三维配筋技术在实际工程中的应用

郑文超

三维配筋技术在实际工程中的应用

郑文超

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津300250）

阐述了传统配筋技术的缺点和不足，三维配筋的发展及独特优势，介绍了配筋软件的功能及在水利行业中的应用，在节省时间成本、劳动力成本上的优越性，提出了软件的一些不足和建议，并总结了软件在水利行业应用的必要性。

钢筋图；异形结构；三维配筋

1 概述

混凝土结构配筋在整个设计周期中占据着重要地位，是保证结构安全的一道重要屏障，在施工详图阶段，钢筋图占据着大部分的时间比例。

随着三维协同技术的日渐成熟，三维配筋在水利行业也有了突破性进展，三维可视化配筋技术，能直观展示结构和钢筋在三维空间布置情况，能有效防止配筋中出现的错误，同时，可与CAD软件的结合，在三维配筋模型的基础上剖切、投影平、立、剖面钢筋图，转换为二维图纸，满足设计、施工、管理的需要。

2 独特优势

水工构筑物种类较多，设计过程中经常会遇到大坝溢流堰、电站出水口、泵站进口变径、闸、涵进出口渐变段、隧洞进出口衔接等异形结构，对这些部位手工配筋无论是计算方法、计算过程，还是计算结果，都不尽人意。三维配筋自身的计算功能不仅能提供准确的工程量，而且制图成果清晰、实用，同时也节约了时间成本，在行业内赢得了良好的口碑。

3 软件介绍

《混凝土三维设计平台》VisualFL是基于三维结构模型的自动配筋出图系统，可导入当前主流平台上创建的实体模型，在模型上布置钢筋，能修改其空间位置、长度、间距、直径等，也能从不同方位观看模型及其内部结构，检查钢筋空间的逻辑关系。经过切取剖面后可在AutoCAD自动生成钢筋图和信息表。

界面上共有6个区域：标题栏、菜单栏、工具栏、特征管理树、图形区、状态栏，如图1。

图1 配筋软件界面

标题栏用于显示当前应用程序名、文件名；菜单栏包含了软件所有的设置和使用功能，包括总体设置、配筋设置、配筋、剖切图纸等；特征管理树集成了所有的设计成果，包括配筋、剖切、参考，钢筋的修改也是在管理树下完成，修改内容极其丰富，分为部件、单元、组、段4个级别，修改方式多种多样，包括添加钢筋段、延伸、定长设置、旋转、增加组段、移动、裁剪、删除等各种类别；图形区为可视区域，可通过旋转、隐藏直观展示结构、配筋情况，检查错漏筋；状态栏可显示结构尺寸、钢筋编号、长度、直径、间距等详细信息。

4 实际运用

某电站进水闸与管道衔接段为由方孔渐变至圆孔结构，电站出水管道为由小管径渐变为大管径结构，二者的特点为所配钢筋均没有常规尺寸，多为渐变钢筋，采用CAD手工制图除了绘图、统计钢筋较困难以外，钢筋的计算长度也会有很大误差。三维配筋手段可解决复杂问题。

4.1 主要步骤

采用Bently软件对结构按照比例实体建模后，导出扩展名为*.sat的文件，利用VisualFL打开此文件为结构配筋。主要步骤为：

（1）确定钢筋所在结构面，并拾取这些面，选择面配筋命令。

（2）引导线选径向结构线，配筋方向采用与圆面平行（出水管选择与结构线垂直）；约束钢筋起始点布置范围。

（3）设置钢筋参数，主要有钢筋直径、间距、保护层厚度、级别、内外层关系、端头形式（分延伸、弯折、至外表面3种）等参数。

（4）修改个别钢筋长度、端头形式，弯折方向、删除多余、补充缺少的钢筋。

（5）定义剖切面、投影面，生成二维图。

（6）在CAD中读取二维图，调整钢筋标注位置，添加尺寸标注、图名、高程、说明等信息。

（7）加框、编号，生成最终图纸。

4.2 生成及运用

配筋过程中涉及的配筋模型、剖切部分二维钢筋图及生成的钢筋表如图2～图4。

配筋模型可直观显示钢筋布置的合理性，通过空间旋转轻松判断结构各个部位有无错漏钢筋。切图功能可根据需要剖切任何部位的二维图纸，成果基本符合制图要求和生产习惯。生成的钢筋表解决了对渐变钢筋处理非常困难的问题，同时，把繁琐的统计工作交给软件处理，一方面节省了大量时间，另一方面避免了人为疏忽造成的错误，极大提高了生产效率。据统计，建模、配筋、切图、出图整个设计周期所用的时间要比传统二维配筋所占的时间缩短一半以上。

图2 配筋模型

图3 剖切二维图

图4 钢筋材料

5 注意问题

5.1 建模

建立模型时一定要保证结构尺寸的正确，否则配筋结果肯定是错误的，模型的比例采用图上1个单位表示1mm。配筋软件中导入*.sat模型时，首先确定模型的单位，然后再保存为*.sfl文件。

5.2 配筋

配筋之前首先定义好所需钢筋的式样，加快配筋速度，减少后期修改。配筋过程中应注意配筋顺序问题，配筋顺序即为钢筋表中钢筋编号的顺序，一般按照施工工序，从底部到顶部，由外部至内部依次配筋，对一个结构面配完钢筋后再配下一结构面，以免漏配钢筋和钢筋表的错乱。

5.3 定义投影面

若要投影多个面，需确定一个基准投影面，将另外几个面添加至补充投影面中，这样平面图中才能显示完整的结构线和各个面上的钢筋，同样，若要显示侧面的弯折钢筋，需将侧面添加至垂立面中。

5.4 二维图生成

二维图中生成各个部位的平面图有时上下游、左右岸方向不一致，在生成图纸前可通过在管理树目录下各剖切面调整方向和旋转图纸的命令调整，同时，注意设置出图比例。若要在图纸中调整，钢筋标注的位置、方向的修改会浪费很多时间。

5.5 采用模型替换命令生成

采用模型替换命令生成的钢筋图，在平面图中不显示钢筋（剖面图不影响）时，需要在配筋软件中把钢筋替换到它的所属面上，钢筋图才能显示钢筋。

二维图修改钢筋标注时，尽量不要把图纸分解，这样能保持二维图和配筋软件的关联性，在软件中修改钢筋后，图纸中的标注位置保持不变。

6 不足和建议

配筋软件在功能和显示方式上都有一定的优越性，比如，为便于区分和校核，钢筋可设置成不同颜色，拾取曲面结构时的高亮显示，改善了交互性能。但软件仍有一些亟待改善的内容。

二维图中钢筋间距并不是设计的间距，只是把钢筋等间距分配到结构面上，因此，钢筋的实际间距与设计间距会有毫米级的误差，但不影响正常使用。配筋软件另外一个不足之处是不能生成弧形结构的立面展开图。

VisualFL生成的二维图也不太完善，存在钢筋的标注扎堆、绑扎钢筋不能错位显示、少量钢筋有时超出结构边界、缺少尺寸标注等问题，需要手工修改、完善。二维图中钢筋修改占据整个配筋流程大部分时间。因此，建议软件进一步优化二维出图程序，尽量减少手工调整，缩短设计周期，节约劳动成本。

钢筋编号的位置一般分两种，①置于标注末端，②置于标注之前，目前配筋软件只支持第2种方式，建议增加一个复选功能，让用户有选择地使用。

对于一些常规的结构形式，建议软件具备参数化设置，通过输入结构尺寸自动生成配筋模型，并自定义剖切面设置，直接生成钢筋图，实现全自动配筋。

7 结语

（1）三维配筋软件拥有独立的设计平台，界面清晰，人机交互便捷，功能分区明确。简单易学，不需要任何基础。

（2）软件以独特的三维视角直观展示结构体配筋的整体布局、钢筋的分布、搭接方式及内外层关系，为设计图纸的质量提供了有力保障。

（3）软件的二维抽图技术有效解决了当前二、三维图纸空间的转化问题，为提供施工图纸创造了条件。

（4）软件自身的数据计算技术将计算成果输出为图表形式，避免了失误，释放了设计人员的手脑，提高了生产能力。

［1］王正清，李希龙，李水生，等.水电工程三维配筋的应用与思考［J］.广西水利水电，2015（3）.

［2］路瑞利，宋朝辉，廖小龙，等.拱坝廊道三维配筋可视化方法及应用［J］.水利水运工程学报，2009（2）：88-92.

［3］杨新军.水电站厂房蜗壳及尾水管三维配筋应用研究［J］.人民长江，2015（9）.

［4］张丽，郭菲，董甲，等.基于CATIA的三维配筋技术研究［J］.人民黄河，2013，35（3）：82-83.

［5］路瑞利，宋朝辉，廖小龙，等.拱坝廊道三维配筋可视化方法及应用［J］.水利水运工程学报，2009（2）：88-92.

The technology of Three-dimensional reinforcements applies to practical engineering

ZHENG Wen-chao
（Hebei Research Institute of Investigation&Design of Water Conservancy&Hydropower，Tianjin 300250，China）

This article expounds the shortcomings and the insufficiency of traditional reinforcement technology，The development of the three-dimensional reinforcement and unique advantages，introduces the reinforcement software's function and its application in water conservancy industry，the advantages at save time and labor，Propose some deficiencies and Suggestions of the software，at last，Summarizes the necessity of its application in water conservancy industry.

reinforcement；drawingspecial structure；three-dimensional reinforcements

TV332

B

1672-9900（2016）04-0060-04

2016-07-14

郑文超（1983-），男（汉族），河北徐水人，主要从事水利结构设计工作，（Tel）13512999364。