1 引言
CATIA三維設(shè)計(jì)已經(jīng)在多個(gè)行業(yè)中成功應(yīng)用，如航空航天、汽車工業(yè)、船舶制造等領(lǐng)域，近些年來，一些國(guó)內(nèi)著名的水電工程設(shè)計(jì)院也開始采用該軟件進(jìn)行水電工程三維設(shè)計(jì)，CATIA已經(jīng)在土木工程三維設(shè)計(jì)領(lǐng)域嶄露頭角。由于CATIA主要是針對(duì)航空航天領(lǐng)域進(jìn)行開發(fā)，在水電工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用的時(shí)間并不長(zhǎng)，故在最初的水電工程三維設(shè)計(jì)中，需要積累各種水工建筑物模型模板，模板累計(jì)越多，模板本身的靈活性越高，參數(shù)化水平越高，水電工程設(shè)計(jì)的效率才能越高。
水工建筑物的種類繁多，其對(duì)二維施工圖的要求也較高，往往建立一個(gè)模型需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。比如，水電站發(fā)電廠房結(jié)構(gòu)形式多樣，各個(gè)組件之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，但是在掌握了設(shè)計(jì)方法后，仍然可以通過小部件的參數(shù)化拼接來實(shí)現(xiàn)整個(gè)廠房模型的參數(shù)化，從而滿足各種水電工程廠房的形式需要。通過建立這類常用且通用性較好的模板，就可以減少重復(fù)輸入，大大提高工作效率。本文將結(jié)合CATIA知識(shí)工程設(shè)計(jì)模塊中的部分功能，結(jié)合參數(shù)和規(guī)則進(jìn)行模板參數(shù)化設(shè)計(jì)，結(jié)合作者多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化建模，從而滿足高效、快捷的設(shè)計(jì)要求。
2 模板設(shè)計(jì)
水電工程也屬于土木工程領(lǐng)域，其應(yīng)用較多的還是板’、梁、柱，欄桿，樓梯等結(jié)構(gòu)形式，好的模板可以適應(yīng)任何的工況，且讓設(shè)計(jì)者能夠易于理解，靈活應(yīng)用，下面作者主要對(duì)水電工程中由板、梁、柱組成的框架模板及欄桿模板進(jìn)行講解，最后通過一個(gè)樓梯的設(shè)計(jì)模板將這些模板設(shè)計(jì)思想進(jìn)行統(tǒng)一。
2.1 梁柱模板的設(shè)計(jì)
梁柱的模型雖然簡(jiǎn)單，但是在工程設(shè)計(jì)中，梁柱數(shù)量很多，一個(gè)個(gè)輸入也比較繁瑣，把梁柱建立成模板，重復(fù)輸入，可以大量節(jié)約時(shí)間，并且不需要修改草圖，直接修改參數(shù)即可。比如，發(fā)電廠房主要的梁柱形式為矩形形式，它們的控制參數(shù)主要是位置，寬和高，柱的輸入條件是位置點(diǎn)，底面，頂面，其參數(shù)有柱寬，柱高，寬度方向偏心距，高度方向偏心距。梁的輸入條件是軸線，起始端和終止端，以及梁頂面，其參數(shù)有梁高，梁寬，偏心距。
將梁柱模板設(shè)計(jì)成為用戶特征，可以插人到其他零件里去，還可以利用梁柱模板建立框架結(jié)構(gòu)模板，將框架結(jié)構(gòu)模板設(shè)計(jì)成為超級(jí)副本，這樣的模板插入后還保留了原有的設(shè)計(jì)過程，方便后期深度修改。
框架模板的建立步驟如下：首先建立輸入條件，輸入條件有軸網(wǎng)控制點(diǎn)，底面，第一層平面，二層平面，三層平面；利用底面和控制點(diǎn)分別建立一個(gè)橫軸的草圖和一個(gè)縱軸的草圖。利用創(chuàng)成式設(shè)計(jì)中的相交命令，使縱橫軸兩個(gè)草圖相交，得到相交點(diǎn)群；利用其中一點(diǎn)插入柱，然后利用相交點(diǎn)群，用戶陣列柱，就能得到全部的柱子；（其中不需要的柱子可以在選擇點(diǎn)群時(shí)點(diǎn)選取消）；然后，新建幾何體，此幾何體可以命名為一層板梁，利用軸網(wǎng)位置控制點(diǎn)和一層平面，建立第一層板，再利用板、一層平面和軸網(wǎng)中的某一個(gè)軸線，將梁一個(gè)一個(gè)插入到此幾何體內(nèi)，這樣一層的板梁建立完成；同理建立二層板梁，三層板梁。完成后，建立超級(jí)副本。使用時(shí)，直接插入到零件中去。
2.2 欄桿模板
水電工程圖中，欄桿大多只為示意，欄桿做法一般見標(biāo)準(zhǔn)圖，所以欄桿樣式只需要設(shè)計(jì)成比較簡(jiǎn)單的樣式。欄桿的輸入條件為兩點(diǎn)和一條豎向線或者水平平面。為設(shè)計(jì)美觀和簡(jiǎn)單，不需要參數(shù)控制。欄桿高度設(shè)置為1.2m，共三道橫向鋼管，中間欄桿柱間距在1.2m左右，相鄰兩個(gè)欄桿柱的間距相等。
建立過程如下：首先建立輸入條件，兩個(gè)點(diǎn)和一條豎向直線；用直線連接兩點(diǎn)，利用此線和豎向直線，建立平面，以此平面和輸入點(diǎn)，建立草圖。
新建參數(shù)，LS：兩點(diǎn)間距，JL：欄桿柱間距，NU：欄桿柱數(shù)量。
LS=distance(端點(diǎn)1，端點(diǎn)2)
欄桿柱的個(gè)數(shù)隨兩點(diǎn)間距變化而變化。如果兩點(diǎn)間距小于等于1.2m，則沒有中間欄桿柱。需要建立規(guī)則如下：
根據(jù)同樣的方法還可以建立其它欄桿類型，以滿足工程設(shè)計(jì)要求。
2.3 樓梯模板
通常水電工程中用的樓梯都是板式兩跑樓梯，而水電工程中的層高以及樓梯間的進(jìn)深和寬度都不相同。有的相鄰兩跑樓梯的休息平臺(tái)長(zhǎng)度也有不同，有時(shí)受到其他因素的影響，樓梯的支撐方式也有所不同。為了同時(shí)滿足這些條件，需要設(shè)置很多參數(shù)并加載不同的模板，進(jìn)行組合。
圖1 框架模板
2.3.1 首先建立樓梯板的特征模板
(1)先建立輸入條件，兩條相交的直線，一條線為位置線，一條為方向線，并利用相交直線得到相交點(diǎn)，以及一條直線端點(diǎn)的法線面。以此法線面和端點(diǎn)建立踏步草圖，此草圖控制參數(shù)有踏步高度、踏步寬度、踏步厚度、樓梯板高度。見圖2。
圖2 踏步草圖
以此草圖拉伸一個(gè)梯板寬度后得出踏步實(shí)體，再根據(jù)踏步個(gè)數(shù)、踏步陣列間距、陣列方向選擇草圖中的斜線，從而得到踏步板。
式中，n-踏步個(gè)數(shù)；
h-樓梯高度；
b-踏步高度。
式中，s-踏步陣列間距；
a-踏步寬度。
(2)建立上下休息平臺(tái)，上下休息平臺(tái)的草圖和踏步草圖建立方式相同，實(shí)體拉升長(zhǎng)度為樓梯板寬度。樓梯井上下游休息平臺(tái)建立完成后，用下休息平臺(tái)的底面切割實(shí)體。
(3)一般相鄰兩跑樓梯之間設(shè)有樓梯井，且各層樓梯井的寬度都會(huì)有所不同。由于層高不同，相鄰兩跑樓梯之間的休息平臺(tái)長(zhǎng)度也有所不同。見圖3。此時(shí)需要建立一個(gè)新的凸臺(tái)，以填充休息平臺(tái)之間的空隙，凸臺(tái)長(zhǎng)度定義為樓梯井的長(zhǎng)度，此長(zhǎng)度取相鄰兩跑樓梯休息平臺(tái)的最小值，這一取值的修改需要放在后面修改。
圖3 長(zhǎng)度不等的休息平臺(tái)
(4)欄桿可以采用先前的欄桿模板放在樓梯板踏步兩側(cè)或者一側(cè)。也可以在此重新建立欄桿實(shí)體。欄桿建立完成后，做成知識(shí)工程模板（用戶特征）。
2.3.2 模板組合
(1)建立新的零件（樓梯），建立兩條水平相交直線，新建幾何體，在幾何體內(nèi)插入第一跑；再新建幾何體，以第一跑的上休息平臺(tái)實(shí)體上的兩條線作為輸入條件，插入第二跑。以此插入到第10跑或者第20跑（數(shù)量可視需求可多可少）。
(2)以相交直線作為輸入條件，建立軸網(wǎng)，將柱的模板插入到新的幾何體中（幾何體命名為柱），一般最多需要輸入8個(gè)柱子，柱子的頂面不要采用樓梯板實(shí)體上的面，應(yīng)該新建平面作為柱子的頂面。
(3)以樓梯板的上休息平臺(tái)表面作為梁的頂面，柱的側(cè)面作為起始端和終止端，軸網(wǎng)中的軸線作為梁的軸線，輸入梁模板，建立垂直于上下樓梯方向的梁實(shí)體。根據(jù)梁的位置，將梁分為一側(cè)邊橫梁，另一側(cè)邊橫梁，一側(cè)中間橫梁，另一側(cè)中間橫梁共4個(gè)幾何體。
(4)實(shí)際工程中，有的休息平臺(tái)是單向板，有的是雙向板。這就需要在休息平臺(tái)兩側(cè)增加“┌”型梁。“┌”型梁可以參照矩形梁做成模板。同樣，也分為四組縱梁。
(5)如果樓梯板的支撐方式只是兩端支撐，沒有中間橫梁，樓梯板的形式是滿足設(shè)計(jì)要求的。但是若有中間橫梁，樓梯板就會(huì)多出一部分，這一部分必須修剪掉。修建這一部分的方法是參照中間橫梁建立草圖，來消除此部分。
(6)如果樓梯板的支撐方式只是兩端支撐，沒有中間橫梁，樓梯板的形式是滿足設(shè)計(jì)要求的。但是若有中間橫梁，樓梯板就會(huì)多出一部分，這一部分必須修剪掉。修建這一部分的方法是參照中間橫梁建立草圖，來消除此部分。如圖4。
圖4 樓梯多余修建部分
(7)樓梯板、梁柱建立完成后，需要對(duì)部分參數(shù)進(jìn)行修改，例如第一跑的上樓梯井長(zhǎng)度就等于第一跑上休息平臺(tái)長(zhǎng)度和第二跑下休息平臺(tái)長(zhǎng)度中的較小值。采用公式如下：
式中，LTJ-樓梯井長(zhǎng)度；
PAO1.UXP-第一跑上休息平臺(tái)長(zhǎng)度；
PA02.DXP-第二跑上休息平臺(tái)長(zhǎng)度。
同樣的方法修改其它樓梯板中的樓梯井長(zhǎng)度。
(8)利用樓梯板的參數(shù)對(duì)軸網(wǎng)進(jìn)行參數(shù)化修改，使梁柱的位置和樓梯板的位置相對(duì)應(yīng)。然后進(jìn)行布爾運(yùn)算，分類將各個(gè)幾何體裝配在一起。然后發(fā)布樓梯實(shí)體。至此樓梯模板便設(shè)計(jì)完成，見圖5。
圖5 樓梯模板
2.3.3 模板的使用
首先根據(jù)樓層的層高，以及樓梯間的進(jìn)深和寬度，對(duì)樓梯參數(shù)表進(jìn)行修改。多余的樓梯板可以刪除，也可以直接切割掉。不需要的梯梁可以刪掉，也可以從樓梯實(shí)體中取消其布爾運(yùn)算，不然它會(huì)在發(fā)布結(jié)果中出現(xiàn)。
然后將樓梯與主體結(jié)構(gòu)裝配在一起，將樓梯實(shí)體發(fā)布結(jié)果引用到主體結(jié)構(gòu)中即可。
2.4 管槽邊坡模板
壓力鋼管管槽兩側(cè)的邊坡的最大坡比垂直于邊坡上的水平線，而不是垂直于壓力鋼管的中心線。而我們?cè)谠O(shè)計(jì)兩側(cè)邊坡時(shí)，設(shè)計(jì)方法是在垂直于管軸線的一個(gè)鉛直面上建立一個(gè)草圖剖面，給定一個(gè)邊坡角度后，對(duì)草圖沿管軸線進(jìn)行拉伸。這個(gè)邊坡角由最大坡比和管軸線所決定。它們的關(guān)系見以下公式。
式中，m-最大坡比；
θ-管軸線與水平面的夾角；
α-所求草圖邊坡角。
根據(jù)以上數(shù)值關(guān)系，模板設(shè)計(jì)過程如下：
(1)建立輸入條件：不在一個(gè)水平面的任意兩點(diǎn)，以及通過某一點(diǎn)的水平平面。
(2)將兩點(diǎn)連接成直線（管軸線），投影到水平平面上。沿此水平投影線建立一個(gè)曲線的法向平面。參照法向平面和一個(gè)端點(diǎn)，做一個(gè)邊坡剖面草圖。
(3)建立參數(shù)，輸入?yún)?shù)。包括管軸線距底面的高度，底面的寬度，最大坡比。中間計(jì)算參數(shù)包括管軸線與水平平面的夾角。此夾角采用以下公式計(jì)算：
θ=angle(管軸線，投影線)
(4)利用參數(shù)對(duì)草圖進(jìn)行約束。將草圖沿管軸線拉伸。最后再輸出成用戶特征。
3 結(jié)語
上述模板類型包括特征模板、超級(jí)副本、文檔模板，其中還有嵌套模板。水工建筑物種類繁多，外形復(fù)雜，作者通過對(duì)板梁柱、欄桿、樓梯等通用模板的詳細(xì)介紹，從而為相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供思路和方法。讀者可以借鑒這樣的思路和方法，不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)思想，從而設(shè)計(jì)出更為優(yōu)秀的模板，滿足不同水電工程的設(shè)計(jì)需求。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.oesoe.com/
本文標(biāo)題：CATIA在水工建筑物模板設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
本文網(wǎng)址：http://www.oesoe.com/html/solutions/14019312635.html
相關(guān)文章
