基于Inventor的水工建筑物參數化建模在施工階段的應用

張騰飛 查松山

（亳州市水利工程隊 亳州 236800 中水淮河規劃設計研究有限公司 合肥 230601）

對于類型相對統一的水工建筑物，采用參數化快速建立模型，能夠較好的對施工圖紙進行審核，快速準確的統計相關水工建筑物工程量，對建筑物進行可視化交底及施工模擬等，在日常的施工管理上能起到很好的促進作用。鑒于此，筆者結合Inventor 軟件淺談水工建筑物三維參數化建模技術在施工中的應用。

1 參數化建模方法

大多數二維cad 系統繪制的圖像是一副“死圖”，圖形中各元素之間沒有任何約束關系，不能通過改變尺寸參數來改變圖形。

參數化建模是指利用尺寸約束和幾何約束來控制和定義幾何模型，方便修改實體的形狀。尺寸約束是由標注一組可以改變的參數尺寸來確定圖形的形狀，參數尺寸和圖形是關聯的，直接修改尺寸則圖形自動改變。幾何約束是指圖形的幾何元素之間的拓撲約束關系，如平行、垂直、相切、同心、共線等，當模型被修改時，幾何約束關系保持不變。

部分三維軟件的參數化建模需要進行二次開發，這對于一般的施工單位人員要求較高。Inventor軟件是AutoDesk 公司推出的一款三維可視化實體模擬軟件。該軟件基于特征的三維實體造型過程：定義草圖平面→定義截面輪廓→對草圖施加尺寸約束和幾何約束→對草圖進行拉伸、旋轉、放樣掃略等基本特征→施加實體特征修改→形成實體。

水工建筑物一般均為實體，其構成一般均有規律可循，可以利用Inventor 軟件較為便利的建立相應的參數化模型。

2 工程實例

以日常施工中常見的懸臂擋土墻為例，首先需要確定該建筑物的模型草圖及生成三維模型的方式，圖1 為懸臂擋土墻的示意草圖，由于該類擋墻橫斷面是一致的，可考慮建立橫斷面的草圖，按照擋墻走向拉伸生成三維模型。

圖1 懸臂擋土墻示意草圖

確定了模型的草圖及生成方式后，需要在Inventor 軟件中按照草圖示意對諸如擋墻高度及寬度、立墻頂寬及底寬、底板厚度、前趾寬度、齒墻深度及寬度、擋墻總長度等所有需要進行參數化的指標建立一一對應參數，然后在軟件中確定工作平面，繪制草圖斷面，確定各類幾何約束關系，并將前述建立的參數賦予草圖各對應特征，完成后拉伸草圖至設計的長度，就建立了相應的懸臂式參數化模型。后續使用中對于同類型擋墻，只要修改相應的參數就可以建立相應的三維模型。

按照此方法可以建立常用水工建筑物的參數化模型庫，隨著模型庫的不斷完善，相應的建模速度可大幅度提高，這對建筑物數量眾多、類型較統一的工程建模可大大提高效率。

3 施工階段應用

通過上述方法可以快速建立相關水工建筑物的三維模型，有了三維模型，就可以開展施工階段的應用。

3．1 施工模擬

利用三維模型及BIM 模擬工具可對水工建筑物的施工工序、資源配置、進度計劃等進行模擬，在BIM 平臺中實現虛擬建造，預判工程施工中的不合理現場，對每一道施工工序進行模擬、預演，規避不合理工序的可能性，降低施工風險。

3．2 三維可視化交底

三維模型直觀準確，結合施工重難點問題，利用三維模型對復雜工序進行技術交底，可對施工工作面及關鍵施工節點等進行合理規劃。

3．3 成本管控

通過快速建立水工建筑物三維模型，可按照部位、構件精確計算施工所需工程量。例如工程所需的材料、機械以及人工，可與成本管理部門及現場施工人員所提供的工程量進行對比審核，發現問題可及時解決，避免了因人工計算錯誤而導致的成本增加，可有效管控施工成本，提高效益。

4 結語

隨著社會的不斷發展，水利工程建設力度不斷加大，相關水工建筑物數量眾多?；贗nventor 建立水工建筑物的參數化模型，可以大幅提高同類建筑物在施工階段建模速度，用于開展諸如施工模擬、可視化交底、成本管控等施工階段的應用是很有意義的。隨著施工企業參數化模型庫的豐富與完善，可大幅提高效率■