二次开发技术在平原水闸参数化设计中的应用

□张楠 孙斌 张龙

二次开发技术在平原水闸参数化设计中的应用

□张楠 孙斌 张龙

本文阐述了基于Microstation的二次开发技术在平原水闸的参数化设计过程中应用的要点，并通过实例展示了应用后整个工作流程的简化和设计精度的提高。该技术的应用能够明显提高工作效率，降低三维协同设计技术推广应用的难度。

Microstation；二次开发；参数化设计；需求分析；架构设计；流程；时间

水闸是华北平原地区常见的水工建筑物形式。作为重要的控制性节点建筑物，水闸的设计环节十分复杂。在地形、地质、水文、交通、调度运行等多重外部因子的交叉影响下，水闸上下游、两岸、水面上下、地基上下的结构布置和衔接方式灵活多变。数十种内部因子相互影响、相互制约，呈现出一种复杂多变的网状逻辑关系。往往需要经过多次“假定—试算—验算—修改”过程，才能求得最优化平衡。因此设计人员的工作量和工作难度相对较大。即使采用先进的三维协同设计体系进行设计，产品质量能够保证，但工作效率仍然难以提高。将目前最先进的数字化技术与三维协同设计体系相结合，是未来中小型工程设计的发展方向。

1.研究方向

三维建模目前主要有2种方法：

一是从模型元件库直接调取模型，以搭积木方式完成建模过程。适用于结构形式较固定的设备类构件。

二是利用数字化技术，通过二次开发接口API，将工程参数预置在三维模型中，通过修改相关参数，来驱动软件生成建筑模型。该模式可以与方案比选、结构技术、三维配筋等上下游模块融合在一起，形成完整的设计体系，并能对模型信息进行分类汇总，用于后期数字化交付和管理。该模式适用于水闸这种变化形式较多、且相对独立的建筑物整体建模。

目前三维建模软件为用户提供了方便的二次开发接口API，并且封装了一系列便捷的模型建立和处理的函数。能够轻松完成各类复杂实体的建模，对模型图层、线宽等工作环境进行预置，并能自动统计体积、面积、重心等几何参数。这使得参数化设计成为可能。

不同结构形式建模所需的参数不同，算法也不同。如何将不同的结构形式融合到一个整体的算法里是一个难点。

2.需求分析

2.1 实现整体建模

平原水闸一般由进口渠段、进口连接段、闸室段、出口连接段、出口渠段组成，结构型式各异。如闸室下部结构受闸孔布置的影响，闸孔数及其组合形式多样。闸室上部结构同时受闸孔布置，自身结构型式（固结或简支）、主次梁布置、吊点数的影响。进出口渐变段的连接翼墙型式有圆弧、八字、八字圆弧等不同的布置形式。还需要区分混凝土、浆砌石、干砌石等不同的材料信息。因此需要建立不同部位、不同构件、不同材料的子模型。再通过不同体块之间的相对位置约束、边界约束组合成整体模型。

建模过程中需要设置模型的图层、线宽等信息，以便于后续工序根据部位、材料统计工程量和快速出图。

2.2 分类统计工程量。

读取模型各部位的有用几何特征，分类排序，对相同材料的体块进行材料量汇总，并按部位、材料的汇总量输出，输出格式应符合概预算专业要求。

3.体系架构及要点

3.1 建模模块

该模块可分为闸室上、下部结构、上游河道段、进、出口渐变段、下游河道段5个子模块。均有单独的参数输入界面，根据结构型式，设置不同的选项，以实现多组合类型的布置，提高应用的灵活性。各模块调用的基本参数由外部输入，中间参数由计算得到，参数自动存入后台数据库，以数据流形式供其它环节自动调用。

3.2 工程量统计模块

该模块遍历整个模型，按图层名遍历各图层上可以统计工程量的元素，按部位集中统计，按ID号输出排序，按材料类型进行汇总，并输出标准格式的统计结果，提供给概预算专业使用。

模型需要对元素的图层、线宽等工作环境以及剪切立方体进行预设，以满足动态切图的设置要求，实现快速切图。

4.结论

平原水闸采用二次开发技术进行参数化设计优势。

4.1 效率较高、质量较好

以计算机智能替代人工手动处理，在设计方案比选和修改过程中，能够有效提高设计效率，减轻设计人员的工作强度。参数化设计仅需数分钟时间，便能得到平原水闸的高精度三维模型和准确工程量。

4.2 适应性强

设计时，程序支持不同水闸结构形式的自由组合，选择应用灵活。输出参数及报表的格式，能够进行标准化定制。□

2016-05-06

张楠，男，汉族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，高级工程师。

孙斌，男，汉族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，工程师。

张龙，男，汉族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，助理工程师。