利用坐標文件自動生成大跨度網架及屋面

鄧韜

摘要：大型公共建筑，比如航站樓，經常采用大跨度、異形屋面設計。建筑施工企業在投標和施工過程中經常需要建立建筑、結構等的模型，利用模型進行施工進度、施工工序等的模擬和安排。但大型公建建筑網架和屋面因其設計，導致模型很難建立。如何準確、快速的建立網架和屋面的施工模型是當前施工企業面臨的一個大問題。利用坐標文件自動生成大跨度網架及屋面的技術，將大大節省建模時間，提高工作效率，為企業帶來更好的效益。

關鍵詞：坐標，網架，屋面，3DsMax，腳本，MaxScripts

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

前言

我國經濟發展進入了“高效率、低成本、可持續”的新經濟常態時期，以高科技產業為基礎，以先進文化、高資本、高科技以及產業經濟一體化的新型經濟形態正逐步成為我國經濟發展的主流。新的經濟模式會引起生活方式的轉變，也會影響未來大型公共建筑的設計模式。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的形象，在公眾心目中有著特殊的地位。

航站樓作為功能復雜、設施完善、技術先進的重要建筑，它在建筑新材料、新結構和新技術應用方面、以及在設計理念和風格流派方面多起著標志性建筑主導作用。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構成為航站樓所常用的建筑設計符號。

因為其屋面造型多采用曲面異形結構，導致屋面網架結構也異常復雜。航站樓規模龐大，鋼制桿件的數量也巨大。設計院設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、施工單位提供。但是在通常的投標和施工過程中，往往需要網架和屋面的模型。解決此矛盾的方法是通過各種關系找人要模型，但是要出來的模型往往不能直接使用。另外的情況就是設計單位或業主提供了桿件的坐標文件，有了桿件的坐標信息，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。但是這種坐標文件中往往包含了數量龐大的坐標，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，而且無法保證坐標數據在輸入時的準確性，因為人的錯誤是難以避免的。

3Ds MAX是建筑模擬和表現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架結構的建模工具。通常的做法是利用外部文件導入模型。但源文件可能包含的面或點太多，導入3Ds MAX的時候因為面數太多而造成軟件運行緩慢，操作卡頓甚至軟件失去響應、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行MAXScript語句，類似于DOS命令窗口，以命令行的方式來執行。復雜一些的腳本也可采用自帶的腳本編輯器來實現，也可采用其他的編程軟件甚至記事本來完成。

利用MAXScript進行網架自動生成方法：

（1）坐標文件的獲取和整理

一般獲取到的坐標文件多為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。根據要生成的模型的要求，對坐標文件進行適當的處理。

對于網架桿件來說，每行必須包含桿件兩個端點的三維坐標，每個端點需要一個三維坐標數據，兩個端點則需要六組數據。

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，如果業主提供的坐標文件是用四邊形或其它多邊形來實現，則需要提供圍成該面的所有頂點的三維坐標。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，每組數據放在一行中。同時要注意分析坐標文件中坐標的單位，因為有些文件中的坐標采用的是毫米（如桿件坐標），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換。

程序將會把所有桿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，由于其數量龐大，生成的模型文件體積很大，而且因為其數量多，在視口中進行操作的時候會導致程序響應緩慢甚至死機。桿件也是因為其數量多，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，選擇對應的坐標文件，既可以生成網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架和屋面板的建模工作中。將原本不可能實現的任務在幾分鐘之內解決，為公司在投標活動的各項工作提供了有利的技術支撐，帶來了明顯的經濟效益和社會效益。