楊鵬敏 剛芹果

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展,各類工程建設(shè)項(xiàng)目規(guī)模日益擴(kuò)大,同時(shí)適應(yīng)工程實(shí)際需要的各種新型的結(jié)構(gòu)形式也如雨后春筍般應(yīng)運(yùn)而生,網(wǎng)格結(jié)構(gòu)就是其中之一。近年來,網(wǎng)格結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展,施工過程中對技術(shù)要求也不斷提高,與此同時(shí)其直觀表現(xiàn)也越來越受重視,施工過程分析已成為結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分,接著也便有了虛擬技術(shù),它能夠?qū)⒄麄€(gè)施工過程直觀地呈現(xiàn)出來,使人們更清楚地了解建筑的構(gòu)造及其建造過程。對于虛擬技術(shù)涉及的模擬軟件,有人應(yīng)用Adams進(jìn)行施工過程模擬,并演示出一定的動畫效果,而在本文中應(yīng)用的是3DSMAX,它是一款功能很強(qiáng)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(yè),所以本文采用3DSMAX進(jìn)行施工過程模擬,直觀地展現(xiàn)了網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的建造過程。

1 施工模擬過程

虛擬施工技術(shù)是通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)仿真等技術(shù)對實(shí)際施工過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬和分析,達(dá)到對施工過程的事前控制和動態(tài)管理,以優(yōu)化施工方案和風(fēng)險(xiǎn)控制,本文中將網(wǎng)格結(jié)構(gòu)施工過程應(yīng)用3DSMAX進(jìn)行了模擬,通過動畫模擬的形式,展現(xiàn)了網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的建造過程。

具體的動畫模擬過程就要依據(jù)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的安裝方案。網(wǎng)格結(jié)構(gòu)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(nèi)懸挑和外懸挑兩種。

施工過程模擬的具體實(shí)現(xiàn)過程:首先要對網(wǎng)格結(jié)構(gòu)建造過程進(jìn)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(gòu)件建模,進(jìn)行整個(gè)構(gòu)造的繪制;建模完成后,按施工搭建順序?qū)?gòu)件依次進(jìn)行分組,并對其進(jìn)行動畫播放設(shè)置;最后,進(jìn)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(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為例,進(jìn)行了施工過程模擬,采用的施工方法是內(nèi)懸挑。所遇問題及處理:由于本算例中環(huán)向桿件的布置在整體上不是簡單的遞進(jìn)規(guī)律,所以在此桿件由手工依次繪制,未進(jìn)行腳本編程,并且由于手工繪制量大,所以對內(nèi)層幾圈進(jìn)行了建模,達(dá)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(jìn)行安排,即模擬網(wǎng)殼施工建造的過程、經(jīng)過幾次的方法查找及嘗試,最終通過桿件的顯隱性的設(shè)定得以解決。以下為具體制作過程。

2.1 網(wǎng)殼繪制

繪制單層:1)確定網(wǎng)殼每圈連接點(diǎn)的位置;2)繪制一個(gè)點(diǎn)(即一個(gè)相應(yīng)直徑的圓球),再陣列出一圈;3)繪制該圈連接點(diǎn)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(shí),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(yīng)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(biāo)確定桿件位置,再進(jìn)行手工旋轉(zhuǎn)達(dá)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(wǎng)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(shè)為0,確定。打開時(shí)間配置,調(diào)節(jié)每秒播放幀數(shù)為12幀,共設(shè)置 360幀,播放時(shí)間為30 s。在以后動畫制作時(shí),將設(shè)置為每4幀出現(xiàn)1組桿件,每秒播放3組桿件。打開曲線編輯器,依次設(shè)置各組可見性,如第1組,在第3幀時(shí),可見性小于0,在第4幀時(shí),可見性大于1。第2組,在第7幀時(shí),可見性小于0,在第8幀時(shí),可見性大于1,依次類推,第85組,在第339幀時(shí),可見性小于0,在第340幀時(shí),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(jié)語

本文以某網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的施工過程模擬為例,使人們能夠更直觀地了解網(wǎng)格結(jié)構(gòu)建造搭接過程及其外觀細(xì)節(jié)。模擬施工動畫可以使復(fù)雜的施工場景直接呈現(xiàn)出來,使整個(gè)施工過程可視化,提前為施工方案的制定提供參考,優(yōu)化施工。通過本文,使人們更加了解網(wǎng)格結(jié)構(gòu),了解其施工過程,同時(shí)為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)施工方案的確定,以及施工方案的優(yōu)化、改進(jìn)在一定程度上提供參考。

[1]黃心淵.3DSMAX高級編程:使用腳本制作動畫[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.

[2]羅永峰.建筑鋼結(jié)構(gòu)施工力學(xué)原理[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.

[3]李 旭.水工結(jié)構(gòu)工程與三維可視化技術(shù)[J].山西建筑,2009,35(1):367-368.

[4]JGJ 7-91,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范[S].