劉兼唐,顧睿峰,鄧經(jīng)樞, 張 遙

(南京航空航天大學(xué),江蘇南京,210016)

0 引言

在高校圖書管理、人事管理、財(cái)務(wù)管理等常規(guī)性管理中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已相對(duì)成熟。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的深入發(fā)展和應(yīng)用，計(jì)算機(jī)不僅可以起到代替手工勞動(dòng)、便于海量存儲(chǔ)與檢索的作用，還可以提高具體業(yè)務(wù)管理工作的質(zhì)量。以高校規(guī)劃為例， SPSS可有助于事業(yè)規(guī)劃的數(shù)據(jù)分析與輔助決策，CATIA、3DMAX、openGL可有助于校園規(guī)劃的視景效果展示及建筑布局，本文通過(guò)應(yīng)用CATIA進(jìn)行校園規(guī)劃建筑三維造型的構(gòu)造，說(shuō)明計(jì)算機(jī)技術(shù)在高校規(guī)劃中的具體應(yīng)用。

CATIA 是法國(guó)Dassauh System 公司開發(fā)的CAD／CAE／CAM一體化軟件，是一個(gè)三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，能在設(shè)計(jì)階段直接產(chǎn)生產(chǎn)品的數(shù)字模型。該軟件強(qiáng)大的數(shù)字化三維造型功能，可以大大提高校園規(guī)劃的科學(xué)化水平。

1 草圖設(shè)計(jì)與建筑體量的控制

草圖設(shè)計(jì)可以利用Sketcher 模塊實(shí)現(xiàn)，在選取繪圖平面、確定坐標(biāo)后，通過(guò)繪制參數(shù)化輪廓曲線構(gòu)成平面草圖。

以規(guī)劃建設(shè)一座大學(xué)生藝術(shù)中心為例，最能反映建筑物平面結(jié)構(gòu)的應(yīng)該是俯視圖，因而選擇xy平面為基準(zhǔn)平面繪制俯視圖。藝術(shù)中心結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，主要是受制于東南西北四個(gè)部分的約束參數(shù)，這些參數(shù)當(dāng)中，一類是直接與圖形直接關(guān)聯(lián)的參數(shù)點(diǎn)，例如規(guī)劃控制點(diǎn)，規(guī)劃邊界控制線等等，一類是間接約束參數(shù)，如與建筑體量相關(guān)的單層平面面積等。如果僅僅考慮規(guī)劃點(diǎn)、線約束參數(shù)，可以在CATIA中直接輸入?yún)?shù)，但是要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的參數(shù)約束，就需要借助CATIA設(shè)計(jì)表進(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在Microsoft Exce1支持下，利用CATIA設(shè)計(jì)表可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)外部參數(shù)數(shù)據(jù)控制幾何形狀，即可以從外部已經(jīng)存在的Excel中導(dǎo)人數(shù)據(jù)，并應(yīng)用在CATIA中。具體實(shí)現(xiàn)方法是，首先，將校園總體規(guī)劃中各種控制規(guī)劃點(diǎn)、線的約束參數(shù)，關(guān)鍵尺寸特征參數(shù)，以及面積控制數(shù)等組成外部變量，以表格的形式保存在Excel文件或列表文本文件中；然后，確立參數(shù)之間的計(jì)算關(guān)系，主要是邊線控制點(diǎn)參數(shù)與面積控制參數(shù)之間的關(guān)系，進(jìn)而建立表格中與設(shè)計(jì)尺寸有關(guān)的關(guān)鍵參數(shù)與設(shè)計(jì)模型特征參數(shù)的正確對(duì)應(yīng)關(guān)系；最后，繪制輪廓線，形成主體草圖（如圖1）。這樣，就可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)調(diào)整關(guān)聯(lián)的外部參數(shù)驅(qū)動(dòng)幾何模型，同時(shí)實(shí)現(xiàn)控制建筑體量的效果。

圖1 建筑物主體草圖

2 主體造型生成與校園景觀呈現(xiàn)

具有完整的幾何信息的主體造型的生成一般有兩種模式：一種是以立方體、圓柱體、球體、錐體和環(huán)狀體等基本形狀體素疊加生成復(fù)雜形體，一種是以草圖為基礎(chǔ)建立基本特征后，通過(guò)“挖”的方式創(chuàng)建復(fù)雜形體，第二種方式是CATIA的主流應(yīng)用方式。

首先，基于上述草圖特征，可以通過(guò)“拉伸”的方法創(chuàng)建初步造型主體（如圖2），選擇俯視圖作為基準(zhǔn)平面的優(yōu)點(diǎn)在于， “z軸”拉伸方向的深度尺寸即為建筑的高度。

圖2 建筑物主體拉伸

然后，根據(jù)設(shè)計(jì)人員對(duì)外形結(jié)構(gòu)的理解與把握，用“凹槽”命令進(jìn)行修型，選取所需的草圖截面所附著的平面作為草圖基準(zhǔn)面，定義基準(zhǔn)面的法線方向?yàn)橥虏鄯较?，逐個(gè)挖除，最終形成有相對(duì)完整的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主體造型（如圖3）。這種造型可以給人以立體的直觀感受，便于設(shè)計(jì)人員判斷造型風(fēng)格與校園整體文化氛圍的融合度，也還可以方便地對(duì)造型進(jìn)行調(diào)整。

圖3 建筑物結(jié)構(gòu)造型

3 實(shí)體造型完善與設(shè)計(jì)要點(diǎn)表達(dá)

主體通過(guò)部分挖除成型后，整個(gè)樓的結(jié)構(gòu)基本呈現(xiàn)，但是對(duì)于規(guī)劃來(lái)說(shuō)，有更加詳細(xì)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)對(duì)于后期建筑設(shè)計(jì)非常重要，比如附結(jié)構(gòu)、樓梯、柱子、伸出墻、框架、玻璃等等，通過(guò)傳統(tǒng)的文字表達(dá)的方式往往難以完全體現(xiàn)規(guī)劃者的用途需求和實(shí)際構(gòu)思，這就需要CATIA強(qiáng)大的細(xì)節(jié)處理功能來(lái)實(shí)現(xiàn)一目了然的效果。

仍以規(guī)劃建設(shè)的大學(xué)生藝術(shù)中心為例，主體結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜，但每個(gè)部分都是由簡(jiǎn)單幾何體復(fù)合，但是一些重要的結(jié)構(gòu)，不是簡(jiǎn)單疊加可以實(shí)現(xiàn)的。玻璃幕墻是藝術(shù)中心獨(dú)特之處，屬于實(shí)體設(shè)計(jì)中較為復(fù)雜的部分，其構(gòu)造就需要視情況選用不同的操作。首先，要選取與玻璃幕墻相連的天花板為草圖基準(zhǔn)面，在草繪工作臺(tái)中，用圓弧命令畫出沒(méi)有斜度的玻璃幕墻的頂視投影圖；然后，分兩種情況：（1）若玻璃幕墻設(shè)計(jì)為規(guī)則曲面，則可以選取與玻璃幕墻相連的天花板為中性元素，對(duì)無(wú)斜度玻璃幕墻圓弧面進(jìn)行常量拔模，自定義角度完成創(chuàng)建玻璃幕墻；（2）若玻璃幕墻設(shè)計(jì)為非規(guī)則曲面，則不能使用常用的“零件設(shè)計(jì)”工作臺(tái)，而要轉(zhuǎn)換到“創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì)”工作臺(tái)，進(jìn)入草繪工作臺(tái)，在該面上繪制有斜度的玻璃幕墻的側(cè)面投影曲線，以玻璃幕墻相連的一個(gè)側(cè)面為草圖基準(zhǔn)，定義沒(méi)有斜度的玻璃幕墻圓弧面的中心軸為旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)完成曲面的建立，定義上述旋轉(zhuǎn)曲面分隔開的無(wú)斜度玻璃幕墻旋轉(zhuǎn)體為被切除的元素，定義旋轉(zhuǎn)曲面為切除元素，進(jìn)行分割，得到有斜度的玻璃幕墻（如圖4）。

圖4 玻璃幕墻成型

通過(guò)上述示例可以看出，將CATIA應(yīng)用到高校規(guī)劃中是完全可行的。它將規(guī)劃中的建筑坐標(biāo)點(diǎn)控制、體量測(cè)算與建筑造型設(shè)計(jì)緊密聯(lián)動(dòng)起來(lái)，提高了規(guī)劃建筑在多約束條件下的可行性。三維實(shí)體造型的呈現(xiàn)，方便外觀評(píng)審，并且能夠靈活方便地進(jìn)行修改，縮短了從規(guī)劃構(gòu)想、到規(guī)劃呈現(xiàn)到實(shí)施階段的周期，減少了工作量，提高了工作效率。由此拓展到高校管理工作，還有很多方面可以而且應(yīng)該利用計(jì)算機(jī)的新技術(shù)，提升工作質(zhì)量。

[1]施建.關(guān)于計(jì)算機(jī)在高校管理中的應(yīng)用[J].交通高教研究,1999(1).

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