3DSMAX在網格結構施工過程模擬中的應用

楊鵬敏 剛芹果

0 引言

隨著國民經濟的蓬勃發展,各類工程建設項目規模日益擴大,同時適應工程實際需要的各種新型的結構形式也如雨后春筍般應運而生,網格結構就是其中之一。近年來,網格結構不斷發展,施工過程中對技術要求也不斷提高,與此同時其直觀表現也越來越受重視,施工過程分析已成為結構工程設計的一個重要組成部分,接著也便有了虛擬技術,它能夠將整個施工過程直觀地呈現出來,使人們更清楚地了解建筑的構造及其建造過程。對于虛擬技術涉及的模擬軟件,有人應用Adams進行施工過程模擬,并演示出一定的動畫效果,而在本文中應用的是3DSMAX,它是一款功能很強的隨意性很高的制圖軟件,在生成建筑效果圖以及制作建筑動畫上更方便、更專業,所以本文采用3DSMAX進行施工過程模擬,直觀地展現了網格結構的建造過程。

1 施工模擬過程

虛擬施工技術是通過應用虛擬現實、計算機仿真等技術對實際施工過程進行計算機模擬和分析,達到對施工過程的事前控制和動態管理,以優化施工方案和風險控制,本文中將網格結構施工過程應用3DSMAX進行了模擬,通過動畫模擬的形式,展現了網格結構的建造過程。

具體的動畫模擬過程就要依據網格結構的安裝方案。網格結構的安裝方法很多,一般分為高空離散法、整體吊裝法、高空滑移法等。其中高空離散法包括:全支架法、懸挑法,懸挑法又包含內懸挑和外懸挑兩種。

施工過程模擬的具體實現過程:首先要對網格結構建造過程進行了解,熟悉其安裝方案,即建造過程、桿件的安裝、施工順序;再利用軟件對各構件建模,進行整個構造的繪制;建模完成后,按施工搭建順序對構件依次進行分組,并對其進行動畫播放設置;最后,進行動畫渲染,模擬過程完成。

2 算例模擬

本文中以某體育館頂部雙層網殼結構為例,進行了施工過程模擬,采用的施工方法是內懸挑。所遇問題及處理:由于本算例中環向桿件的布置在整體上不是簡單的遞進規律,所以在此桿件由手工依次繪制,未進行腳本編程,并且由于手工繪制量大,所以對內層幾圈進行了建模,達到演示效果的目的;在建模過程中,主要是桿件空間位置的控制,位置相似的桿件可通過陣列得到;在動畫制作過程中,需將桿件按照建造施工前后順序進行安排,即模擬網殼施工建造的過程、經過幾次的方法查找及嘗試,最終通過桿件的顯隱性的設定得以解決。以下為具體制作過程。

2.1 網殼繪制

繪制單層:1)確定網殼每圈連接點的位置;2)繪制一個點(即一個相應直徑的圓球),再陣列出一圈;3)繪制該圈連接點的桿,陣列出該圈桿;4)每繪制一圈,接著繪制圈與圈間連桿,所處位置相同的桿陣列,跟每根相同的有五根,即六根相同,繪制一根可陣列共六根相同的。繪制過程中將每圈編組,以便于隱藏后繪制其他圈桿件。

繪制時,注意Z軸位置,圈與圈不在同一平面上,繪制幾圈后整體編組,以便于隱藏后繪制第二層(見圖1)。

第一層繪制完成后,隱藏第一層,以同樣的方法繪制、編組第二層,第二層要注意Z軸位置。繪制完后顯示第一層(見圖2)。

將上、下對應圈位置的桿件組依次隱藏顯示,方便繪制層與層間連接桿。通過坐標確定桿件位置,再進行手工旋轉達到合適位置。注意相同位置的桿件陣列,同樣也為六根相同(見圖3,圖4)。

2.2 建造過程的動畫制作

將網殼桿件全部解組,然后按照動畫建造過程需要,依次對桿件按塊成組,共85組,圖5為第1組。

全部編組完成后,全部選中,右擊,對象屬性,在彈出的對象屬性窗口中,渲染控制中將可見性設為0,確定。打開時間配置,調節每秒播放幀數為12幀,共設置 360幀,播放時間為30 s。在以后動畫制作時,將設置為每4幀出現1組桿件,每秒播放3組桿件。打開曲線編輯器,依次設置各組可見性,如第1組,在第3幀時,可見性小于0,在第4幀時,可見性大于1。第2組,在第7幀時,可見性小于0,在第8幀時,可見性大于1,依次類推,第85組,在第339幀時,可見性小于0,在第340幀時,可見性大于 1。這樣動畫制作完成。動畫播放過程中的幾張圖片見圖5～圖11。

3 結語

本文以某網殼結構的施工過程模擬為例,使人們能夠更直觀地了解網格結構建造搭接過程及其外觀細節。模擬施工動畫可以使復雜的施工場景直接呈現出來,使整個施工過程可視化,提前為施工方案的制定提供參考,優化施工。通過本文,使人們更加了解網格結構,了解其施工過程,同時為網格結構施工方案的確定,以及施工方案的優化、改進在一定程度上提供參考。

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