基于CATIA的三維模板
——樓梯UDF介紹

尹習雙，王樹平，劉 超，樊菊平

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川 成都 610072)

1 前 言

樓梯是建筑結構物中最常見也是最基本的構件之一，它起到連接高低兩個平面的紐帶作用。從功能上分，有板式和梁式；從外觀上分，有直線型和曲線型。樓梯的臺階踏步寬度在250～320mm之間，踏步高度在180～350mm。一般水工建筑物的高度都是好幾十米甚至上百米，從頂部連接到底部的樓梯數將達到好幾百個。這顯然用手工畫圖是不現實的，并且也不便于修改。所以為提高設計效率客觀上要求有一種快速的方法來建立樓梯模型。

2 設計流程

水工建筑物中最常見的是梁式直線性樓梯，所以本文主要敘述如何建立梁式直線性樓梯。通過對這種樓梯的結構分析可得出如下共性：樓梯的踏步臺階尺寸均是一致的；一級樓梯是直線方向；樓梯端部平面平行于某個平面；較高的樓層里會有折返跑樓梯；一般布置到10步左右便會有一個轉坡臺。基于以上共性來定制樓梯三維模板。

然后，定義“Input”為當前工作對象，在空間中任意作一條線段(line)，作一個與之垂直的平面(plane)，再作一個與線段平行而與平面垂直的面(surface)。為了避免輸入元素承接其它關聯關系，將以上三個幾何元素拷貝后再選擇性粘貼為僅要結果的粘貼，并將名稱依次更改為樓梯起步線(line)、樓梯端部對齊面(plane)、樓梯底部面(surface)，這樣就能保證這三個元素是各自獨立的線、面(見圖2)。

圖1 樓梯參數

圖2 樓梯的輸入條件

圖3 樓梯起步線

接下來，定義“Output”為當前工作對象，引用模板庫中名叫“Oriented Line”UDF文件，選擇樓梯起步線(line)，將其成為一個矢量線，并將其名稱更改為 “Oriented Line.樓梯起步線”，見圖3。

基于這根方向線，在其上新建一個點，作為樓梯截面的基準點。再作一個通過這個點并與直線相垂直的面，命名為“樓梯截面所在面”，基于該面作樓梯一個臺階的草圖—樓梯截面,并用之前定義好的參數來約束這個截面(見圖4)。

圖4 樓梯截面

退出草圖編輯環境，再次引用模板庫中名叫“Oriented Line”UDF文件，選擇樓梯截面草圖中的下斜線，將其成為一個矢量線，其名稱更改為 “Oriented Line.樓梯走向”(見圖5)。

圖5 樓梯走向

圖6 樓梯第一個臺階

定義“Output”為當前工作對象，在Part design模塊中新建一個與樓梯起步線平行同時垂直于樓梯底部面的平面，重命名為轉坡臺截面基準面。需要提醒的是，不要基于樓梯最后一個臺階建草圖，因為隨著樓梯布置高度的不同最后一個臺階的位置會不同，也就會造成轉坡臺截面草圖找不到基準面的情況發生。所以筆者建議，基于由參數來控制的平面-轉坡臺截面作為基準面來作一個轉坡臺截面草圖(見圖8)。退出草圖后，將當前工作對象更改到“PartBody”中，選擇這個轉坡臺截面草圖作個拉伸(Pad)，沿垂直方向拉伸，拉伸長度用參數表中“樓梯轉坡臺寬`”來控制(見圖9)。這樣樓梯的轉坡臺模型就做好了。

圖7 樓梯第N個臺 圖8 樓梯轉坡臺截面 圖9 樓梯轉坡臺

圖10 樓梯布置規則

3 結束語

圖11 樓梯UDF 輸入輸出信息

圖12 樓梯UDF發布的參數

圖13 樓梯UDF應用

通過做一個簡單實用且具有典型代表性的構件—樓梯的3D模板，一方面可以體現CATIA軟件在3D設計中參數化控制模型這一獨特特點的優越性；另一方面也能用試驗證明水工建筑物3D設計模板化是沒有問題的，軟件的強大功能完全可以實現。同時也讓我們認識到軟件本身的一些架構型式和基本原理，可以根據這些認識積累寶貴經驗，為將來建立更加復雜的構件做了鋪墊。