牛莉麗 宋昌洋

（國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京100095）

0 引言

在信息化、數(shù)字化技術(shù)高度發(fā)展的今天，各行各業(yè)無不需要在技術(shù)上求創(chuàng)新，在創(chuàng)新中提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。各家電力設(shè)計(jì)院也不得不摒棄不合理的、耗時(shí)大收益小的落后設(shè)計(jì)模式，以應(yīng)對(duì)業(yè)主對(duì)項(xiàng)目質(zhì)量、工期的高要求和外部激烈競(jìng)爭(zhēng)的雙重壓力。本文主要研討在電廠三維設(shè)計(jì)中問題尤為突出的土建專業(yè)面臨的困難，并為之提供合理的解決方案。

1 軟件應(yīng)用現(xiàn)狀及難點(diǎn)

目前來講，電力行業(yè)中INTERGRAPH和AVEVA兩家公司的產(chǎn)品都有應(yīng)用［1－2］，電力規(guī)劃總院和六大直屬院分別從INTERGRAPH和AVEVA公司先后引進(jìn)了PDS和PDMS三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)。不同軟件相關(guān)電廠設(shè)計(jì)的設(shè)備、管道、土建、儀表和電氣等專業(yè)模塊設(shè)置都很齊全，但就應(yīng)用深度來講專業(yè)間差異較大。管道相關(guān)專業(yè)目前應(yīng)用情況最好，幾乎該專業(yè)所有的設(shè)計(jì)輸出都能夠從三維軟件中獲得。而土建專業(yè)目前應(yīng)用深度最淺，僅停留在三維模型參與碰撞檢查的應(yīng)用程度上，重復(fù)性工作大量耗費(fèi)人、工、時(shí)，且數(shù)據(jù)利用率不高。究其原因，土建專業(yè)仍停留在將三維設(shè)計(jì)軟件作為建模工具來使用，并沒有將其作為設(shè)計(jì)工具來應(yīng)用。

我們可以從土建專業(yè)的工作流程開始分析。目前，土建專業(yè)的工作流程是先繪制計(jì)算簡(jiǎn)圖，隨后接收工藝、結(jié)構(gòu)荷載等條件，進(jìn)而在PKPM或是STAAD軟件中進(jìn)行計(jì)算分析、檢查以及優(yōu)化，后手動(dòng)在AutoCAD中繪制施工圖，最后到三維軟件中進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模。三維模型是在完成了施工圖繪制后才開始建立的，這樣做的主要原因是：雖然目前的三維軟件都提供了生成二維圖紙的功能，但其在圖紙表達(dá)方式和詳盡程度上都無法滿足土建施工圖的深度要求。所以，工程師不得不采用傳統(tǒng)方式繪制施工圖。而為了碰撞檢查和整個(gè)工程三維模型的完整性考慮，又不得不被動(dòng)地建立對(duì)本專業(yè)意義不大的三維模型。這方面的問題我們把它總結(jié)為輸出問題。

同時(shí)我們還看到土建專業(yè)的一個(gè)工作特點(diǎn)，那就是在繪制施工圖之前有大量的計(jì)算工作需要完成。目前主要采用的計(jì)算軟件有PKPM和STAAD Pro等，這些軟件都需要單獨(dú)建立三維模型，而同樣的模型最終還要在三維軟件中重復(fù)搭建，這些重復(fù)輸入的數(shù)據(jù)我們把它定義為輸入問題。

除了上述輸入、輸出兩方面的問題外，目前土建專業(yè)還存在設(shè)計(jì)工具自動(dòng)化程度不高，三維中牛腿、埋件、配筋的表達(dá)等問題有待解決。

2 輸入問題的解決

輸入問題的解決主要是通過相應(yīng)接口實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)分析軟件與SP3D軟件間的結(jié)構(gòu)模型雙向互導(dǎo)，從而減少重復(fù)建模產(chǎn)生的工作量。目前常用的結(jié)構(gòu)分析軟件有PKPM和STAAD Pro兩種，這兩個(gè)軟件都與SP3D有接口，但實(shí)現(xiàn)方式有很大區(qū)別。

2.1 接口介紹

SP3D與結(jié)構(gòu)軟件采用的接口格式有兩種：CIS／2（CIMSteel Integration Standards）［3］和 IFC （Industry Foundation Classes）。二者都是SP3D的標(biāo)準(zhǔn)接口，但需要特別注意的是，CIS／2標(biāo)準(zhǔn)又分為設(shè)計(jì)模型和分析模型兩種，而SP3D只支持設(shè)計(jì)模型的輸入。

2.2 PKPM與SP3D的模型互導(dǎo)

PKPM與SP3D需要有專門的接口軟件才能夠?qū)崿F(xiàn)軟件間的模型互導(dǎo)，這主要是由于PKPM本身沒有標(biāo)準(zhǔn)接口，若欲實(shí)現(xiàn)兩軟件間模型互倒，必須采用CIS／2標(biāo)準(zhǔn)。

（1）土建專業(yè)設(shè)計(jì)人員首先在PKPM中完成最初的受力分析后，可將模型所在目錄中已存在的.JWS文件另存到其他路徑中。然后打開PKPM接口軟件，選擇“PM模型＝＞STEP文件”。并在“打開”窗口中指向到準(zhǔn)備好的.JWS文件。完成上述操作后軟件會(huì)打開PKPM結(jié)構(gòu)模型，并在.JWS文件所在目錄中得到后綴為.STP的轉(zhuǎn)換文件［4］。

（2）打開SP3D后，需要在SP3DImport Structure操作界面中按照一般的STP文件的導(dǎo)入流程進(jìn)行操作，但需要注意的是，由于PKPM接口已經(jīng)對(duì)SP3D做了優(yōu)化，所以國(guó)標(biāo)（2006版本）鋼結(jié)構(gòu)截面范圍內(nèi)的構(gòu)件無需使用Mapping文件就可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入。對(duì)于所有用戶自定義截面，需要按照命名規(guī)則在SP3D截面庫中首先做補(bǔ)充，然后在Mapping文件中完成PKPM與SP3D的截面映射工作。

（3）PKPM與SP3D的接口是個(gè)雙向接口，也就是說可以首先在SP3D中完成建模，然后將從SP3D中導(dǎo)出的.STP文件通過接口軟件轉(zhuǎn)換成.JWS文件，從而得到PKPM模型。

2.3 STAAD Pro與SP3D的模型互導(dǎo)

和PKPM相比STAAD Pro在接口方面有很大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)镾TAAD Pro本身就支持CIS／2標(biāo)準(zhǔn)的輸入、輸出。但由于STAAD Pro只支持分析模型的輸出，而SP3D又只允許導(dǎo)入設(shè)計(jì)模型，所以SP3D模型導(dǎo)入STAAD Pro按照CIS／2標(biāo)準(zhǔn)，STAAD Pro模型導(dǎo)入SP3D采用.STD文件格式標(biāo)準(zhǔn)。

（1）對(duì)于SP3D模型導(dǎo)入STAAD Pro，我們使用的是兩個(gè)軟件的標(biāo)準(zhǔn)接口，直接從SP3D中輸出.STP后再導(dǎo)入STAAD Pro中。

（2）從STAAD Pro導(dǎo)入SP3D的過程可采用INTERGRAPH開發(fā)的專用接口。該接口沒有采用中間格式的方式，而是直接讀取.STD文件（STAAD Pro模型文件）并導(dǎo)入SP3D中。

3 輸出問題的解決

土建設(shè)計(jì)的主要輸出為圖紙和報(bào)表，其中圖紙主要包括布置圖、配筋圖、埋件圖、洞口布置圖等，報(bào)表主要是材料清單。對(duì)于這些輸出需求我們采取的是SP3D與專業(yè)軟件相結(jié)合的辦法，在SP3D中對(duì)布置圖、埋件圖和洞口布置圖做了客戶化定制，對(duì)于配筋圖仍然采用原有設(shè)計(jì)手段。

在SP3D中一張圖紙的生成步驟包括四步：設(shè)定出圖區(qū)域、選擇圖紙模板、生成圖紙、手工調(diào)整出圖。工作量最大的部分以及難點(diǎn)都在圖紙模板的定制中，需要按照不同類型圖紙的不同表達(dá)習(xí)慣來定制風(fēng)格包，其中包括表達(dá)內(nèi)容、線型、線寬、顏色、尺寸標(biāo)注及注釋等的個(gè)性化定制。定制后的平面布置圖、埋件布置圖示例如圖1所示。

圖" (9*<土建平面布置圖、埋件布置圖示例

4 重塑工作流程

通過對(duì)以上輸入、輸出問題的解決和改善，我們基本實(shí)現(xiàn)了如圖2所示的工作流程。

圖- 土建專業(yè)設(shè)計(jì)新模式

對(duì)于配筋設(shè)計(jì)，我們?nèi)圆捎迷性O(shè)計(jì)方式，只是在與SP3D結(jié)合方面采用了.SAT導(dǎo)入的方式，這樣就可以在三維環(huán)境中查看到配筋模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)配筋與孔洞等模型的碰撞檢查。

5 結(jié)語

沒有一款軟件能夠完全滿足所有專業(yè)在工廠設(shè)計(jì)中的全部要求，目前的三維軟件都存在這一問題。無論是SP3D還是其他三維軟件，如何最大限度地將軟件現(xiàn)有功能與專業(yè)相結(jié)合服務(wù)于各專業(yè)才是最重要的。以上就是我們針對(duì)電廠設(shè)計(jì)中土建專業(yè)的一些需求做的一些定制及開發(fā)，其目的是解決土建專業(yè)一直以來在輸入、輸出上存在的困難，提高土建專業(yè)參與三維設(shè)計(jì)的積極性，減少不必要的人、工、時(shí)，以提高工程設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。未來我們會(huì)繼續(xù)這樣的思路，利用SP3D這個(gè)開放的平臺(tái)將更多工作整合到一起，并結(jié)合INTERGRAPH的SmartPlant Enterprise解決方案將更多工具軟件的數(shù)據(jù)整合管理起來，探索更為有效的解決方案，使其在設(shè)計(jì)中發(fā)揮更大的作用。

［1］高麒瀚，江德正.智能化工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)技術(shù)在核電工程設(shè)計(jì)的應(yīng)用探討［J］.核科學(xué)與工程，2014，34（1）：125－133，141.

［2］周立軍.三維設(shè)計(jì)平臺(tái)在快堆中的應(yīng)用研究［J］.硅谷，2014（10）：129－131.

［3］Lipman R R.Mapping Between the CIMSteel Integration Standards and Industry Foundation Classes Product Models for Structural Steel［S］，2006.

［4］中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPM CAD 工 程 部.PDS／SP3D—STS CIS／2 數(shù) 據(jù) 接 口 用 戶 手冊(cè)及技術(shù)條件［Z］.