基于RebarSmart的廊道结构数字化钢筋设计

李竞波+黄志澎+蒋媛媛

摘 要：RebarSmart是成都勘测设计研究院有限公司基于CATIA平台开发的混凝土结构钢筋数字化设计软件，可用于电水利工程的配筋设计，具有直观准确的优点。文章以某水电工程的基础廊道为例，介绍了三维钢筋软件RebarSmart在水电工程中的应用。

关键词：RebarSmart；钢筋图；三维配筋；廊道

中图分类号：TU392.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）32-0001-03

Abstract： The RebarSmart is a 3D reinforcement design system of concrete structure，developed by PowerChina Chengdu Engineering Corporation. The RebarSmart can be used for the reinforcement design of hydraulic engineering. The RebarSmart has the advantages of Intuitive and accuracy. In this paper， certain hydropower project as an example， introduces the RebarSmart software in Hydropower Engineering.

Keywords： RebarSmart；rebar sheet drawing； 3D reinforcement； gallery

1 工程概况

该水电站基础廊道包括上游灌浆廊道、下游排水廊道、联系廊道。灌浆廊道尺寸为3.0m×3.5m（宽×高），排水廊道、灌浆廊道尺寸为2.5m×3.0m（宽×高）廊道纵横相交面为圆形异形结构，采用二维布筋较为复杂。枢纽布置三维模型见图1。

该项目三维设计均在云平台上进行，可供多专业进行协同，三维设计采用达索公司的CATIA软件进行大坝结构三维模型设计，从模型中可抽取单独的廊道三维模型，具体见图2。

2 RebarSmart软件简介

RebarSmart钢筋设计系统是在CATIA三维环境下进行三维布筋、钢筋图生成、钢筋报表统计的设计工具，程序界面友好、符合用户习惯，可以大大提供钢筋设计的效率和质量。

2.1 传统二维钢筋图设计

水电工程中设计中需要完成大量的钢筋图，钢筋图是工程设计人员的重要设计成果，也是承包商进行钢筋下料、钢筋制安施工的依据。水电工程建设过程中钢筋图设计工作量巨大，且其设计周期短，设计强度高。目前钢筋图的绘制主要采用CAD软件人工绘制，设计人员需要在典型剖面或剖视图上进行人工布筋，进行空间想象完成钢筋图绘制，校核人需要根据剖面图、平面图，复核钢筋布置、钢筋形式、钢筋量等。这种传统的方法效率低下、工作强度高，且钢筋采用剖面进行表示，差错率较高。因此，传统的手工二维钢筋图设计严重制约了工程建设效率的提高。

水工结构的钢筋主要为按照一定间距布置的受力钢筋、架立钢筋组成的钢筋网。受力钢筋需要按照规范留出锚固长度。钢筋网布置好后，需要按照“示意性”表示方法，对钢筋进行统计编号、标注。形成钢筋平面图、剖面图。传统的CAD制图方式是由设计人员在大脑中构建三维结构模型，在大脑中进行布筋，然后输出二维钢筋平剖面图，但往往人脑构建的三维模型并不可靠，造成布筋反复修正，最终得到较为准确的二维钢筋图。

随着计算机技术的发展，广东省水利电力勘测设计研究院开发了ZDM软件、中国建筑科学研究院开发的结构设计软件包PK、PM[1]等软件也具备部分的钢筋图绘制功能，但仍未形成直观、快速、高效的钢筋制图方法。广大工程设计人员亟需能有一种“所见即所得”的钢筋制图软件，能够在三维空间上完成配筋图的绘制、校核。

2.2 三维钢筋数字化设计流程

三维钢筋数字化设计的工作流程如图4所示。

按照水工设计的一般程序，先布置后配筋的程序，在进行钢筋图设计的时候，已经完成了结构图，在三维设计环境下，借助CATIA软件，调取结构三维模型，设置钢筋保护层、锚固长度等布筋原则，即可实现平面、曲面、甚至扭面的自动布筋。该过程基本不用人脑去过多的干预和抽象化处理，只需三维配筋完成后进行确定性检查，查看三维布筋是否符合传统布筋的习惯，在此基础上程序可实现根据钢筋长度、直径等自动进行钢筋编号，并进行工程量统计。三维钢筋制图方法大大减轻了设计人员的工作强度，将抽象提取钢筋的过程可视化，设计人员只需要进行复核即可。

3 实际应用

以某工程基础廊道钢筋图为例，叙述该软件在水工复杂廊道的钢筋数字化设计应用。

3.1 布筋参数

从整体模型中抽取某一个坝段的廊道三维模型，采用有限元方法计算廊道周边应力，根据应力分布情况，确定廊道配筋原则，环向筋直径为25mm、分布筋直径为20mm，在廊道底板转角布置角筋。

3.2 三维布筋

利用在CATIA平台二次开发的RebarSmart软件开始进行配筋设计。输入配筋参数，包括主筋直径、分布筋直径、钢筋间距、保护层厚度、锚固长度后，开始进行配筋。通过软件中的工具条，选择配筋面，沿着布筋引导线上进行定数或定间距的布筋。面筋布置工具条如图5所示，整个基础廊道的布筋模型如图6所示，整体钢筋模型上表示了每一根钢筋的布置，可以通过显示工具条设置仅显示每组钢筋首、尾钢筋、主筋、分布筋等多个选項，钢筋显示清晰。

3.3 三维钢筋校审

利用程序的校审工具，校审人通过登录云平台直接对三维钢筋设计方案进行三维校审，首先创建校审视图，与后续的恢复视图功能配合，可帮助校审人员在不同视图之间来回切换，并且保留钢筋的显隐状态，利用软件“校审工具条”分组查看钢筋，实时动态显示鼠标靠近的单根钢筋的直径、长度、编号。校审过程中也可对钢筋进行合并，编号等自动进行调整。endprint

3.4 生成钢筋表

根据钢筋模型可一键生成钢筋表、材料表，钢筋标包括钢筋型号、单根长、根数总长，长度渐变钢筋还包括钢筋长度差值△L等信息。钢筋表统计大大简化了设计人员的统计工作量以及校核工作量，且其准确性高，不会出错，还可以导出钢筋明细表。通过钢筋模型生成的钢筋表见图7。

3.5 钢筋图设计

可以利用本系统生成三维钢筋图及二维钢筋剖面。基础廊道钢筋图需要表达不同尺寸的典型断面钢筋布置、底板平面钢筋布置、纵剖面钢筋布置。有了三维钢筋模型，使得二维钢筋的生成变得极为简单、快速。

利用创建钢筋截面按钮，选择剖切面和实体，就可以获得典型剖面的钢筋图，平面钢筋可以直接选择平面投影钢筋按钮，直接生成平面钢筋图，当钢筋参数调整后可进行自动更新。

3.6 钢筋标注

钢筋标注包括点筋、线筋标注，选择需要表达的钢筋内容，如钢筋根数、编号、间距、直径等选项，选中要标注的钢筋，即可自动完成标注，无需自己再重新进行检查和计算钢筋根数，点筋标注方式见图8。

此外还可采用钢筋组标注功能，该功能能够选择某根线筋或点筋，对它所在钢筋组进行自动标注，同时可以设置文本方向、文本大小以及编号的位置和内容等信息。可以快速形成草图，但快速标注格式不是很规范，可以作为草图，按照CAD习惯对照进行钢筋标注。

标注完成后可对标注进行检查，对错、漏等钢筋标注可在列表中标出。

4 结束语

RebarSmart软件应用于该项目的钢筋图设计中，简化了设计思维过程，降低了认为犯错的几率。目前，在该工程上的钢筋图设计均采用RebarSmart，大大提高了钢筋图的出图效率，钢筋图出效率提高了近50%，且大大降低了钢筋图中的统计、编号错误，大大降低了设计人员的工作强度，使得设计人员将更多精力投入在结构安全、经济方面的分析工作上。

目前，水工钢筋图设计仍采用二维钢筋图的形式提交成果，这种方式的设计思路为将头脑中虚构的三维钢筋图表达为二维钢筋图，现场施工再按照二维钢筋图将其构造为实际的三维钢筋布置，完成钢筋混凝土结构的施工。这种设计、施工流程将人的思维过程复杂化，往往在设计、施工过程中难以避免错误的发生。

为进一步简化钢筋图工作量和增加现场钢筋布置的直观、可靠性，应继续探索三维钢筋图的展示形式，研究三维钢筋制图标准，实现以三維钢筋图作为施工依据，在三维模型上构建钢筋模型，根据三维钢筋模型直接进行钢筋制作安装，完成混凝土结构的施工，如此一来必将大大改进水工设计和施工的水平和效率。

参考文献：

[1]杨志明，王毅.三维布筋系统钢筋显示技术研究[J].水科学与工程技术，2008，25（6）.

[2]彭俊.三维水工廊道配筋CAD系统研究与实现[D].华中科技大学，2007.

[3]黄志澎，杨敬，赵永刚，等.基于CATIA基于CATIA的拱坝三维协同设计[J].水电站设计，2011，12（4）.

[4]黄志澎，文伏灵，瞿浩，等.RebarSmart钢筋三维设计系统使用说明书[Z].2014.endprint