利用坐標(biāo)文件自動生成大跨度網(wǎng)架及屋面

鄧韜

摘要：大型公共建筑，比如航站樓，經(jīng)常采用大跨度、異形屋面設(shè)計。建筑施工企業(yè)在投標(biāo)和施工過程中經(jīng)常需要建立建筑、結(jié)構(gòu)等的模型，利用模型進行施工進度、施工工序等的模擬和安排。但大型公建建筑網(wǎng)架和屋面因其設(shè)計，導(dǎo)致模型很難建立。如何準(zhǔn)確、快速的建立網(wǎng)架和屋面的施工模型是當(dāng)前施工企業(yè)面臨的一個大問題。利用坐標(biāo)文件自動生成大跨度網(wǎng)架及屋面的技術(shù)，將大大節(jié)省建模時間，提高工作效率，為企業(yè)帶來更好的效益。

關(guān)鍵詞：坐標(biāo)，網(wǎng)架，屋面，3DsMax，腳本，MaxScripts

中圖分類號：TU356文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1674-3024（2017）01-164-02

前言

我國經(jīng)濟發(fā)展進入了“高效率、低成本、可持續(xù)”的新經(jīng)濟常態(tài)時期，以高科技產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)，以先進文化、高資本、高科技以及產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟一體化的新型經(jīng)濟形態(tài)正逐步成為我國經(jīng)濟發(fā)展的主流。新的經(jīng)濟模式會引起生活方式的轉(zhuǎn)變，也會影響未來大型公共建筑的設(shè)計模式。以機場航站樓為例，近十多年來，全國各地建成了大批大型機場航站樓。機場航站樓代表著所在城市和地區(qū)的形象，在公眾心目中有著特殊的地位。

航站樓作為功能復(fù)雜、設(shè)施完善、技術(shù)先進的重要建筑，它在建筑新材料、新結(jié)構(gòu)和新技術(shù)應(yīng)用方面、以及在設(shè)計理念和風(fēng)格流派方面多起著標(biāo)志性建筑主導(dǎo)作用。航站樓通常采用鋼和玻璃作為主要的建筑材料，建筑造型趨于簡潔、流暢和通透，以強調(diào)其可識別性及其機場建筑特性。大面積采用透明玻璃幕墻和異形屋面結(jié)構(gòu)成為航站樓所常用的建筑設(shè)計符號。

因為其屋面造型多采用曲面異形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也異常復(fù)雜。航站樓規(guī)模龐大，鋼制桿件的數(shù)量也巨大。設(shè)計院設(shè)計的模型通常采用專用軟件建模，如3D3S、sfcad等，模型一般不會給投標(biāo)、施工單位提供。但是在通常的投標(biāo)和施工過程中，往往需要網(wǎng)架和屋面的模型。解決此矛盾的方法是通過各種關(guān)系找人要模型，但是要出來的模型往往不能直接使用。另外的情況就是設(shè)計單位或業(yè)主提供了桿件的坐標(biāo)文件，有了桿件的坐標(biāo)信息，理論上是可以用手動的方式將所有桿件精確定位，重新建模。但是這種坐標(biāo)文件中往往包含了數(shù)量龐大的坐標(biāo)，用手動的方式是無法全部建出的，即便可行，也是需要大量的人力和物力，而且無法保證坐標(biāo)數(shù)據(jù)在輸入時的準(zhǔn)確性，因為人的錯誤是難以避免的。

3Ds MAX是建筑模擬和表現(xiàn)常用的一款三維軟件，具有強大的三維建模能力。但是軟件本身并不提供這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的建模工具。通常的做法是利用外部文件導(dǎo)入模型。但源文件可能包含的面或點太多，導(dǎo)入3Ds MAX的時候因為面數(shù)太多而造成軟件運行緩慢，操作卡頓甚至軟件失去響應(yīng)、報錯退出等問題。

3Ds MAX的強大不僅在于其建模的能力，這款軟件本身也提供了一個腳本開發(fā)語言：MAXScript。簡單的腳本編寫可以直接通過自帶的腳本偵聽器實時執(zhí)行MAXScript語句，類似于DOS命令窗口，以命令行的方式來執(zhí)行。復(fù)雜一些的腳本也可采用自帶的腳本編輯器來實現(xiàn)，也可采用其他的編程軟件甚至記事本來完成。

利用MAXScript進行網(wǎng)架自動生成方法：

（1）坐標(biāo)文件的獲取和整理

一般獲取到的坐標(biāo)文件多為Excel或CSV文本格式，其中包含了基本的點的三維坐標(biāo)信息，同時也包含了一些對我們生成模型暫時無用的信息。根據(jù)要生成的模型的要求，對坐標(biāo)文件進行適當(dāng)?shù)奶幚怼?/p>

對于網(wǎng)架桿件來說，每行必須包含桿件兩個端點的三維坐標(biāo)，每個端點需要一個三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，兩個端點則需要六組數(shù)據(jù)。

對于屋面來說，因為采用三角面的形式來進行屋面的組建，所以最小的屋面單元一般為三角面，如果業(yè)主提供的坐標(biāo)文件是用四邊形或其它多邊形來實現(xiàn)，則需要提供圍成該面的所有頂點的三維坐標(biāo)。本方法中采用的是三角面的形式。

保存的格式采用逗號分隔的CSV格式文件，每組數(shù)據(jù)放在一行中。同時要注意分析坐標(biāo)文件中坐標(biāo)的單位，因為有些文件中的坐標(biāo)采用的是毫米（如桿件坐標(biāo)），有些采用的是米（如屋面板）。在后面的腳本編寫過程中要注意這點，進行單位的換算。Max中是有單位的概念的，如果與MAX文件單位不一致，或者修改MAX的單位，或者在腳本中進行轉(zhuǎn)換。

程序?qū)阉袟U件或屋面視為一個物體，這是因為如果每個桿件或屋面單元單獨生成一個物體的話，由于其數(shù)量龐大，生成的模型文件體積很大，而且因為其數(shù)量多，在視口中進行操作的時候會導(dǎo)致程序響應(yīng)緩慢甚至死機。桿件也是因為其數(shù)量多，如果用實體的方式表示，每根桿件需要至少6個面才能平滑顯示，實體顯示面的數(shù)量也會激增。一般情況下，不需要使用實體顯示。確實需要使用實體顯示的，可以分片，在不同的文件中單獨操作。

在3ds Max中運行以上兩個腳本，選擇對應(yīng)的坐標(biāo)文件，既可以生成網(wǎng)架和屋面的整體模型。本論文中的成果成功用于我公司在海外某機場航站樓的屋面網(wǎng)架和屋面板的建模工作中。將原本不可能實現(xiàn)的任務(wù)在幾分鐘之內(nèi)解決，為公司在投標(biāo)活動的各項工作提供了有利的技術(shù)支撐，帶來了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。