡墙等常用建筑物上广泛应用，可显著提升设计质量和效率。