袁 強(qiáng) 呂艷軍 蒲婭姝

(中國電建集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550002)

水利水電工程具有投資大、建設(shè)周期長、工程設(shè)計(jì)復(fù)雜、專業(yè)參與多等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)工作效率、專業(yè)間的協(xié)調(diào)性、產(chǎn)品質(zhì)量已難以滿足新時(shí)代工程建設(shè)的需要。運(yùn)用三維協(xié)同設(shè)計(jì)，能有效地推進(jìn)水利水電工程設(shè)計(jì)的可視化、精確化和快速化，三維設(shè)計(jì)成為大勢所趨。水利水電行業(yè)由于其復(fù)雜特殊性，引入三維設(shè)計(jì)相對(duì)較晚。目前用于水利水電工程三維設(shè)計(jì)的主要軟件有CATIA和REVIT。由二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向三維設(shè)計(jì)需要花費(fèi)設(shè)計(jì)單位大量的人力物力，因此選擇一款合適的三維設(shè)計(jì)軟件顯得非常重要。

1 CATIA與REVIT介紹

CATIA是一款CAD/CAE/CAM一體化軟件，以其強(qiáng)大的輔助設(shè)計(jì)和工程分析功能，目前廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造、土木工程等領(lǐng)域[1]，并逐漸在水利水電、巖土工程等領(lǐng)域得到應(yīng)用[2]。

REVIT主要解決建筑系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析的工具，是面向建筑信息模型(BIM-Building Information Modeling)而構(gòu)建的，因此目前在建筑行業(yè)中的應(yīng)用較為廣泛，近年來才被引入到水利水電工程三維設(shè)計(jì)中。

2 CATIA與REVIT在龍溪口廠房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 工程概況

龍溪口樞紐工程位于沐川河口至新民鎮(zhèn)(麻柳場)河段，是《岷江(樂山—宜賓段)航電規(guī)劃》推薦的梯級(jí)渠化開發(fā)方案的第四個(gè)梯級(jí)，上游與犍為梯級(jí)銜接。該工程可研設(shè)計(jì)階段從航運(yùn)、發(fā)電、防洪、供水、環(huán)保等方面進(jìn)行論證，提出龍溪口樞紐工程的開發(fā)任務(wù)為以航運(yùn)為主，航電結(jié)合，兼顧防洪、供水、環(huán)保等綜合利用。樞紐工程正常蓄水位317.00m，死水位316.00m，水庫具有日調(diào)節(jié)性能。樞紐工程建成后，電站裝機(jī)容量480MW，多年平均發(fā)電量20.2億kW·h，可向四川電網(wǎng)提供清潔的電力。

發(fā)電廠房布置于河道左側(cè)，為河床式廠房，屬擋水建筑物，左側(cè)為魚道壩段，右側(cè)為泄洪閘壩段。廠內(nèi)安裝9臺(tái)貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，安裝高程為289.50m，單機(jī)容量為53.34MW，總裝機(jī)容量為480MW。

2.2 三維設(shè)計(jì)應(yīng)用對(duì)比

分別運(yùn)用CATIA與REVIT對(duì)龍溪口廠房進(jìn)行了三維建模(見圖1～圖4)。

圖1 龍溪口廠房CATIA骨架示意圖

圖2 龍溪口廠房REVIT模型總裝示意圖

圖3 龍溪口廠房CATIA三維模型

圖4 龍溪口廠房REVIT三維模型

通過實(shí)際建模經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出CATIA與REVIT在三維設(shè)計(jì)中一些異同。

a. CATIA內(nèi)部包含的模塊可以處理水工結(jié)構(gòu)、水機(jī)、電氣、管路設(shè)計(jì)、金屬結(jié)構(gòu)、開挖地形，可以作為綜合平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同校審、干涉或碰撞檢查。REVIT建筑可以設(shè)計(jì)土木結(jié)構(gòu)及水工部分，其他如水機(jī)、電氣和管路設(shè)計(jì)則通過REVIT MEP來解決，金屬結(jié)構(gòu)通過IN-VENTOR來解決。REVIT本身還不能進(jìn)行開挖處理。

b. CATIA的曲面設(shè)計(jì)功能非常強(qiáng)大，對(duì)水工異性結(jié)構(gòu)的建模較好，生成的曲面也非常光滑。蝸殼等異性結(jié)構(gòu)，在CATIA里可以根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)精確建立。在REVIT里對(duì)復(fù)雜異性結(jié)構(gòu)的建模較為費(fèi)時(shí)費(fèi)力。但可以將CATIA里建立的異形結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入到REVIT。

c. CATIA和REVIT都可以進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，通過參數(shù)控制各元素的尺寸及各元素間的相對(duì)位置。但對(duì)于復(fù)雜形體特別是復(fù)雜曲線曲面的參數(shù)化控制上CATIA明顯優(yōu)于REVIT。

d.可以通過在CATIA中建立模板和在REVIT中建立族來提高可重用性，從而大大提高建模效率。故可以不斷積累模板和族，方便以后的三維設(shè)計(jì)。但模板和族的命名和注解一定要形成統(tǒng)一的規(guī)范，否則將給其他想使用的人造成很大不便，不利于資源共享。

e. REVIT在規(guī)整的廠房建筑上的表現(xiàn)比CATIA更為完美。REVIT畢竟最開始就是應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，內(nèi)置有很多建筑族，在建筑上的應(yīng)用更為快捷方便。REVIT中的建筑族現(xiàn)在也可以導(dǎo)入CATIA中。

f.為適應(yīng)傳統(tǒng)水工行業(yè)的出圖風(fēng)格和工程人員的習(xí)慣，三維設(shè)計(jì)的成果目前仍需轉(zhuǎn)為二維圖紙。相比而言，REVIT在生成二維CAD圖紙上表現(xiàn)更好。成都希盟泰克公司對(duì)CATIA生成二維圖開發(fā)過插件，但在標(biāo)注上尚待進(jìn)一步優(yōu)化。

g. CATIA與REVIT都可以進(jìn)行三維渲染，CATIA的三維渲染功能優(yōu)于REVIT。但二者的渲染功能還較為簡單。建議采用第三方軟件進(jìn)行渲染。

3 結(jié) 語

通過用兩種軟件實(shí)際建模并綜合比較，CATIA和REVIT都能實(shí)現(xiàn)水電站廠房的三維設(shè)計(jì)。REVIT在規(guī)整的廠房建筑設(shè)計(jì)中更為方便，但CATIA更適合作為綜合三維設(shè)計(jì)平臺(tái)。水利水電工程三維設(shè)計(jì)中可以考慮以CATIA為主，REVIT為輔。