三維協(xié)同設計在水庫工程設計中的應用

康麗

摘要：近年來，中華人民共和國科技部大力推廣三維協(xié)同技術的應用。水利水電工程設計過程中需要多專業(yè)合作。工程規(guī)模較大，設計周期短，工期比較緊。傳統(tǒng)的計算機輔助設計方法面臨困難?？朔款i。如何最大限度地提高設計效率，更好地滿足業(yè)主日益增長的需求，已成為所有設計師面臨的最大問題。三維協(xié)同設計軟件是根據(jù)時代的需要而誕生的。它的功能可以更好地幫助設計人員解決他們的缺點，如效率低、協(xié)調性差、數(shù)據(jù)復用率低、專業(yè)合作程度差、項目參與者之間溝通困難等。建筑信息模型的出現(xiàn)，極大地解決了這些問題。建筑信息模型是以建筑工程的相關信息數(shù)據(jù)為基礎，通過數(shù)字信息模擬建立的建筑模型來模擬建筑的真實信息。

關鍵詞：三維協(xié)同設計水利水電工程設計

隨著計算機及信息技術的迅速發(fā)展和日趨完善，三維技術在機械、電子、航空、航天以及建筑等行業(yè)得到了廣泛的應用，但在水利水電行業(yè)卻鮮有涉及。為適應水利行業(yè)信息化、數(shù)字化發(fā)展趨勢的客觀需要，滿足客戶或業(yè)主對設計成果可視化、直觀化的基本要求。

1水利水電工程設計制圖手段發(fā)展史

水利水電工程設計制圖手段經(jīng)歷了三個時代，從新中國建立之初也是第一代老水利人的手工繪圖時代為第一代到第二代電腦應用普及之時的電腦繪圖時代，第三代為AutoCAD技術的普及推廣，CAD二維制圖軟件已將人性化、易操作性、改圖快捷方面等優(yōu)點集為一體，現(xiàn)在CAD技術仍大范圍的應用于水利水電工設計制圖。隨著信息技術的突飛猛進，CAD系列三維協(xié)同技術自問世以來，已廣泛應用于機械、電子、建筑等各個行業(yè)領域，而卻在水利水電工程設計領域中鮮有涉足，但隨著新一代三維協(xié)同設計軟件MicrostationBentley系列軟件的問世，三維協(xié)同設計所體現(xiàn)出來的直觀、形象、各專業(yè)結合性強等優(yōu)越性越來越深得人心，三維協(xié)同設計必然將成為水利水電工程設計行業(yè)主流設計趨勢。

2三維協(xié)同設計的概念

三維協(xié)同設計是一種能夠將各領域技術人員進行同平臺工作的協(xié)作型設計軟件，也就是說，三維協(xié)同設計也可以被稱為是三維模型設計的協(xié)同效應。這種設計工作方法，能夠將各種不同領域的工作人員的工作變得精準化和可視化。并且能夠有效的提高水利水電工程設計的效率和質量。當代水利水電工程建設中，工程復雜性越來越高，工程的規(guī)模越來越大，而三維協(xié)同設計技術能夠充分滿足當前越來越高的設計要求，對設計過程中的多角度多領域的平衡能力也越來越高，使得三維協(xié)同設計在產(chǎn)生和發(fā)展之余，成為水利水電工程的熱門技術。在水利水電工程的設計發(fā)展中，另一項廣受關注的設計要求，就是環(huán)保節(jié)約的要求，而在水利水電工程的建設中，做到“投資省、耗能低、環(huán)保好”，也是當代水利水電工程設計中廣受重視的設計出發(fā)點之一。這些要求，都能通過三維協(xié)同技術得以實現(xiàn)，三維協(xié)同技術能夠極大的減少水利水電工程設計過程中的人才和物料的浪費，并且能夠通過虛擬模擬，極大地減少了水利水電工程建設施工中出現(xiàn)的問題，對水利水電工程的施工具有非常重要的指導作用。

3應用

3.1 復雜工程建模工程案例

本次研究選取XXX水電站作為研究對象，為分析三維建模及出圖效率的詳細原因，實際工作人員進行了多次討論，結合實際情況，分析原因--主要由軟件、人、規(guī)范和標準、硬件之間的三方面不協(xié)調的問題。為了進一步確定三維設計工作的具體情況，首先對設計各個環(huán)節(jié)進行了調查，通過綜合分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，理想情況下，三維建模流程時間可縮短比率為：時間損耗/優(yōu)化前所需平均時間=25天/51天=49%單個項目平均完成時間可縮短比率為：三維建模及出圖占工作總時間比例*三維建模及出圖流程可縮短比例=68.7%*49%=33.7%。通過調查分析，一致認為可以通過采取多種手段，解決由生產(chǎn)流程、技術熟練度、軟件效率、硬件環(huán)境等造成的損耗，考慮到各部分都無法做到完美解決，因此我們留一定的余量，將具體目標定為：

3.2構建模型

Revit建模，用戶可以更改項目的任何部分，例如平面圖、明細表、截面等，并且所更改的內(nèi)容在其它地方也將“自動”得到更新，文檔基本上可以免除協(xié)調性錯誤。最重要的是，設計人員將獲得一個按自己時時所思所想的設計呈現(xiàn)，它從全局出發(fā)，面向整個設計規(guī)模而不是各個截面和平面布置圖，設計從二維變?nèi)S，又可以從三維模型上生成二維圖紙。

3.3有限元分析

在Revit中，所有的平面、立面、剖面、詳圖、尺寸標注都與三維模型緊密關聯(lián)，模型的任何地方發(fā)生修改，所有圖紙全部自動更新，這樣不僅能節(jié)省大量時間，大大提高效率，同時避免遺漏修改等。

3.4 MicrostationBentley系列軟件提升工作效率

通過實際體驗MicrostationBentley系列軟件的應用，設計師感受到設計效率明顯提高，項目開始前，在標準環(huán)境下將任務進行分解，建立統(tǒng)一的種子文件，各專業(yè)設計人員只需對該文件進行設計操作即可，無需單獨創(chuàng)建文件，團隊間溝通合作縮減了很多中間環(huán)節(jié)，協(xié)作更加協(xié)調、流暢，并且通過三維設計成果可直接繪制，平面、立面、剖面等任何一角度二維圖，給后期施工帶來了很大的便利。

3.5 MicrostationBentley系列軟件計算工程量結果精準

以往設計師在計算工程量時，基本都是手動計算，計算過程結果難免有失誤，利用三維協(xié)同設計MicrostationBentley系列軟件計算工程量非常精準，設計師只需將每種不同的材料定義成不同屬性的塊，軟件可自動計算工程量，創(chuàng)造力工程量計算的零失誤。

4結語

目前，三維設計軟件已經(jīng)可以較好的用于水電項目，并具有較高的效率，一般來說，用三維設計軟件做過幾個項目就能清晰感覺到，直接上3D模型，十分快捷方便，無論是生成剖切面，還是各種floorplan，schedule，都很迅速，并且十分精確。至于國內(nèi)目前較少直接用BIM出圖，應該是BIM的標準還沒有完全確立，還有就是在觀念的轉變問題上，國內(nèi)對于BIM的理解感覺不充分，主要是在設計分析，施工管理，成本控制以及后期維護上，沒有真正發(fā)掘出其優(yōu)勢所在。所以說，在中國普及BIM這條路上，最關鍵的問題不是技術，而是理念和機制，BIM在中國還有很長的路要走。

參考文獻：

[1]張社榮，顧巖，張宗亮等.水利水電行業(yè)中應用三維設計的探討[J].水力發(fā)電學報，2008，27（3）.

[2]黃鶴飛.三維設計在水利水電行業(yè)中的應用探討[J].科技資訊，2009（26）.

（作者單位：河北省水利水電勘測設計研究院）