發(fā)電廠間冷塔X型支柱三維建模方法研究

中國能源建設(shè)集團(tuán)安徽省電力建設(shè)第一工程有限公司 周玉成 程 軍 陳 威

近年來BIM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于建筑業(yè)的各個(gè)方面，為建筑業(yè)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了巨大推力。三維建模是BIM技術(shù)的基礎(chǔ)工作之一，Revit比較常用的建模軟件之一，本文的建模工作均是基于Revit軟件展開。間冷塔是火力發(fā)電廠中重要的構(gòu)筑物之一，X型支柱（以下簡稱X柱）是間冷塔的重要組成部分，其空間表現(xiàn)為傾斜的異形結(jié)構(gòu)。X柱因其形狀和空間位置的不規(guī)則性，因而對間冷塔建模的重難點(diǎn)之一是對X柱的建模。

通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)[1～4]，對X柱建模過程和方法均只進(jìn)行了簡單描述，缺少實(shí)際操作性。本文參照相關(guān)資料[5～6]進(jìn)行研究，形成了一種基于Revit軟件平臺(tái)的間冷塔X柱建模方法。間冷塔X柱三維建模共需要解決三個(gè)問題，一是X柱作為異形結(jié)構(gòu)的本體建模問題；二是X柱空間定位問題；三是X柱在已建好的環(huán)基、X柱支墩及支撐墻的模型中的批量放置問題。

1 單榀X柱本體建模

單榀X柱的建模共有兩種建模思路。一是通過融合功能對單榀X柱進(jìn)行建模，X柱可以考慮分為三個(gè)部分進(jìn)行分別建模即X柱方板以下部分、方板部分、方板以上部分，本次建模工作參照某在建2×1000MW火力發(fā)電廠間冷塔施工圖，X柱尺寸及布置如圖1所示。

圖1 X柱尺寸及布置圖

在建模過程中發(fā)現(xiàn)X柱方板與上下支柱連接部分與方板中間部位截面不同，故方板部分需再分3次建模。考慮到此種建模方法需要分5段進(jìn)行建模，此種建模方法需準(zhǔn)確計(jì)算各段截面位置、工作平面較多、建模過程繁瑣故不建議采用此種建模方法。第二種方法是通過拉伸進(jìn)行建模，以X柱的外形“X”為拉伸基礎(chǔ)，此種方法較為簡單，具體操作如圖2所示。

圖2 單榀X柱三維建模過程圖

2 單榀X柱空間定位

對于X柱模型的傾斜處理同樣是有兩種思路。一是通過建立傾斜的參照平面，直接在工作平面中拉伸模型形成X柱，具體操作如圖3所示。

圖3 傾斜參照平面建模過程圖

此種思路在操作過程中遇到新的問題，即無法直接在傾斜的參照平面中對X柱的外輪廓進(jìn)行繪制?？紤]到這種情況，選擇在水平或者豎向工作平面中通過拾取線的操作將線模型的放置平面選擇為建立的傾斜參照平面。通過實(shí)際操作發(fā)現(xiàn)，按上述方法繪制出的X柱外輪廓線在傾斜參照平面中的尺寸與圖紙尺寸存在偏差，故此建模思路不可行。第二種思路在豎向工作平面中對X柱進(jìn)行建模然后按照實(shí)際角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在操作中會(huì)發(fā)現(xiàn)在立面中繪制的X柱截面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)至平面外）無法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槊婧途€是基于工作平面的，無法通過旋轉(zhuǎn)改變所在的平面?？紤]到上述情況先將X柱截面通過拉伸操作創(chuàng)建模型，然后再解除對模型的約束（將主體的參照平面選擇為不關(guān)聯(lián)），通過旋轉(zhuǎn)的操作就可以將X柱旋轉(zhuǎn)到需要的角度，具體操作如圖4所示。

圖4 旋轉(zhuǎn)操作示意圖

3 X柱批量放置

最后一個(gè)需要解決的問題就是如何在已經(jīng)建模完成的X柱支墩上按照施工圖紙要求批量放置所有的X柱。X柱雖然屬于結(jié)構(gòu)柱，但是屬于異形空間傾斜柱，利用Revit自帶的結(jié)構(gòu)柱難以建模，故采用內(nèi)建體量或者新建族的方式進(jìn)行建模。內(nèi)建體量和載入族在建模過程中沒有環(huán)形陣列的功能，通過研究共有兩種放置思路。第一種思路是將建模完成的X柱模型按照圖紙中的角度進(jìn)行逐一旋轉(zhuǎn)后放置，這種思路也能實(shí)現(xiàn)X柱批量放置，該種操作較為繁瑣，同時(shí)容易出錯(cuò)，需要計(jì)算每榀X柱的空間角度。第二種思路是利用體量建模過程中的重復(fù)命令批量復(fù)制。根據(jù)Revit軟件中對該命令的介紹，要想使用此命令必須滿足兩個(gè)條件才行，否則該命令在正常狀態(tài)下是灰色的即不可操作。兩個(gè)條件分別是放置的構(gòu)件必須是自適應(yīng)構(gòu)件，自適應(yīng)構(gòu)件必須放在分割路徑（或分割平面）的節(jié)點(diǎn)上。自適應(yīng)構(gòu)件需新建自適應(yīng)族，在自適應(yīng)族中設(shè)置好自適應(yīng)節(jié)點(diǎn)，然后按照自適應(yīng)節(jié)點(diǎn)的順序依次放置在主模型提前劃分好的分割節(jié)點(diǎn)上，最后點(diǎn)擊重復(fù)圖標(biāo)即可完成沿路徑的復(fù)制工作。操作過程中，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)問題需要解決，一是路徑分割問題，二是自適應(yīng)模型自適應(yīng)點(diǎn)設(shè)置數(shù)量和位置的問題。操作中發(fā)現(xiàn)，如直接對自適應(yīng)點(diǎn)對應(yīng)的圓形放置路徑進(jìn)行分割，則劃分后的節(jié)點(diǎn)位置在每個(gè)X柱支墩的中心上，但每榀X柱是跨越兩個(gè)支墩的，如按照此種方式進(jìn)行定位，定位較為困難，如圖5所示。

圖5 圓形路線分割路徑圖

考慮到上述情況，通過改變劃分節(jié)點(diǎn)的起點(diǎn)，分別用兩個(gè)半圓進(jìn)行分割路徑（以東西向?yàn)槠鹗键c(diǎn)），即每個(gè)劃分節(jié)點(diǎn)正好在兩個(gè)X柱支墩之間，也正好在每榀X柱的中心位置，如圖6所示。

圖6 兩組半圓路線分割路徑圖

對于自適應(yīng)常規(guī)模型的自適應(yīng)點(diǎn)設(shè)置數(shù)量和位置的問題，在操作過程中，首先設(shè)置了1個(gè)自適應(yīng)點(diǎn)，設(shè)置位置在X柱方板位置的幾何中心點(diǎn)上，設(shè)置完成后在主模型中進(jìn)行X柱放置，放置效果如圖7所示。

圖7 1個(gè)自適應(yīng)點(diǎn)放置效果圖

從放置效果來看，一個(gè)點(diǎn)不能確定X柱的空間位置，通過在頂部、下部增加新的自適應(yīng)點(diǎn)（注意3個(gè)自適應(yīng)點(diǎn)不能在一條直線上），使X柱的空間位置固定，如圖8所示。

圖8 3個(gè)自適應(yīng)點(diǎn)放置效果圖

完成上述工作后，使用重復(fù)命令即可完成X柱的建模工作，如圖9所示。

圖9 X柱成型效果圖

4 結(jié)語

本文通過對間冷塔X柱利用Revit軟件進(jìn)行三維建模過程的探索，解決了異形結(jié)構(gòu)的建模問題、空間定位問題、批量放置問題，使X柱三維建模得以實(shí)現(xiàn)。本文的研究結(jié)果提供了一種較為簡便的間冷塔X柱建模方法，為類似構(gòu)件的建模提供了經(jīng)驗(yàn)；對完成整座間冷塔的三維建模具有重要意義；同時(shí)建好的X柱三維模型對于在實(shí)際施工中的空間定位具有指導(dǎo)作用。