幕墻設(shè)計三維空間建模探討

潘勇

摘要：隨著我國幕墻行業(yè)的日趨成熟以及人們對建筑美學(xué)的不斷追求，社會對幕墻行業(yè)提出了更高的要求，各類異形形式的幕墻也不斷涌現(xiàn)。而異形形式的幕墻在設(shè)計時要采取三維空間建模、定位等措施。本文主要以工程案例對幕墻設(shè)計時的三維空間建模定位進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：幕墻設(shè)計；三維空間；建模

前言

幕墻行業(yè)的發(fā)展速度很快，之前的二維變?yōu)槿S，三維空間可以表達(dá)出構(gòu)件位置關(guān)系及厚度。在建立實體模型時，特別是異形幕墻的尺寸不大相同，但其構(gòu)造的規(guī)律是一樣的，可以按照已有的規(guī)律以及某一定值為基準(zhǔn)進(jìn)行建模。

某工程表皮模型以主鋼結(jié)構(gòu)中心線為基準(zhǔn)，開洞部分與鋼結(jié)構(gòu)中心線的距離不一致，采取拉伸、偏移、修剪等步驟，得到三維空間實體模型（如圖1、圖2）。

另外一個公共項目表皮模型以幕墻工程鋼龍骨中心線為基準(zhǔn)，外層鋁板與鋼龍骨中心線距離為180mm，采取偏移、拉伸、切割、修剪等步驟，得到三維空間實體模型（如圖3、圖4）。

一、插件在三維空間建模中的應(yīng)用

一個異形建筑往往由很多個不同、但有相似規(guī)律的單元組成，每個單元均需獨立建模。如果每個獨立的單元均由手動建模，將會耗費大量的時間。由于每個單元的建模規(guī)律相似，這為編寫插件程序提供了前提條件，插件程序只需要手動輸入建模的控制數(shù)據(jù)，其余相同規(guī)律組成的相同步驟由插件程序自動完成。

（一）插件程序的編寫

插件程序由專業(yè)的程序編寫人員根據(jù)設(shè)計意圖及各個控制條件之間的相互關(guān)系，通過使用大量的DLL文件（動態(tài)鏈接庫）源碼，程序可以實現(xiàn)模塊化，由相對獨立的組件組成。因為模塊是彼此獨立的，模塊只在相應(yīng)的功能被請求時才加載，所以可以更為容易地將更新應(yīng)用于各個模塊，而不會影響該程序的其他部分，為局部修改插件提供了便利（如圖5、圖6）。

（二）插件程序的加載

由于插件程序采用的是DLL文件獨立的模塊形式，加載插件時可方便選擇不同功能要求的插件程序。步驟：工具—選項—插件程序，點擊“安裝”，選擇路徑下的插件程序，點擊“確定”，插件將出現(xiàn)在工具欄中（如圖7、圖8）。

（三）插件程序的使用

插件程序加載成功后將會以命令的形式出現(xiàn)在工具欄中，插件命令可根據(jù)實際需要按規(guī)律或按區(qū)域靈活設(shè)置。一個插件命令可包括很多建模步驟，在命令執(zhí)行過程中，只需要輸入必要的控制數(shù)據(jù)，其余步驟均有程序自行完成。

上述步驟是已翻譯后命令程序建模過程。本命令要求選擇一個單元分格原始模型，按照一定規(guī)律分割成16塊帶折邊的三角形鋁板。

建模原理如下：“選擇單元分格原始模型（面）—找到此面的中心點—以各邊中點連接成8個三角平面—三角平面各個邊偏移相應(yīng)距離（鋁板縫隙）—分別以8個面一邊的中點連接三角形頂點，分割成16個三角平面—三角平面中間邊偏移相應(yīng)距離—16個三角平面的每個邊拉伸一定的高度得出鋁板折邊?！?/p>

插件命令步驟如下：“選擇金屬鋁板面：—輸入縫隙寬度：—豎邊面的高度：”共3步，只需每步輸入控制數(shù)據(jù)即可快速得到16塊帶折邊的三角形鋁板模型（如圖9、圖10）。

手動建模全過程需10～15分鐘，采用插件命令建模，全過程只需10秒鐘。由此可見采用插件程序建?？纱蟠罂s短建模時間，節(jié)省人力成本和時間成本。

二、插件在三維空間建模生成CAD圖紙過程中的應(yīng)用

三維空間軟件不僅擁有強大的建模功能，而且能將三維空間模型物件轉(zhuǎn)化成多種格式的文件，其中包括dwg文件。

將導(dǎo)出的物件經(jīng)過選擇視圖、標(biāo)注、整理等步驟可完成CAD圖紙的繪制。

（一）插件程序的編寫

由于三維空間插件程序采用DLL文件（動態(tài)鏈接庫），當(dāng)執(zhí)行某一個程序時，相應(yīng)的DLL 文件就會被調(diào)用?；诖嗽恚覀兛筛鶕?jù)實際需要把一些固定的信息（比如CAD圖紙的圖框、圖例、說明等信息）設(shè)置成模塊的形式，放置于系統(tǒng)盤中供程序調(diào)用。

模型中的物件（例如線、面）均具有方向性，這為從三維空間模型中導(dǎo)出的物件在CAD圖紙中的定位提供了便利?？筛鶕?jù)三維空間物件的這種屬性輕易的在CAD圖紙中確定主視圖、左視圖、俯視圖。

（二）插件程序的加載

插件加載步驟：工具—選項—插件程序，點擊“安裝”，選擇路徑下的插件程序，點擊“確定”，插件將出現(xiàn)在工具欄中。

（三）插件程序的使用

在插件使用前將設(shè)置好的dwg格式模塊以文件夾形式放置于系統(tǒng)盤中，以供程序的調(diào)用。插件命令可按要求分別設(shè)置，比如加工圖中可分別設(shè)置玻璃、鋁板、鋁型材、組框圖、鋼架等加工圖的命令。在生成CAD圖紙之前對各個物件、構(gòu)件進(jìn)行編號。在命令執(zhí)行過程中，只需要輸入必要的控制數(shù)據(jù)，其余步驟均有程序自行完成。

下面以某公共項目的幕墻工程為例，詳細(xì)介紹插件命令的原理和操作步驟：

a、玻璃加工圖

以建好的玻璃板塊為基礎(chǔ)模型，通過插件命令使其生成玻璃加工圖（如圖14-16）。玻璃模型的方向非常重要，其直接決定了相應(yīng)CAD圖紙的視圖方向（即室、內(nèi)外面）。一般將三維空間模型中的方向設(shè)置成向上，以便與CAD圖紙中的常用視圖方向相同。

b、鋼架加工圖

本工程中的鋼架為單線模型，為了便于鋼架加工圖的定位，選擇一個參考平面用于定位（如圖17）。

參考面的方向直接決定了鋼架加工圖的視圖方向，一般將參考面的方向調(diào)成向上，以便與CAD圖紙中的常用視圖方向相同。若將方向調(diào)成向下，生成的加工圖將會產(chǎn)生截然不同的結(jié)果。

各個鋼架相對應(yīng)的四個角點做法相同，因此可將四個角點設(shè)置成模塊。由于此鋼架為空間鋼架，可以以表格的形式增加各個控制點的三維相對坐標(biāo)值。

上述加工圖插件命令的操作均很簡單，只需選擇參考平面，輸入控制數(shù)據(jù)，其余步驟均有程序自動完成，大大提高了工作效率。

三、插件在三維空間軟件中的其他應(yīng)用

由于可將三維空間模型的物件導(dǎo)出轉(zhuǎn)換成其他眾多格式的文件，三維空間插件除了用于生產(chǎn)CAD的加工圖外，還可轉(zhuǎn)換成表格形式。將理論模型中的三維定位點轉(zhuǎn)換成表格數(shù)據(jù)，用于復(fù)雜工程的施工定位；也可用于利用表格形式統(tǒng)計各種物件的長度、面積等數(shù)據(jù)。

四、總結(jié)

隨著我國幕墻行業(yè)的日趨成熟以及人們對建筑美學(xué)的更高追求，沒有高效率的設(shè)計很難立足于市場。綜上所述，幕墻工程在三維空間的輔助下，能夠很好的進(jìn)行定位及生成CAD圖紙。在日益出現(xiàn)新穎、異形建筑的今天，三維空間將會在幕墻設(shè)計領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。