基于Inventor的水工建筑物参数化建模在施工阶段的应用

张腾飞 查松山

（亳州市水利工程队 亳州 236800 中水淮河规划设计研究有限公司 合肥 230601）

对于类型相对统一的水工建筑物，采用参数化快速建立模型，能够较好的对施工图纸进行审核，快速准确的统计相关水工建筑物工程量，对建筑物进行可视化交底及施工模拟等，在日常的施工管理上能起到很好的促进作用。鉴于此，笔者结合Inventor 软件浅谈水工建筑物三维参数化建模技术在施工中的应用。

1 参数化建模方法

大多数二维cad 系统绘制的图像是一副“死图”，图形中各元素之间没有任何约束关系，不能通过改变尺寸参数来改变图形。

参数化建模是指利用尺寸约束和几何约束来控制和定义几何模型，方便修改实体的形状。尺寸约束是由标注一组可以改变的参数尺寸来确定图形的形状，参数尺寸和图形是关联的，直接修改尺寸则图形自动改变。几何约束是指图形的几何元素之间的拓扑约束关系，如平行、垂直、相切、同心、共线等，当模型被修改时，几何约束关系保持不变。

部分三维软件的参数化建模需要进行二次开发，这对于一般的施工单位人员要求较高。Inventor软件是AutoDesk 公司推出的一款三维可视化实体模拟软件。该软件基于特征的三维实体造型过程：定义草图平面→定义截面轮廓→对草图施加尺寸约束和几何约束→对草图进行拉伸、旋转、放样扫略等基本特征→施加实体特征修改→形成实体。

水工建筑物一般均为实体，其构成一般均有规律可循，可以利用Inventor 软件较为便利的建立相应的参数化模型。

2 工程实例

以日常施工中常见的悬臂挡土墙为例，首先需要确定该建筑物的模型草图及生成三维模型的方式，图1 为悬臂挡土墙的示意草图，由于该类挡墙横断面是一致的，可考虑建立横断面的草图，按照挡墙走向拉伸生成三维模型。

图1 悬臂挡土墙示意草图

确定了模型的草图及生成方式后，需要在Inventor 软件中按照草图示意对诸如挡墙高度及宽度、立墙顶宽及底宽、底板厚度、前趾宽度、齿墙深度及宽度、挡墙总长度等所有需要进行参数化的指标建立一一对应参数，然后在软件中确定工作平面，绘制草图断面，确定各类几何约束关系，并将前述建立的参数赋予草图各对应特征，完成后拉伸草图至设计的长度，就建立了相应的悬臂式参数化模型。后续使用中对于同类型挡墙，只要修改相应的参数就可以建立相应的三维模型。

按照此方法可以建立常用水工建筑物的参数化模型库，随着模型库的不断完善，相应的建模速度可大幅度提高，这对建筑物数量众多、类型较统一的工程建模可大大提高效率。

3 施工阶段应用

通过上述方法可以快速建立相关水工建筑物的三维模型，有了三维模型，就可以开展施工阶段的应用。

3．1 施工模拟

利用三维模型及BIM 模拟工具可对水工建筑物的施工工序、资源配置、进度计划等进行模拟，在BIM 平台中实现虚拟建造，预判工程施工中的不合理现场，对每一道施工工序进行模拟、预演，规避不合理工序的可能性，降低施工风险。

3．2 三维可视化交底

三维模型直观准确，结合施工重难点问题，利用三维模型对复杂工序进行技术交底，可对施工工作面及关键施工节点等进行合理规划。

3．3 成本管控

通过快速建立水工建筑物三维模型，可按照部位、构件精确计算施工所需工程量。例如工程所需的材料、机械以及人工，可与成本管理部门及现场施工人员所提供的工程量进行对比审核，发现问题可及时解决，避免了因人工计算错误而导致的成本增加，可有效管控施工成本，提高效益。

4 结语

随着社会的不断发展，水利工程建设力度不断加大，相关水工建筑物数量众多。基于Inventor 建立水工建筑物的参数化模型，可以大幅提高同类建筑物在施工阶段建模速度，用于开展诸如施工模拟、可视化交底、成本管控等施工阶段的应用是很有意义的。随着施工企业参数化模型库的丰富与完善，可大幅提高效率■