Bentley三维设计在冶金工程建设中的应用探讨

刘颖鑫

(宝鸡职业技术学院，陕西 宝鸡　721013)

0　前　言

用三维模型的设计技术完成冶金建设工厂的设计，是其建设过程进入新发展阶段的标志，同时也是一场设计方式的变革 。这一方式与以往二维设计比较后，得到三维设计的优势是，可让冶金厂内部各部分的设计更加直观，把各部分之间的空间关系展示出来，并用软件模拟多个设计方案，在多个方案的比较中，找到最佳的设计方案，并把设计常见的问题通过前期分析消除， 提高设计的水平，从而实现无差错设计，减少施工期间各部分的碰撞，让设计带来经济与社会效益。

而为满足发展提出的要求，完成三维设计的应用，会在已有工程探索的基础上，比如“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，进一步探索，使用三维设计软件，具体应用的工程实例是“宝钢新日铁汽车板有限公司新建热镀锌GA生产线工程”[1]。

1　三维设计介绍

三维软件具有的优势是，有丰富的功能，表现性能突出，可在各行各业中大量使用，有较大的应用空间。根据冶金建设工程土建专业的特点，最终选择的设计软件是Bentley MicroStation Structural，该软件已经在以往的工程建设中有基本应用，经过探索后积累了一定的经验，而具体设计后，也得到了良好的效果[2]。

这一三维设计软件的使用，是把Microstation作为平台，在平台上加入了不同的功能，包括智能建模、碰撞分析、设计图形给出报表、漫游等，根据工程情况完成设计，同时，他也可构建三维实体模型，构建的模型内，包含建设物的各项信息，比如各个位置的几何大小、属性、使用的材料，并从不同角度分析三维模型，制作出不同的图形，包括平面图、剖面图等，得到材料报表，且模型建立后，与文件之间可建立数据的双向传输，避免了图形设计的繁琐，简化绘图流程。

三维设计作为目前先进的工具，其使用后可有效解决设计出现的问题，用较短的时间完成设计，提高了设计的质量，而它在大型建筑工程中的使用，可在设计完成前进行事前检查工作，避免专业之间存在的矛盾，控制后期设计变更的次数与工程返修，提高设计的效率。

2　三维设计的流程

三维设计在冶金建设土建中的应用，有明确的设计流程，依次是根据数据建立三维模型、剖切模型的剖面，进行后期处理，利用模型。

2.1　构建三维模型

确定某个机组设备，并以机组设备为基础建立三维模型前，必须在软件内设定一个通用的坐标网络，确定坐标点，作为模型坐标设计的参考。随后，完成协调设计时，各部分的总装可以用统一的坐标确定位置，并把多个位置组装，把模型的某个位置作为参考坐标，调整各部分的位置，最后把各部分放到最佳的位置上[3]。

根据各专业提供的资料，计算工程的基本结构后，在保证结构强度符合要求、有良好稳定性的基础上，给出了设计方案，方案中明确了基本形式与各部分的大小，形成三维模型的概念，随后把概念模型分解，全部分解后作为单独的构件使用，完成三维模型的建立，最后，设定参考坐标，构建三维模型构建模型的思路是，确定整体后把各部分逐一分解，然后再按照对应的位置，把每个部分组合，这个过程的操作中，分解、融合是互相穿插的，无法把他们明确拆分。

Bentley平台使用时，对于出现的协同问题的解决，不会像类似XSteel的软件，运用多人在统一平台上操作的方式，实现动态协同，而是用动态参考的方式处理，实现多个元素之间的动态协同。具体操作如下：

三维设计实际应用的工程需要登录网络服务器，在服务器内建立工程的文件夹，在平台上共享，比如打开网络服务器后，建立X：网络盘〔某工程〕。

共享文件夹建立后，工程设计人只有得到权限，才能查看文件夹里面的内容，所以，需给予设计人员访问的权限[4]。

工程设计负责人的工作是，确定整体轴网的DWG文件，通过了解工程的各项信息，找到基准点，确定不同标高后，根据标高的内容，为每个标高配置一个DWG轴网文件，放到X盘内，作为工程设计的某个目录，随后，根据工程提出的要求，确定各属性的表示方式，包括定义层、颜色等，用这些内容完成模板的制作，最后把模板放到文件夹内。

设计人员下载统一的模板，在模板的基础上完成设计，具体方式是：访问文件夹后，在文件夹内建立自己的子文件夹，或是把模板复制到自己的电脑内，但需要注意的是，随着设计的进行，需及时更新X盘内总文件夹内子文件夹的信息，以让设计的内容及时传递给协作人。

参与设计的人员互相应及时沟通，参考对方设计的文件，及时更改设计思路，实现动态参考。模型的建立需注意以下两方面，进行某一构件的设计时，需先把设计的层次调整到构件所在的层次，根据预先设定的属性，建立模型；构建模型中，应参考DWG文件，把所需的参数从中分离出来，放到新建立的文件夹内，进行二次处理，把确认无关的数据清除，尽量控制文件的大小，为模型建立提供便利。

2.2　剖切模型的剖面

Bentley三维设计软件应用的优势是，可预先设定剖切定义的参数，根据参数切割模型的剖面，包括平面图、剖面图，软件内负责切割的工具是剖切管理器，其操作时通过设定的参数切割出剖面图，且可根据参数对应位置的不同，用工具切割。剖切模型剖面的过程如下。

进入剖切管理器后，点击“Create a Drawing Definition”，可以设定剖切定义，即在“General”内，明确定义，随后，“Region”内，是在模型内确定两点，或是选择其中一个面，确定需要剖切的位置与剖切的方向，位置前后的觉距离，“Cut Plane View”内， 是确定剖切线的线段形状、颜色，决定在线段内部是否填充颜色，而在“Forward View”和“Reflected View”中，是确定前视、后视线段的属性，比如线性、颜色，点击“Output”，在出现的菜单中点击种子文件，通常都选择默认，同时，点击“Transpose to XYplane”和“Output to Master DGN”，前者是让剖面在选定的平面内展示，后者把剖切面作为独立的文件，放到总文件夹内，最后，选择“Output to Single Model”后，表示只会生成一个文件。

2.3　后期处理

得到模型的剖面图后，可用软件内的二维编辑工具处理，或是把剖面放到CAD中，用CAD软件完成后期处理。处理过程中，是依照图面的出图要求，在图片的四周增加外框，并在角落处添加尺寸的说明，写明标高、螺栓埋件等对应的符号。图片符合出图的要求后，即可用系统操作把图片输出。

2.4　模型应用与开发

用三维设计完成冶金建设土建专业的设计，可从中体现出优势与便利性。三维模型建立后，不仅可满足本专业的使用要求，也可作为参考资料重复使用，因此，三维模型的构建，是以满足本专业提出的要求为基础，融合其他专业的内容，用综合要求建立模型，从而为工程各方面的利用提供便利，对模型展开深层的开发。

对于总图规划专业，是使用多个模型，根据各模型与场地的特征，构建总平三维图，从图中可展示各部分的形象，把总图规划的目的直接表达出来，通过各部分建筑物在平面上关系的呈现，确定每个建筑之间的关系[5]。

对于上游转移与辅助专业来说，是根据专业包含的内容，轧钢、炼钢、工业炉与水电、暖通等，使用模型布置工艺，从设备的选择、管道线路的敷设等，把与各专业相关的内容直接展示出来，对建筑整体情况进行优化布置，并进行各项检查，完成碰撞检查，对于现场发现的各个问题，进行前期预演，找到问题的解决思路，如此，可控制工程建设中的失误，减少成本。

对于工程预算专业，是基于模型计算工程量，统计建筑工程所有工程量，提高了预算的水平，保证预算的准确。

对于工程管理单位，是观察模型后，了解整个工程的特征，确定工程进行的难点，优化施工方案的设计，保证施工方案与工程相符，科学分配人员与物资。

3　MS与CAD三维建模的区别

这两种工具在三维建模的具体过程中，使用的命令和思路基本相同，不同是某些命令的使用，以及操作的便捷等。

三维建模的重点内容是确定空间点、线，并完成两者的绘制。对于这一点，Bentley可在操作中根据需求随时切换不同的面，操作方便，而CAD的操作是，在平台上建立UCS坐标系，在坐标系中转换[6]。

Bentley剖面的形成，是根据命令的选择生成唯一的文件，并在图片上标注对应的尺寸，但尺寸的精准还有待提高，CAD的操作是剖面形成后，用手动操作将其移出，随后进行二维编辑。Bentley建模操作更加灵活，可根据实体情况的变化调整数据，修改模型。

Bentley的应用还处于初始阶段，缺少二次编辑与插件的辅助，导致其二维编辑能力较差，而CAD的这项技术较为成熟。待辅助技术完备后，Bentley的模板图可做到实时编辑与修改，提高了软件输图的效率。

4　三维设计发展趋势

因为混凝土的三维设计较为特殊，且设备基础也与其他专业有很多不同，即混凝土的模型设计是一个整体，各部分的设计中很难分解成多个部分，不同工艺使用的参数也有很大差异，无法建立重复的数据库，把参数做成节点是不可行的，而其他专业的设计是以零散的构件为主，用“总—分—总”方式构建模型，且其实践过程中，已经建立的模型都收集到零件库内，作为设计参数。

通过实际探索发现，选择设备基础时，可选择多个工艺与产品，建立模型库，从整体的角度分析，不会局限于单一的构件，把整条生产线作为分析的对象，构件整体模型，最后把所有模型整合建立模型库，之后建设同类型的工程时，可用模型库内模型完成运算，抽出对应的图形。这是该专业三维设计发展的方向之一;另一个发展方向是建立与其他专业的合作，综合各专业提出的要求，以及对模型的需求，构建模型，以为其他专业的开发提供便利，使模型的使用效果达到最优。

5　结　语

三维设计的应用，可解决工程设计现有的质量问题，也能提高设计的效率，而他在大型、多方协调工程汇总中的应用，使用价值会更加突出。同时，三维设计可满足本专业与其他专业的共同需求，为上下游专业的开发提供辅助，即三维模型的特点是普遍适用，其未来的发展中，会随着软件的完善，优化设计流程，根据各专业对三维设计的基本需求，明确设计分工。因此，三维设计是冶金建设工程土建专业设计未来必然的发展趋势。