Inventor三维设计软件在某除险加固工程分水闸施工图设计中的应用

雷 娜

(新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 三维建模设计方法概论

1.1 Inventor三维设计概述

BIM应用软件种类系列众多[1]，其中常用的有Revit、ArchiCAD、Inventor、Civil3D、Navisworks，3D Max，Architectur等。本文主要将Autodesk公司的三维设计软件Inventor应用于拦河分水闸工程中，完成了工程的三维展示和施工要求，成果更直观，更容易理解。

Inventor最初是Autodesk公司为机械设计开发的一款三维设计软件，它具有从局部到整体建模快、思路简单、操作快捷、修改灵活的特点。随着BIM技术的不断成熟，Inventor也成为水利水电工程设计中主要应用的三维设计软件，通过软件基础应用的培训学习和实践，水利工程师使用起来也越来越顺手。

就目前来说一般都是单独针对于具体建筑物先按不同部位材料分别制作零件，然后再组装成部件，最后导出工程图，满足现场施工需要[2]。如图1和图2为工作闸井三维模型剖视图，是施工图的一部分，结合三维模型可以作出各个方位的剖视图，来满足工程建设的不同视角需求，直观、精确且容易理解，同时绘图效率也提高了一倍。通过实践证明作为一款优秀的三维设计软件，在科学、合理的设计思维指导下，以Inventor在建模中强大的功能为基础，充分利用Inventor软件特点，采用有效的设计方法，是完全可以快速高效地建立水工建筑物Inventor模型的。

图1 工作闸井顺水流方向三维剖视图

图2 工作闸井垂直水流方向三维剖视图

1.2 三维设计参数化概述

在水利工程建设中，不管是金属结构设计还是建筑结构设计，最终都是在不断计算优化的基础上得出最安全最经济的结构方案，这就需要设计人员不断的计算绘图然后不断修改，周而复始做很多重复性工作，耗时耗力[3]。

Inventor三维建模参数化驱动就是在建模过程中，用一组参数来定义几何图形尺寸数值并约束尺寸关系,主要思路是用几何约束、数学方程与关系来说明产品模型的形状特征,在结构体型优化过程中，只需要修改关联参数表里的相关参数，就可以实现建筑三维体型自动变化，可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，可以大大提高设计速度，并减少信息的存储量[4]。如表1为一进口工作闸井的参数表。

表1 进口工作闸井参数

1.3 三维配筋软件概述

水工三维配筋软件是在三维平台上开发的二维、三维一体化设计系统。他可以导入任意结构的三维模型，制图人员只需规划好配筋构建，选择合适的配筋命令，给定钢筋直径、间距、锚固长度、内外层布置、是否弯折等简单参数即可；校审人员只需检查是否有漏配、少配的结构面，钢筋直径、间距、锚固长度是否满足计算要求。它彻底将工程师从“琐碎”的制图活动中解脱出来[5]，把主要精力用于创意性设计。

2 工程应用实例

2.1 工程概况

总闸口除险加固工程最大过闸流量为120 m3/s，分水闸主要任务是向灌区分水，不存在防洪任务，3级建筑物，抗震设防类别为丙类。分水闸共布置8孔，从左向右采用3孔+2孔+3孔平行布置。分水枢纽下游布设有消能设施，通过连接段与下游渠道衔接。

分水闸底高程1369.8 m，顶高程1373.3 m，闸室长13 m，每孔净宽5 m，三孔总宽度为19.4 m，两孔总宽度为13 m，闸内布设有一道事故检修平板门和一道工作平板门。

2.2 总分水闸三维结构图

因为在工程建设中，一般是将整个工程分为几个标段分别按照不同的工期施工，所以设计人员在绘制施工图时也是按不同的施工要求和建筑物等级分别设计制图，本文主要是着重总结和归纳Inventor三维设计软件在分水闸施工中的实际应用，闸后消能段和整治段暂不做具体说明。

在本次工程应用中，总分水闸三维建模完全采用Inventor三维建模软件，除过门槽二期混凝土部分，分水闸一期混凝土部分都可以作为一个特性在一个零件下制作完成。因为目前BIM协同设计系统还未整体成型，在审图、查阅和施工参考中还不能达到全程信息化，这样就要求设计单位还需将建筑物施工图以蓝图的形式交付使用。当建筑物三维模型整体装配完成之后，可以新建工程图，在工程图中可以定义和生成建筑物不同方位的投影视图和不同部位的剖面图，还有细部大样图。

2.3 总分水闸三维钢筋图

分水闸Inventor三维模型完成之后，可以直接导入数值模拟软件里进行结构受力分析或者采用计算程序计算出结构配筋[6]，按照计算结果将模型导出为“sat”文件再导入三维大体积配筋软件,进行各个结构面的配筋，配筋完成后可利用应用小程序导出CAD钢筋图。如图3为分水闸三维配箱界面。

图3 分水闸三维配筋界面

3 结 语

本文结合实际工程，采用Inventor三维设计软件和三维配筋软件完成了水工建筑物的结构和钢筋图。针对同一建筑物结构，不同的设计者会有不同的设计思路，三维设计软件可以满足不同设计者的思维模式。以下是在三维设计过程中发现的问题及建议：

(1)Inventor 在水利水电工程设计中的应用起步相对较晚，零件库内容较少，共享程度不高，再加上水工建筑物结构受地形、地质条件等制约因素影响较大，难以形成标准化、系列化，使得Inventor 在水利水电工程设计中的应用发展较慢。

(2)设计时应充分使模型能够按照设计意图灵活修改，希望设计人员在参数化驱动方面深入研究，对每一个参数都有具体的说明，使每一个设计者都能看懂并灵活使用。

(3)大体积混凝土配筋软件基本上能解决水工模型的配筋工作，解决了钢筋统计、计算的烦琐过程，生成钢筋图能够满足生产需要，但目前还有10%左右的模型配筋难以完成，例如矩形洞变城门洞、城门洞变圆洞等特殊部位，有待进一步研究解决。

(4)大体积配筋软件生成钢筋图后需局部调整及修改，建议走完校审程序，模型配筋及生成钢筋图无误并无缺失时再进行调整，避免重复工作。