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三维设计软件在冶金建设工程土建专业的应用研究

发布日期:2013-08-09 15:48:07    来源:admin
 
(中冶建筑研究总院有限公司华东分院,上海 齐常军, 徐营营  200433)
摘要:本文阐述了三维软件Bentley MicroStation Structural的特点,并结合实际工程介绍了三维软件在冶金建设工程土建专业中的使用方法和设计要点,分析比较了Bentley MicroStation和CAD三维建模的区别,探讨了冶金建设工程土建专业三维化发展的可能性。
关键词 三维设计;建筑设计;土建专业
Research on Applying 3D Design Software to CSA Works of Metallurgical Engineering
Qichangjun1 XuYingYing2
(East China Branch of Central Research Institute of Building and Construction Co., Ltd., MCC Group,Shanghai 200433)
Abstract: This text elaborates characteristics of software Bentley MicroStation, and taking actual projetcs as examples, instroduces methods and highlights of applying 3D design software to CSA Works of metallurgical engineering, analyzes similarities and differences between Bentley MicroStation and 3D of Auto CAD, and studies possibility of Applying 3D Design Software to CSA Works of Metallurgical Engineering.
Key Words: 3D Design; Metallurgical Engineering; CSA Works
前言
   冶金建设工厂设计采用三维模型设计技术,是冶金建设上的一次革命。与传统的二维设计相比,用三维设计方法建立起来的各种工艺设备、管道、结构的三维模型能直观、真实的反映其在未来冶金工厂中的空间关系,有利于布置设计的多方案比较、优化,通过对三维模型进行碰撞检查,有利于在设计过程中消灭设计中常见病、多发病,提高设计质量和效率,使无差错设计和无碰撞施工成为可能,具有良好的经济效益和社会效益。
为了适应发展的需要,我们积极探索三维设计在冶金土建专业中的应用,在“宝钢股份有限公司2030冷轧新增电镀锌机组工程”和“梅钢1422热轧产品结构调整技术改造工程”等工程三维设计探索的基础上,我们正式使用三维软件Bentley MicroStation Structural在“宝钢新日铁汽车板有限公司新建热镀锌GA生产线工程”中开展土建专业模板三维设计。本文就三维软件在冶金土建专业中的实际应用情况进行分析和介绍。
 
1. 三维设计的应用范围
   三维软件由于其优异的功能和表现性能,正越来越多的在各行各业中得到应用。我公司经过坚持不懈的推进三维设计,现在三维设计基本上涵盖了公司各事业部的设计工作,应用范围非常广泛,也取得的很好的效果。
三维设计的功能很强大,应用范围也很广,基本能够涵盖冶金工厂设计的上下游各个不同的专业。简要介绍一个各专业使用的三维软件类别基本情况:冶金行业?土建设计使用的是Bentley MicroStation Structural,冶金设计钢结构设计使用的是XSteel,建筑设计使用的是Revit,管道使用的是Bentley中的PlantSpace,电气使用的是博超软件,非标设计使用的是Invent。偏离主题?
应用范围?
2. 三维软件介绍
   Bentley MicroStation Structural是Bentley公司开发的以Microstation为操作平台,集智能化建模、碰撞检查、出图及报表、全厂漫游等功能于一体的三维工厂设计软件;是一个三维实体模型建筑软件,所有有关建筑物的相关信息(几何信息、属性信息、材料信息)都包含在三维实体模型中,可以直接从三维模型中产生所需要的结构施工图(平面图、立面图、剖面图等)和工程经济部门需要的各种材料报表(如基础的砼量、桩用量、各种材料的规格型号等),同时它也可以让三维模型与相关的文件报表做双向数据链接,减少因设计变更所造成的烦琐绘图工作。
三维设计作为一种先进工具,即能解决相当部分的设计质量问题,又能提高设计效率。特别是在大型复杂需要多专业协调的过程中更能发挥事前检查,预防专业之间矛盾的功能,减少设计变更,降低工程返修率,提高设计质量和效率。
3. 土建专业开展三维设计的流程
   冶金建设土建三维设计的设计流程主要可以概括为建立三维模型、剖切剖面、后期处理三个阶段,还有一点就是三维模型的开发利用。
3.1 建立三维模型
   在建立一个机组设备基础的三维模型之前,需要设定一个统一的坐标网络,并定义一个统一的空间坐标参考点。在协同设计工作中,最后总装应用或者参考其它构件时,就可以直接引用或参考而不用再移动到适合的位置。
根据其它专业提供的资料,经过结构计算,在满足结构专业的强度、刚度和稳定性要求的前提下,确定基础的形式和详细的尺寸,建立整体的三维模型概念,然后再把已经建立好的整体的三维概念模型分解,分解成可简单实现的一个一个单独构件来进行三维模型的建立,最后通过引用或者参考,来组合成为一个完整的三维模型。
建模的基本思路是从整体分解成构件,再从构件组合成整体!这两个过程其实是相互穿插相互交融的,难以很清晰的分离开。
 Bentley平台上多人协同工作的解决方法
     目前Bentley平台不具有像XSteel等三维软件那样多人共用一个平台的方式进行实时动态协同工作。在实际使用过程中主要是通过动态参考方式来实现的,具体实现方法及主要步骤介绍如下。
需要开展三维设计的工程开通目录“X:\网络盘\***工程”;
开通参加该项工程三维设计人员访问“X:\盘\***工程”文件夹的权限;
三维设计负责人建立该项工程的整体轴网DWG文件,根据工程实际情况,确定一个基准点,建立多个标高的独立的DWG轴网文件,并放入X盘该工程的目录中,并根据该项工程的具体要求定义层、颜色、线形、线宽、比例等属性;把制作好的模板文件放入X盘\***工程文件夹中;
各参与设计人统一使用制作好的模板进行设计,可以直接在X盘建立自己的文件进行设计,也可以COPY到自己的机器里面进行设计,但是要及时更新X盘自己设计的文件,以便把自己最新的修改反应在协作人的文件里;
各参与人相互参考对方放在X盘的文件,及时更新做到动态参考。
建模时需要注意几点,需要建立某个构件时,在建立之前先把层设定到该层,并且设置好该构件的材质,然后再建立构件的模型;模型建立时参考进来的DWG文件,最好把需要参考的部分分离出来,单独建立一个文件,并且最好先清理一下,把不需要用到的东西都清理掉,尽量减少文件大小,这样建模时不至于影响速度。
建筑设计

加固改造设计
                   上图为建立好的机组模型图1 ……
3.2 剖切剖面
   三维软件Bentley MicroStation Structural最大的优点在于通过设置好剖切定义参数便能自动高效的剖切出平、立、剖面图。软件自带的剖切管理器工具(Drawing Extracting Manager),通过控制系统的参数来控制产生的剖面图,可以通过设置Drawing Extracting Manager的参数达到想要的任意位置的剖面。
通过简要的叙述介绍该软件剖切剖面的过程。进入Drawing Extracting Manager后,点击“Create a Drawing Definition”,建立一个剖切定义;在“General”中命名该剖切定义;接下来在“Region”中可以通过两点或者一个面来确定剖切位置,并在此定义剖视方向和剖切的前视、后视距离;在“Cut Plane View”中定义剖切线的线性、颜色、是否填充等信息;在“Forward View”和“Reflected View”中分别定义前视和后视看到的看线的线性、颜色等信息;在“Output”菜单中选择种子文件,一般都为默认种子文件即可;并在此处勾选“Transpose to XY plane”和“Output to Master DGN”,第一个勾选表示剖切出来的剖面会自动在XY平面上表示,第二个勾选表示剖切出来的文件作为一个单独视图自动合并在主模型文件中,并且勾选上“Output to Single Model”表示只生成一个剖切文件。见下图所示 工程设计

                 图1   注意图的底色最好能够调整。图应能表达最终的成果。
建筑规划设计
3.3 后期处理
   剖切出来的剖面就可以直接在Bentley MicroStation中利用二维编辑工具进行处理编辑,也可以把剖切出来的剖面转到CAD中进行后期处理编辑;主要为根据自己的专业出图需要,主要是添加一些尺寸标注、标高、螺栓埋件等符号。达到自己的出图要求就可以按照正常的方式正式出图了。
 
出图后,如修改模型呢?自动更新吗?
4. MS与CAD三维建模的区别比较
   两种工具的三维建模命令和思路基本一致,在一些具体命令的使用上有差别。
三维建模中比较重要的空间点和线的绘制中,Bentley可以随时切换到三个面上,比较方便;在CAD三维中需要建立UCS坐标系来进行转换。
Bentley中剖切的剖面直接生成一张剖面图文件,并且可以把剖面尺寸标注上,虽然标注的尺寸不全面;在CAD中剖切出来的剖面在剖切位置生成,需要手动移出来,再进行编辑;
实际建模Bentley相比CAD建模要灵活一些,对实体的编辑也要灵活一些;
Bentley刚刚开始土建三维设计,由于缺少二次开发和常用插件,在使用中发现Bentley的二维编辑能力没有CAD成熟,以后Bentley比较成熟以后模板图可以不用转化成CAD直接在Bentley里面出图,这样可以保证模型有修改时剖面也随之修改,提高效率。
 
与其它专业的交互、模型的重复利用
 
不足
5. 小结
   由于混凝土三维设计的特殊性,设备基础三维模型有别于其它专业的构件化、零件化。其它专业的模型可以分解成一个个的构件或者零件,可以通过“总分总”的思路和方法来创建模型,并且在实践中可以积累大量的可重复利用的构件零件库,可以制作参数化的节点。而混凝土设备基础基本无法分解成通用的构件或者零件,不同的工艺机组设备基础相互差别也很大,很难分解成可重复使用的构建库,建立参数化的节点也比较不现实。
在实际的探索过程中发现,在土建设备基础中我们可以以不同的工艺、不同的产品机组来创建混凝土的三维模型库,我们不是考虑创建一个一个的构件或零件库,而是整体考虑,把一条工艺生产线的整条机组设备基础作为一个对象,比如可以分为炼钢、炼铁、连铸、镀锌、冷轧、热轧、酸洗、连退……等等,我们来创建并不断积累不同工艺生产线的整体模型,最后形成混凝土结构设备基础三维模型库,那么以后再做类似的工程,我们就可以直接使用模型库中的模型来运算和抽图。
   冶金建设土建专业三维设计另外一个发展方向就是在三维建模过程中加强与工程经济方面的沟通,在创建模型的过程中,专业之间相互沟通,尽量综合大家对模型的使用需求来创建模型,这样工程经济可以利用我们的三维模型来进行工程量的统计和工程费用的计算。
冶金建设土建专业三维设计有很多的优点和便利性,三维模型的建立不仅仅局限与土建专业利用,其它上游工艺专业可以布置工艺设备、管道等,下游专业比如工程经济可以利用模型来进行统计工程量,大大提高工程结算的效率和准确性,建立的模型有很多需要有待发掘的价值。
   但是三维设计软件还不是很完善,只有通过对三维设计软件Bentley MicroStation Structural的客户化和二次开发,才能使三维设计在冶金建设土建工程中的应用日趋完善。
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      关键词:三维设计;建筑设计;土建专业
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