三维设计软件在给水排水设计中的应用及展望.pdf 4页

'给水排水工程器WaterSupply&DrainageEngineering三维设计软件在给水排水设计中的应用及展望沈小华(北京沃利帕森工程技术有限公司南京分公司，江苏南京210019)摘要：随着计算机技术的快速发展，三维设计软件在工程设计中的应用越来越广泛。着重介绍了PDS软件在给水排水设计中的应用．分析了三维设计相对传统二维设计的优缺点，展望了三维技术在给水排水专业其他方向的应用。关键词：三维设计软件；PDS软件；给水排水中图分类号：TU991．3；TU992．2文献标志码：B文章编号：1009—7767(2014)05—0l17-04ApplicationandProspectof3DDesignSoftwareinWaterSupplyandDrainageDesignShenXiaohua计算机技术的快速发展在勘察设计行业的模式变革中发挥了巨大的推动作用。从原始的绘图板方式，到AutoCAD电子图板，再到三维工厂设计，工程设计最终发展成工厂全生命周期设计模式。在一批相对出色的i维工厂设计软件中．Intergraph公司的PDS。Bentley公司的AutoPlant，AVEVA公司的PDMS成为近十多年来比较出色并且被业界广泛认可的三维工厂设计软件I”。1PDS软件介绍PDS(PlantDesignSystem)软件是由美国Intergraph公司开发的三维工厂设计软件【2]。PDS工厂设计系统是一个集成化的设计系统，它采用WindowsNT操作系统，MicroStation图形平台，SQLServer关系数据库【3】。PDS软件具有EquipmentModeling、PipingDesign、Frame-worksEnvironment等专业模型设计．提取单管轴测图(IsometricDrawingManager)，截取平立面图(DrawingManager)及材料报告(ReportManager)等功能，软件的智能化和自动化程度高，可进行设计碰撞检查及专业间的干扰检查．从而提高设计质量⋯。2PDS软件在给水排水设计中的应用以下介绍PDS软件在巴斯夫某扩建项目给水排水设计中的应用。2．1压力管道系统中的设备应用EquipmentModeling模块进行设备的建模，如图1和图2所示。消火栓、消防炮和防撞柱等在设备模块EquipmentPrimitives的ParametricHelp中并无自带的参数化设备，需要按照设备具体尺寸，采用搭积木的方式进行建模．并在ComponentManip中的NozzleManip中创建设备管口。图2消防炮三维图20144t$5期(9一)第32巷．事荭投_术117 器给水排水工程WaterSupply＆DrainageEngineering2．2重力管道系统中的构筑物FrameworksEnvironment模块用于土建部分的建模，如图3所示。在该模块中，使用Place3DModel中的PlaceSolid建立检查井底板，使用Place3DPrimitives中的PlaceCylinder创建检查井井筒。使用Place3DModel中的SolidCutouts对实体打洞。对于检查井、水封井和雨水口，根据管道尺寸、埋深、材质要求，参考图集06MS201和07MSl01中的尺寸进行建模。对于冷却塔等大型构筑物需根据供应商提供的图纸要求进行建模。建模结束后，需对模型进行冻结．保证该模型能够应用到其他专业的模型中。为了便于冉轴测图，保证各段雨水管线的相互联系，对检查井和雨水口也可以采用设备建模，管道与检查井和雨水口接口处设置管口。在出图时，将Attribute中的ReportingRequirements设置为NotReportablebyMTO(不报管口材料信息)即可。2．3交叉口管线综合在厂区内交叉路口处有较多管线交叉布置，根据GB50289--1998《城市T程管线综合规划规范》中对管道间距的要求，并参照图集02S403中钢制管件的尺寸．以及GB50517—2010《石油化工金属管道工程施工质量验收规范》中要求的焊缝最小间距来保证管件间的直管段长度。如图4所示，采取合理设置弯头等避让措施，防止施工中的管线碰撞。2．4轴测图在IsometricDrawingManager模块中可以选择批量出轴测图，如图5所示。按管线号生成的轴测图为DGN格式，但它可以转化成工程公司常用的DWG格式。轴测图中包括：管道走向，关键点的坐标，相连接的管线号，_r厂材料，现场材料，管道的设计温度、压118，事荭鼓_术2014No．5(Sep．)V01．32引4交叉口管线布置图INEN0：21020071—1J06u101—16。／UA02一j^^2917305：21505。。L+9850(3虱5轴测图力，管道的操作温度、压力以及管道的运行操作压力。轴测图便于施工人员领取材料，也极大地方便了项目施工管理中对成本的控制。2．5材料统计PDS软件中的ReportManage模块用来统计材料，其中ReportFormat可以选择出材料的格式。管道的材料报告内容包括：管线号、商品代码、公称直径、管道长度、管道等级、模型代号等，如图6所示，也可以自定义一个格式。ReportManage模块中的DiscriminationDataCreation可以选择需要统计材料的分区号。2．6碰撞检查进入PipingDesign模块后．从AnalyzeData菜单中选择PipingClashCheck选项．可以从模型中捕捉管线或管件来标识要检查的管线。碰撞检查完成后．系统显示检测到的碰撞个数。通过PipingClashReview选项可以观察检测到的碰撞。PDS将碰撞检查分为3类：Hard(硬碰撞)，是指实际的物理元件、设备或结构之间的碰撞；Soft(软碰撞)，即非物理空间外壳之间的碰撞；Construction(施工 I一⋯一一⋯一PIPES一一一⋯一一一一一’管线号LINEID4。2，i．25．i，2，BB3SI，60．14。2，26，1，1。1．’I’．60．i!商品代码commodity_code4，2，27．9．1，2．BAl2S2，60，14．2．36，1．1。1，‘I’。60．11公称直径nominaIs1ze4．2。37．6。1。2．BA7S3。60．14，2，43．1．1。1．‘1。．60．14．2．SO．1．1．1．’1‘．60．1图6统计材料格式碰撞)．是用户自定义的和由软件定义的指定专业内的两个元件最小距离之间的碰撞。给水排水专业管道需保证管道间的安全间距，可以着重观察施工碰撞。3三维设计软件的优缺点3．1优点1)常见的三维设计软件都有与之相配套的Review软件，如PDS对应的SmartPlantReview．Autoplant对应的NavisworksReview，PDMS对应的PDMSReview。利用这些软件的漫游技术，进行碰撞检查，能够从总体和部分来检查工厂的布置，减少施工现场返工情况。2)三维设计软件具有很强的材料统计能力，除了对管道和管件进行统计外，还能对FrameworksEnviron—ment模块中的钢材和混凝土量进行统计。便于对施工费用进行控制。3)三维设计软件创建了三维的电子档案，便于扩建和改造工程的设计和施T，避免了后续施工中对原有设施的破坏，保证了施工的快捷性和安全性。4)三维设计软件可以直接在三维模型中进行工作，不必把大量时间花费在绘制二维管道布置图上。而且，三维模型修改结束后，设备平立面布置图、管道平立面布置图、轴测图和综合材料表都可以利用其配套软件从中提取得到，大大简化了设计工作【31。5)三维设计软件能够保证各专业之间的协调性和一致性，减少设计变更及施工费用。3．2缺点1)目前的三维工厂设计软件主要应用于化工、电力等行业，针对给水排水专业的数据库和材料编码体系建设还不完善。检查井、消火栓、冷却塔等还没有相给水排水工程器WaterSupply&DrainageEngineering应的参数化设备．并且PDS对给水排水管道中的新材料缺少统一的规定和规则。2)三维设计是一项非常耗时的工作，如果程序运行不稳定或经常出错，后果将不堪设想【5I。所以三维设计软件需要专业的EDS(EngineeringDesignSystems)管理人员对数据库和软件进行管理与维护。目前，国内EDS技术人员非常缺乏。3)系统的j维设计软件基本南国外的软件公司开发．使用费用较高，而且精通i维设计的人员较少，需要进行一定期限的培训和学习。4三维技术在给水排水专业中的应用展望4．1三维数字档案建立随着城市化进程的不断深入，在城市管道施工和改造过程中发生了一系列的恶性事故，多起自来水管道由于野蛮施T发生爆裂．影响城市供水。其中一个重要原因是，政府部门对市政建设缺乏系统的管理，而且纸质资料容易丢失。另一个重要原因是，市政管网中各专业管线并非同时建设，不同专业不同时期的资料信息太多，很难管理和查阅I61。建立i维数字档案是市政建设发展的必然趋势．它可以使地下管网直观地显示在规划者、设计者及施T者的面前，保证施工的安全。4．2市政管网综合市政管网T程建设是城市基础设施建设的重要组成部分，包括给水、雨水、污水、中水、路灯、通信、热力、燃气、电力等，这些管线往往都布置在城市道路下面。然而城市道路下面空间有限，必然造成各种管线纵横交错，采用传统二维技术进行地下管线综合设计，无法直观地看到管道间的碰撞情况．一个小失误就会给施_丁带来很大的困难f7-8I。复杂的管网综合近似于工厂设计．三维技术能够直观地发现管道碰撞。保证设计质量。4．3CityMaker的应用CityMaker是由清华规划院数字城市研究所和北京伟景行数字城市科技有限公司联合开发的，具有完全知识产权的3DGIS平台。主要组件包括CityMakerBuilder?CityMakerServer、CityMakerExplorer、CityMakerSDK等I引。CityMaker引领着三维可视化技术的应用潮流。为数字化城市建设提供了完整的解决方案，并在国家重大城市规划建设项目中获得广泛应用。4．4B刀M和PLM技术上海市政_T．程设计研究总院(集团)有限公司探索了基于建筑信息模型(BuildingInformationModeling，(下转第137页)2014年5期(9一)第32巷辛荭故木119，1∞J钆J．。加∞z。舛．僻昝B1瞻11‘●，．1Z1H1●●．盯，1外11酬nkhLLLC壁k孔级钆乳长；6等66道乙乙道乙L管，，管，．．．44●440111沁钆钆乱外一6正玛钆略．_队．-e，2L删2Lk．』k．。1酣．14k甜∞LH；钆轧号民豇b7代78d乙乙型LLL，，横．．●44●44 3混凝土翼缘板裂缝产生和发展控制因素通过对3片钢一混凝土双面组合连续梁模型试验和裂缝计算分析可知，控制以下几个因素或设计参数，可以有效地控制组合梁混凝土翼缘板裂缝的产生和发展。1)使用直径较小的变形钢筋，可以有效地增大钢筋和混凝土之间的黏结应力：2)使用截面比较宽厚的钢梁。使钢筋和混凝土距离截面中性轴相对比较近：3)保证钢梁和混凝土翼缘板之间的剪力连接程度，减小滑移的不利影响；4)减少混凝土的收缩，避免进一步加大裂缝宽度。4结论钢一混凝土双面组合连续梁桥的裂缝试验研究非常复杂，其裂缝的形成、开展既具有混凝土结构的特点，又具有自身的特点，如钢梁尺寸及类型、抗剪连接件、滑移等因素对裂缝的影响。但目前有关双面组合连续梁的试验、理论分析研究相对较少【2-71。笔者通过对3片钢一混凝土双面组合连续模型梁进行模型试验。得出了有关裂缝试验数据．并与通过引入力比R、剪力连接件间距P修正参数得到的组合梁裂缝宽度计算公式的理论计算值相比较，实测值与理论计算值吻合较工程测量与检测器EngineeringSurvey＆Detection好。因此，建议在今后的科研、设计中，应加强对钢一混凝土双面组合连续梁桥负弯矩区裂缝的机理研究和裂缝宽度计算公式的探讨，探索更加合理、经济的裂缝控制措施，才能进一步完善双面组合连续梁桥的科研、设计工作及施工体系。錾隧参考文献：[1】聂建国，余志武．钢一混凝土组合梁在我国的研究及应用[J】．土木工程学报，1999，32(2)：3—8．[2】彭岚平译．双面结合梁桥田．铁道标准设计，1997，17(9)：4-7．【3】聂建国．钢一混凝土组合梁结构【M】．北京：科学出版社，2005：10-12．[4】朱聘儒．钢一混凝土组合梁设计原理[M】．北京：中国建筑工业出版社．1989：8-11．【5】谭英．钢一高强混凝土组合梁抗弯性能的试验研究[D】．北京：清华大学建筑学院，1998．[6】段艳菊，段树金，李世霞．钢一混双面结合梁负弯矩区抗弯强度计算探讨叨，国防交通工程与技术，2005(4)：38_41．【7】段艳菊，段树金．钢一混凝土双面结合梁受弯截面全过程分析叨．石家庄铁道学院学报，2006，5(2)：22—25，33．收稿日期：2014—03—03作者简介：周庆东，男，讲师，硕士，主要从事桥梁设计与状态检测方面工作。(上接第119页)BIM)的建筑全生命周期管理(BuildingLifecycleMan—agement．BIM)或者产品全生命周期管理(ProductLife．cycleManagement，PLM)理念的各种平台，已取得了一些成果flo】。通过采用先进的三维设计协同管理平台，能够系统地反映出各管道真实的空间状态：多专业协同设计，有助于避免碰撞并提高设计质量，是工程管理技术发展的必然趋势。5结语我国工程建设的各个行业都涉及给水排水设计．建设行政主管部门应该大力提倡研制具有自主知识产权，符合传统设计习惯、行业标准和地域特色的三维应用模块，并对专业或行业进行统筹管理，建立三维数字系统。AutoCAD是国内设计单位最常用的设计软件，以AutoCAD为平台，加强二次开发，使三维技术朝着开放、集成、智能和标准化方向发展，增强三维设计软件的适用性，并提高三维建模效率和出图效率。蕊蠢参考文献：【1】凌应浩，周晟．AutoPLANT软件在30万妇甲醇项目设计中的应用叨．煤化工，2006(1)：7—10．[2】闫红，赵腾．工厂三维设计系统PDS与PDMS管道元件数据库及其结构差异叨．科技传播，2012(14)：170—171．【3】田卉．谈PDS在化工管道设计中的应用【J】．化学工程与装备，2008(1)：38-43．[4】张少辉．三维设计现状及发展趋势叨．聚酯工业，2013，26(2)：15-19．【5】黄麟淞．AutoPlant在化工厂设计中的开发运用概述叨．广东化工，2005(5)：57—渺．【6】贾剑，罗新伟．电厂地下管线三维管理系统[J】．电力勘测，2001(1)：56-58．【7]张宁，刘月，郭拮．城市管线综合竖向设计的原则和方法叨．中国市政工程．2010(4)：39—40．[8]武自强，栗志刚．管线综合工程设计工作总结叨．城市道桥与防洪，2010(6)：214—216．[9】赖承芳．三维建模技术及其在城市地下管网系统建设中的应用[D]．北京：中国地质大学，2013．【101上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司．BIM和PLM技术在市政工程三维设计中的应用叨．中国勘察设计，2012(12)：65-75．收稿日期：2014-06—10作者简介：沈小华，男，工程师，硕士，主要从事给水排水设计与建模工作。2014#$5期(9一)第32蹇辛荭投木137'