3D3S 软件在扭曲钢结构构件深化中的应用

吴 颖 葛礼中

（江西省富煌钢构有限责任公司，江西 九江 333000）

1 工程概况

1.1 总体概况

本工程为宝安中心区滨海文化公园新建工程（一期） —宝安海滨文化公园景观工程（异型构筑物） 钢结构工程（含11 个子项），建筑结构安全等级为二级，防火等级为二级（室外构件不刷防火涂料），结构设计使用年限为50 年。本文以垂直海堤构筑物钢结构深化设计为题材，讨论3D3S 软件在深化设计中的应用，“垂直海堤构筑物钢结构”效果图如图1 所示。

图1 垂直海堤构筑物钢结构效果图

1.2 钢结构概况

钢结构主体由横向拱梁和纵向飘带交叉组成空间结构体系。横向拱梁及纵向飘带均为双曲弯扭异型构件。截面均为焊接箱型截面，板厚主要为12mm、8mm、6mm，局部25mm及20mm 主要用于横向拱梁受力较大处且为变截面箱型构件。

结构图如图2 所示。

2 深化设计难点、现状、思路

2.1 深化设计难点

双曲异型构件建模中主要存在以下难点：1） 构件方位定位；2） 组成构件板件的相互关系；3） 节点连接；4） 构件加劲板创建及定位等方面，深化设计师往往无从下手，纯CAD 建模基本很难实现（此时需借助CAD 二次编程开发，对深化设计人员要求高，很难普及）。

2.2 深化设计现状

目前对双曲异型构件建模深化设计主要使用Rhinoceros（犀牛软件）、Solidworks 软件，犀牛软件是目前应用最多、最方便的建模工具、也容易实现各个板件创建；生成加工图时往往需要导入到CAD 软件中进行标注、调整，用钢量统计需要手工完成，工作量相对较大。 Solidworks 软件是一款主要用于机械领域，软件功能丰富强大，操作简单、学习撑握也容易，但是这个软件适合对单个构件进行建模，对整个结构同时建立模型相对麻烦。

图2 结构图

市场面常用的钢结构详图软件Tekla Structure、BOCAD、Advance Steel、ProSteel 等均很难达到理想的效果，或操作繁锁，往往需要借助几款软件同时使用及协调、模型互导带来了不便利性。

2.3 深化设计思路

制作双曲模型的方法有很多种，常用的创造方法如下：

1） 根据施工图提供的节点坐标、单元杆件（线性模型）在AUTOCAD 软件中建立构件的节点、单元线、法线；2）拟合单元线为样条曲线；3） 导出样条曲线模型，导入到Rhinoceros 中（第1 步、第2 步也可以直接在Rhinoceros 软件中操作）；4） 在样条曲线的法线上（或垂直平面） 建立构件的截面形状、通过放样得到单个构件的轮廓曲面；5） 对构件轮廓曲面进行加厚（根据构件的四边厚度确定）；6） 重复第4 步和第5 步操作，得到所有构件；7） 对节点处就行切割、合并；8） 创建节点、加劲肋、吊耳、连接板等细部；9） 生成实体并导出实体模型；10） 在AUTOCAD 中进行编辑（标注尺寸、各投影绘制、工程量材料表统计） 等等。

3 3D3S 软件深化设计解决方案

利用3D3S 制作双曲模型将极大方便设计人员工作、减少大量工作量，由于3D3S 软件是基于AUTOCAD 环境下开发的一款结构设计软件，所有操作习惯和AUTOCAD 的操作习惯一致、上手快、容易掌握。模型创建主要步骤如下：1）建立节点、单元线（此步可以向设计单位索要结构模型的线模）；2） 拟合样条曲线；3） 计算节点外法向量（曲面法线用来控制单个构件方位）；4） 建立异型构件（有3 种创建方式根据工程情况选用）；5） 创建节点、加劲肋、吊耳、连接板等细部；6） 定义构件组；7） 绘制展开加工图。

软件操作整个过程三维可视化（实体显示），便于发现问题，智能化出图满足加工图规范相求。软件主要操作菜单见图3。

图3 软件主要操作菜单图

4 结语

随着国民经济的发展和人民对美好生活的追求以及科学技术的进步，近十年来我国出来了各种各样异型结构、各小品建筑造型越来越奇特。专业的异型构件深化软件显得优为重要，基于目前常用的几款软件虽然都可以实现达到深化加工图的要求，但是不同的软件对深化人员要求不一样，通用软件的虽说非常强大，在后期图纸处理往往需要人工干预调整，同样给深化人员人为的错误了创造了机会；3D3S 软件弯扭构件模块是完全争对此类结构加工图放样而开发的，已在多个工程项目中应用（世博会阳光谷等等） ，3D3S 软件弯扭构件模型采用三维实体显示（所见即所得），从建模（可视化） 到提取工程量（自动）、出具满足加工要求的加工图（自动） 整个过程可控，便于检查。