尹習(xí)雙，王樹平，劉 超，樊菊平

(中國水電顧問集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610072)

1 前 言

樓梯是建筑結(jié)構(gòu)物中最常見也是最基本的構(gòu)件之一，它起到連接高低兩個(gè)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(tái)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(shù)將達(dá)到好幾百個(gè)。這顯然用手工畫圖是不現(xiàn)實(shí)的，并且也不便于修改。所以為提高設(shè)計(jì)效率客觀上要求有一種快速的方法來建立樓梯模型。

2 設(shè)計(jì)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(duì)這種樓梯的結(jié)構(gòu)分析可得出如下共性：樓梯的踏步臺(tái)階尺寸均是一致的；一級(jí)樓梯是直線方向；樓梯端部平面平行于某個(gè)平面；較高的樓層里會(huì)有折返跑樓梯；一般布置到10步左右便會(huì)有一個(gè)轉(zhuǎn)坡臺(tái)?；谝陨瞎残詠矶ㄖ茦翘萑S模板。

然后，定義“Input”為當(dāng)前工作對(duì)象，在空間中任意作一條線段(line)，作一個(gè)與之垂直的平面(plane)，再作一個(gè)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(guān)聯(lián)關(guān)系，將以上三個(gè)幾何元素拷貝后再選擇性粘貼為僅要結(jié)果的粘貼，并將名稱依次更改為樓梯起步線(line)、樓梯端部對(duì)齊面(plane)、樓梯底部面(surface)，這樣就能保證這三個(gè)元素是各自獨(dú)立的線、面(見圖2)。

圖1 樓梯參數(shù)

圖2 樓梯的輸入條件

圖3 樓梯起步線

接下來，定義“Output”為當(dāng)前工作對(duì)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(gè)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(gè)點(diǎn)，作為樓梯截面的基準(zhǔn)點(diǎn)。再作一個(gè)通過這個(gè)點(diǎn)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(gè)臺(tái)階的草圖—樓梯截面,并用之前定義好的參數(shù)來約束這個(gè)截面(見圖4)。

圖4 樓梯截面

退出草圖編輯環(huán)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(gè)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(gè)臺(tái)階

定義“Output”為當(dāng)前工作對(duì)象，在Part design模塊中新建一個(gè)與樓梯起步線平行同時(shí)垂直于樓梯底部面的平面，重命名為轉(zhuǎn)坡臺(tái)截面基準(zhǔn)面。需要提醒的是，不要基于樓梯最后一個(gè)臺(tái)階建草圖，因?yàn)殡S著樓梯布置高度的不同最后一個(gè)臺(tái)階的位置會(huì)不同，也就會(huì)造成轉(zhuǎn)坡臺(tái)截面草圖找不到基準(zhǔn)面的情況發(fā)生。所以筆者建議，基于由參數(shù)來控制的平面-轉(zhuǎn)坡臺(tái)截面作為基準(zhǔn)面來作一個(gè)轉(zhuǎn)坡臺(tái)截面草圖(見圖8)。退出草圖后，將當(dāng)前工作對(duì)象更改到“PartBody”中，選擇這個(gè)轉(zhuǎn)坡臺(tái)截面草圖作個(gè)拉伸(Pad)，沿垂直方向拉伸，拉伸長度用參數(shù)表中“樓梯轉(zhuǎn)坡臺(tái)寬`”來控制(見圖9)。這樣樓梯的轉(zhuǎn)坡臺(tái)模型就做好了。

圖7 樓梯第N個(gè)臺(tái) 圖8 樓梯轉(zhuǎn)坡臺(tái)截面 圖9 樓梯轉(zhuǎn)坡臺(tái)

圖10 樓梯布置規(guī)則

3 結(jié)束語

圖11 樓梯UDF 輸入輸出信息

圖12 樓梯UDF發(fā)布的參數(shù)

圖13 樓梯UDF應(yīng)用

通過做一個(gè)簡單實(shí)用且具有典型代表性的構(gòu)件—樓梯的3D模板，一方面可以體現(xiàn)CATIA軟件在3D設(shè)計(jì)中參數(shù)化控制模型這一獨(dú)特特點(diǎn)的優(yōu)越性；另一方面也能用試驗(yàn)證明水工建筑物3D設(shè)計(jì)模板化是沒有問題的，軟件的強(qiáng)大功能完全可以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)也讓我們認(rèn)識(shí)到軟件本身的一些架構(gòu)型式和基本原理，可以根據(jù)這些認(rèn)識(shí)積累寶貴經(jīng)驗(yàn)，為將來建立更加復(fù)雜的構(gòu)件做了鋪墊。