结构专业三维工程设计平台介绍.docx

结构专业三维工程设计平台介绍张甦立abstract中国石化洛阳工程有限公司尽管从二维工程设计到三维工程设计是一个巨大的飞跃，但是，三维设计工作的各个环节相互是独立的，数据还是分散的，基于文件传递。设计工具来自不同的公司且相互独立工作，是造成数据分散的主要原因。为了适应设计工作的需要，各软件都希望和其他软件共享数据。本文着重介绍了一个融合不同软件特点而开发的独特的三维设计平台。关键词：三维模型；工程设计；石油化工；pds；sp3d；pdms；staad pro年荣列enr/建筑时报中国工程设计企业60强第16位和最具总承包实力工程设计企 业第6位。公司于20世纪末期引进国外三维模型 设计软件，同时，接受了先进的三维设计 概念和三维设计方法。经过多年的努力和 探索，以及和intergraph公司、aveva公 司、bently公司的合作与开发，形成了一 套以三维模型设计为中心的协同工程设计 方法，提高了工程设计的效率和质量。2. 三维工程设计的必要性自上世纪50年代起，公司与业内兄 弟单位一起，经过几代人的不断努力，制 定了石化行业的设计标准，建立了质量保 证体系，形成了石化行业较完整的设计方 法，为我国石化行业的建设和发展作出了 贡献。这一套完整的设计方法，是基于二 维设计模式的，是适应当时经济发展和技 术基础需要的。随着计算机的应用和发展，计算机技 术应用逐步渗入到工程设计的各个环节。 怎样才能在设计任务重、设计周期 短、劳动强度大的情况下，最大限度调动 设计人员的积极性，充分发挥计算机技术 的优势，保证设计质量，提高设计效率，是当今急需解决的问题。图11. 公司概况中国石化洛阳工程有限公司（以下简 称“公司”）成立于1956年，前身为原石 油工业部抚顺石油设计院、石油部洛阳炼 油设计研究院，是国内第一批授权实施工 程总承包的全国基本建设管理体制改革试 点单位。2009年被中国石油和化工勘察设 计协会评为自主创新品牌十佳企业，2012中国勘察设计 91key words信息化建设informative construction完全利用先前过程的数据，实现不同平台之间的数据共享。图24. 公司结构专业三维模型设计的特点4.1 结构计算模型导入三维模型结构计算模型导入三维模型由程序自 动完成，可完整保留结构计算模型中结构 的全部信息，包括构件连接信息：自动将计算模型中被梁切断的柱拼 接，将被次梁切断的主梁拼接；自动转换 计算模型中构件型号为三维模型的构件型 号。4.2 模型转换三维模型可以由staddpro、pds、 pdms、sp3d生成，可以在pds、pdms 和sp3d之间转换，以适应不同用户要 求，适应不同设计要求。4.3 模型工具在补充完善三维模型时，应用联合 开发的工具软件，可自动或交互式生成各 种梁柱连接、梁梁连接、柱间支撑、水 平支撑、设备钢支座、柱脚节点等辅助结 构和构件，提高模型的真实性（图4、图5）。4.4 材料统计由三维模型自动生成包含节点材料的 材料报告，再由后处理软件处理后，生成 工程设计使用的材料表。材料表经过修改 和补充后，转换成材料管理软件marian并 输入格式化的excel表。4.5 生成施工图在三维模型中剖切结构平面和立面， 转换成autocad文件。在autocad中完 善和补充。可由pds生成结构平面布置图（附图略）。图3二维设计方法，其数据是分散的， 完全由人工采集、处理、管理。在整个设 计过程中，不可避免地出现重复劳动，且 容易产生人为错误。在二维设计体系中， 采用了设计、校对、审核三级或更多级质 量保证体系来保证设计质量，虽然行之有 效，但劳动强度高，影响了设计效率。很大提高。但对于结构专业，仅能够提供相对较粗的材料统计功能和生成部分二维 施工图的功能。这些功能相对于结构专业 的需求来说有些粗浅，不能满足工程设计 要求。3.2 以三维模型设计为中心的工程设计方法公司在现有软件功能的基础上，与鹰 图公司、爱华公司、奔特力公司合作了一 套以三维模型设计为中心的独具特色的工 程设计方法。3.2.1 传统的工程设计流程（图2） 在接收主体专业委托资料后，在结构计算软件中建立结构计算模型，进行结构 分析。在计算完成后，根据计算结果，在 二维绘图软件中交互式绘制施工图。再通 过校对、审核后，根据二维图纸手工统计 材料。在这个过程中，绘制施工图不能利用 结构计算模型的数据，材料统计不能完全 利用绘制施工图的数据。3.2.2 以三维模型设计为中心的工程设计 流程（图3）在此过程中，利用结构计算建立的数 学模型通过数据转换直接生成三维模型。 设计师在三维模型中补充完善结构模型 后，与相关专业做碰撞检查。经过调整完 善后的结构模型，直接生成包含节点连接 的材料表，并可剖切平立面施工图。从流程图中可以看到，后续过程可以3. 公司结构专业三维模型设计概况3.1 三维模型软件介绍公司现在使用的三维模型软件， 有鹰图（intergraph）公司的pds、 sp3d，爱华（aveva）公司的pdms， 奔特力（bently）公司的autoplant、 openplant。图1是公司的三维模型图片。 三维模型软件初期是为管线布置设 计的，适用于石油、石化、化工、电力、 造船、飞机制造等行业。随着三维模型设 计的推广，各软件公司都增加了结构专业 的内容，提供了建立结构模型的功能和工 具。但相对于管线布置模型的功能，结构模型的功能与结构需求相差较大。 目前，三维模型软件在结构专业能够提供的主要功能是做碰撞检查，把各专业 内或专业间的模型合成在一起，检查该连 接的部件是否连接、不该碰撞的部件是否 碰撞。这样，可以把在施工时可能发生的 问题，在办公室解决。三维模型软件发展到现在，功能有了5. 三维工程设计平台介绍5.1 目前三维工程设计存在的主要问题从二维工程设计到三维工程设计是一 个进步。但是，设计工作的各个环节相互 是独立的，数据还是分散的。设计工具来自不同的公司，相互独立 工作，是造成数据分散的主要原因。为了 适应设计工作的需要，各软件都希望和其 他软件共享数据。主要方法就是采用某种92 中国勘察设计图4图6图5格式的文件，导入或导出数据。这种方法给设计人员带来了方便，但还存在一些问 题： 不能保证数据的安全性。 数据双向传递困难。 数据在传递过程中，需要补充或 过滤一些数据，基于文件传递不容易实 现。 不容易增加企业设计标准。5.2 三维工程设计平台工作方式（图6）5.3 三维工程设计平台应具备的功能 尽可能包含工程设计中应用的软 件。 数据传递应该适应各个软件的特 点。 数据传递应该是实时的，所见即 所得。 应能够收集、整理、保存工程设计 软件生成的数据，并具有数据管理功能。 具备必要的工程设计能力。5.4 三维工程设计平台集成的工具 pds sp3d pdms staad pro autocad图7 microsoft offece5.5 三维工程设计平台的功能三维工程设计平台可以把模型在结构 计算软件和三维模型软件之间转换，也可以 在三维模型软件之间转换。模型转换不仅包 含了结构构件和荷载，还包含了模型的结构 层次和规则。模型转换不通过中间文件，操 作简单；直接显示，所见即所得。三维工程设计平台可以生成施工图和 材料报表。为满足工程设计校对和审核的 需要，生成的二维图纸数据可以返回三维 模型，