發電廠間冷塔X型支柱三維建模方法研究

中國能源建設集團安徽省電力建設第一工程有限公司 周玉成 程 軍 陳 威

近年來BIM技術已廣泛應用于建筑業的各個方面，為建筑業向數字化轉型提供了巨大推力。三維建模是BIM技術的基礎工作之一，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。間冷塔是火力發電廠中重要的構筑物之一，X型支柱（以下簡稱X柱）是間冷塔的重要組成部分，其空間表現為傾斜的異形結構。X柱因其形狀和空間位置的不規則性，因而對間冷塔建模的重難點之一是對X柱的建模。

通過查閱相關文獻[1～4]，對X柱建模過程和方法均只進行了簡單描述，缺少實際操作性。本文參照相關資料[5～6]進行研究，形成了一種基于Revit軟件平臺的間冷塔X柱建模方法。間冷塔X柱三維建模共需要解決三個問題，一是X柱作為異形結構的本體建模問題；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柱進行建模，X柱可以考慮分為三個部分進行分別建模即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

在建模過程中發現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段進行建模，此種建模方法需準確計算各段截面位置、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行建模，以X柱的外形“X”為拉伸基礎，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柱的外輪廓進行繪制。考慮到這種情況，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。通過實際操作發現，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柱進行建模然后按照實際角度進行旋轉，在操作中會發現在立面中繪制的X柱截面進行旋轉（旋轉至平面外）無法實現，因為面和線是基于工作平面的，無法通過旋轉改變所在的平面?？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聯），通過旋轉的操作就可以將X柱旋轉到需要的角度，具體操作如圖4所示。

圖4 旋轉操作示意圖

3 X柱批量放置

最后一個需要解決的問題就是如何在已經建模完成的X柱支墩上按照施工圖紙要求批量放置所有的X柱。X柱雖然屬于結構柱，但是屬于異形空間傾斜柱，利用Revit自帶的結構柱難以建模，故采用內建體量或者新建族的方式進行建模。內建體量和載入族在建模過程中沒有環形陣列的功能，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行逐一旋轉后放置，這種思路也能實現X柱批量放置，該種操作較為繁瑣，同時容易出錯，需要計算每榀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命令批量復制。根據Revit軟件中對該命令的介紹，要想使用此命令必須滿足兩個條件才行，否則該命令在正常狀態下是灰色的即不可操作。兩個條件分別是放置的構件必須是自適應構件，自適應構件必須放在分割路徑（或分割平面）的節點上。自適應構件需新建自適應族，在自適應族中設置好自適應節點，然后按照自適應節點的順序依次放置在主模型提前劃分好的分割節點上，最后點擊重復圖標即可完成沿路徑的復制工作。操作過程中，發現兩個問題需要解決，一是路徑分割問題，二是自適應模型自適應點設置數量和位置的問題。操作中發現，如直接對自適應點對應的圓形放置路徑進行分割，則劃分后的節點位置在每個X柱支墩的中心上，但每榀X柱是跨越兩個支墩的，如按照此種方式進行定位，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，通過改變劃分節點的起點，分別用兩個半圓進行分割路徑（以東西向為起始點），即每個劃分節點正好在兩個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

對于自適應常規模型的自適應點設置數量和位置的問題，在操作過程中，首先設置了1個自適應點，設置位置在X柱方板位置的幾何中心點上，設置完成后在主模型中進行X柱放置，放置效果如圖7所示。

圖7 1個自適應點放置效果圖

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

圖8 3個自適應點放置效果圖

完成上述工作后，使用重復命令即可完成X柱的建模工作，如圖9所示。

圖9 X柱成型效果圖

4 結語

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