王淑紅，寸江峰

(陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安　710018)

復(fù)合式制圖是一種將建筑師的場景表現(xiàn)、設(shè)計方案及理念構(gòu)思等各種內(nèi)容整合在一起，通過多種形式滿足設(shè)計師需要的一種建筑制圖方式，可以從多個角度傳達出設(shè)計師的信息。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機輔助設(shè)計為復(fù)合式制圖中的信息采集、存儲、整理、發(fā)現(xiàn)、選擇等提供了有力的支撐。

在信息技術(shù)時代，建筑圖的繪制除了作為技術(shù)資料之外，其更為重要的作用是一種具有片段性的圖紙，因此，需要搭建出一個平臺，形成溝通設(shè)計媒介，同時貫徹更加先進的建筑設(shè)計理念，并將這種理念有條理的傳達給觀眾，使建筑從一個抽象的概念成為一個實際的建造成果、作品，完整的呈現(xiàn)出建筑的概念和形態(tài)。

1　應(yīng)用于復(fù)合式制圖的計算機制圖軟件及作用

1.1　軟件

當前應(yīng)用在建筑復(fù)合式制圖中的軟件主要包括AutoCAD、Sketch Up、3DS max、Photoshop、BIM等，這些軟件可以幫助設(shè)計師進行輔助設(shè)計，在計算機上形成模擬模型，實現(xiàn)模型的分析、比較、修改等，達到展示與傳達信息的作用。

1.2　作用

AutoCAD：該軟件的應(yīng)用極大的促進了設(shè)計信息的流動，促進了設(shè)計人員同受眾之間的交流[1-2]。

SketchUp：該軟件是專門針對配合設(shè)計過程而設(shè)計的，建筑各個設(shè)計階段的要求都可以通過該軟件滿足，建筑師可以通過它實現(xiàn)設(shè)計的模型的直觀構(gòu)思和比較[3-4]。

3DS Max：一種功能非常齊全的三維建模效果圖處理軟件，可以實現(xiàn)建筑的建模、光影處理、材質(zhì)、動畫、渲染等，操作迅速、快捷，可以多角度展示設(shè)計作品的效果，作品表現(xiàn)形式包括靜態(tài)形式和動畫形式兩種，為計算機輔助復(fù)合式動態(tài)制圖的展現(xiàn)提供了可能[5-6]。

“PS”(Photoshop)：是一種功能非常強大的圖像后期處理軟件，通過該軟件可以實現(xiàn)建筑圖像的深層次的修改和完善，調(diào)節(jié)圖像的處理顏色的飽和度、明度、對比度及圖像的色彩等。

BIM可以實現(xiàn)建筑的能量、防火安全、規(guī)范檢驗等分析，使建筑師的大部分時間放于設(shè)計上，可以在任意階段生成建筑需要的文檔、圖紙等，降低了繪制中的錯誤，還可以自由展示生成的三維模型，節(jié)省建筑設(shè)計中的成本[7-8]。

2　AutoCAD和3DS Max在復(fù)合制圖中的應(yīng)用分析

2.1　建筑矢量圖

在AutoCAD中，繪制建筑立面圖的常見步驟：設(shè)置繪圖環(huán)境；繪制定位軸線、外墻的輪廓線、地坪線、各層的樓面線；繪制外墻面構(gòu)件輪廓線；各種建筑構(gòu)配件的可見輪廓；繪制建筑物細部，例如門窗、陽臺、雨水管等；添加尺寸標注；添加圖框、標題欄，并填寫標題。設(shè)置圖形單位和繪圖邊界，設(shè)置圖層打開“圖層特性管理器”對話框，在該對話框中單擊“新建圖層”按鈕，為隔墻創(chuàng)建一個圖層，然后在列表區(qū)的動態(tài)文本框中輸入“隔墻”，最后單擊“確定”按鈕完成“隔墻”圖層的設(shè)置。采用同樣的方法，依次創(chuàng)建“窗”、“門”、“陽臺”、“圖框”、“輪廓線、地坪線”等圖層，得到建筑線框圖。

2.2　建立三維模型

在將建筑線框圖導(dǎo)入之前，需要設(shè)置3DMax單位參數(shù)，使其系統(tǒng)單位比例和顯示單位比例相一致，單位全部設(shè)置為毫米。然后將模型圖.DWG文件直接導(dǎo)入到3DMax中，導(dǎo)入時，需要在“層”選項中導(dǎo)入需要的3DMax中的層級，過濾掉不需要的CAD中的標注層、輔助線等，除了幾何體選項中的“焊接”之外，其他選項不需要改動。導(dǎo)入3DMax后，需要對圖形進行重新設(shè)置，第一，重組全部圖形并將其旋轉(zhuǎn)至合適的位置，達到與視圖平行一致的效果，便于圖形的編輯和建模；第二，運用矩形和畫樣條線等操作，選擇擠出功能實現(xiàn)線條的拉伸，對裝飾物、門窗等進行建模，建好之后將附件合并到主體建筑物的模型中，然后進行紋理映射。紋理映射有三種方法：轉(zhuǎn)換每個表面為每表面一個紋理，重新使用已存在的紋理，投影所有選擇的幾何圖形到一個紋理。如<轉(zhuǎn)換每個表面為每表面一個紋理>：選擇工具菜單下的 <網(wǎng)格映射紋理>出現(xiàn)如下對話框， 紋理生成之后，用紋理替換目標幾何圖形，修改，最后渲染輸出效果圖，見圖1[9]。一個網(wǎng)格面被轉(zhuǎn)化成紋理貼圖后,系統(tǒng)會生成一個相應(yīng)的紋理貼圖被保存在指定或是默認的路徑中，同時在材質(zhì)面板中也生成一個相應(yīng)的材質(zhì)，可以通過調(diào)整這個材質(zhì)改變它的屬性。

圖1　基于AutoCAD和3DMax建立的某大樓三維模型

3　SketchUp在復(fù)合制圖中的應(yīng)用分析

建筑物采用SketchUp制圖，通常先獲取建筑物的輪廓，將建筑輪廓構(gòu)成封閉的面，根據(jù)具體參數(shù)將面拖拽成三維的體，修改模型細節(jié)，細化模型結(jié)構(gòu)，最后模型貼圖，賦予建筑物模型紋理信息。

1)獲取建筑物輪廓

使用SketchUp軟件進行復(fù)合制圖中，需要首先獲取建筑物輪廓，有兩種方法：一是，以建筑物的正射影像圖為參考依據(jù)，采用該軟件中的繪圖工具實現(xiàn)建筑物輪廓圖的繪制并自動閉合形成建筑物平面，得到的輪廓要和影像圖相符合。二是，導(dǎo)入CAD 繪制的建筑物矢量圖，這樣也可以得到建筑物的輪廓圖。

2)創(chuàng)建初始模型

初始模型的創(chuàng)建主要是對屋頂和墻體進行建模，以第一步獲得的建筑物輪廓為準。屋頂：通過“直線”工具，沿著兩條屋檐繪制相交的兩條射線，繪制完成后，通過“選擇”工具選擇沒用的短線后delete鍵刪除，繪制出屋頂?shù)慕?，通過“環(huán)繞觀察”工具旋轉(zhuǎn)到另外一面，同樣的方法繪制出另一個屋頂?shù)慕?，通過“直線”工具連接兩個屋頂?shù)慕?，選中無用的兩條線段，將其刪除，這樣屋頂?shù)臉邮交窘ê?。墻體：利用SketchUp中的推拉工具拉升可以生成準確墻體。各個組件設(shè)計好之后進行拼接，得到初始模型。

3)細化模型結(jié)構(gòu)

第二部模型設(shè)計好之后，還要對模型進行細化，體現(xiàn)出建筑物中的各個細節(jié)，比如添加門窗、樓梯等組件。

4)模型貼圖

模型貼圖就是對建筑物的頂部和側(cè)面進行紋理貼圖，貼圖之前，需要首先實現(xiàn)原始圖片的適當處理，去除其中的不相關(guān)的元素，獲得清晰的紋理圖像，在 SketchUp 中，可以對實際的紋理圖像進行導(dǎo)入。SketchUp建筑制圖見圖2。

圖2　SketchUp建筑制圖

4　BIM軟件在復(fù)合制圖中的應(yīng)用

BIM軟件平臺的配套軟件為Revit Structure、Robot Structure Analysis、 Affinity 軟件、Rhino 軟件等，結(jié)構(gòu)分析中也有 Robot Structural 的突出表現(xiàn)[9-12]。

通過Revit Structure可以實現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計、協(xié)同工作及三維檢查碰撞等，降低設(shè)計成本，提高設(shè)計效率。Robot Structure Analysis通過非線性計算、網(wǎng)格自動劃分等實現(xiàn)復(fù)雜模型的計算等。基于 BIM 平臺的建筑工程設(shè)計流程，見圖3。

圖3　基于BIM平臺的建筑工程設(shè)計流程

4.1　方案階段

建筑方案階段主要側(cè)重于建筑的主體格局和外形的藝術(shù)設(shè)計，主要是建筑師分析建筑的主體布局，確定建筑設(shè)計復(fù)合式制圖的方案。

4.2　初步設(shè)計階段

初步設(shè)計階段包括加載BIM建筑模型、布置受力構(gòu)件、檢查模型并導(dǎo)入有限元分析軟件三個方面。

加載BIM建筑模型主要通過核心的建模軟件Revit，將建筑方案設(shè)計的CAD文件導(dǎo)入到結(jié)構(gòu)樣板中。

BIM 模型通過結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件，梁、結(jié)構(gòu)柱、結(jié)構(gòu)板等為基本元素來進行結(jié)構(gòu)模型的創(chuàng)建。建?；静襟E如下：選擇結(jié)構(gòu)樣板文件；鏈接建筑專業(yè) BIM 模型；創(chuàng)建軸網(wǎng)；創(chuàng)建標高；選擇合適族樣板文件并制作相關(guān)構(gòu)件族； 布置混凝土柱； 布置梁；創(chuàng)建混凝土樓結(jié)構(gòu)板；檢查模型。

布置受力構(gòu)件主要建筑師根據(jù)設(shè)計的初級模型布置豎向抗側(cè)力構(gòu)件、水平構(gòu)件、承重構(gòu)件，以建筑模型作為參照進行建筑構(gòu)件和結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的碰撞檢測，降低沖突的發(fā)生。BIM平臺中避免沖突的方法有兩種：一是多個窗口同時顯示布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件，結(jié)果實時顯示在三維模型中，及時發(fā)現(xiàn)并避免。二是通過BIM平臺碰撞檢測軟件，檢測碰撞沖突[13]。

檢查模型并導(dǎo)入有限元分析軟件，是在BIM核心建模軟件中完成建筑模型之后，合理選擇結(jié)構(gòu)有限元計算軟件實現(xiàn)試算，結(jié)構(gòu)有限元分析軟件應(yīng)基于以下幾點：一是，具有與 BIM核心建模軟件對應(yīng)的數(shù)據(jù)交換接口，結(jié)構(gòu)模型中的邊界約束條件、載荷工況及幾何尺寸等可以轉(zhuǎn)換成有限元軟件中的分析數(shù)據(jù)，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中結(jié)構(gòu)分析的效率。二是，軟件將計算調(diào)整后的模型反應(yīng)到BIM 核心建模軟件中，實現(xiàn)原始模型的更新和修改。

4.3　施工圖階段

施工圖階最終的成果文件是完成滿足設(shè)備材料采購、非標準設(shè)備制作和施工要求的建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備各專業(yè)的圈套圖紙。

施工圖階段主要是將獲得的最終模型反映到二維圖紙中，整理施工圖之前還需要綜合各種的水暖電、結(jié)構(gòu)及建筑要求，對獲得建筑模型進一步深化[14]。復(fù)雜吊裝環(huán)節(jié)的施工模擬可以通過剛結(jié)構(gòu)和裝配式建筑完成。施工圖階段最終的成果文件是一套專業(yè)的復(fù)合式制圖圖紙。

BIM 核心建模軟件 Revit Architecture 軟件和 Revit Structure 軟件可以實現(xiàn)建筑模型的參數(shù)化設(shè)計，結(jié)構(gòu)模型制圖完成之后可以轉(zhuǎn)變成平面的施工圖，且如果后期需要對圖紙進行修改，只需直接修改Revit 項目瀏覽器的施工圖或者是三維模型，其他視圖相應(yīng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件也會隨之相應(yīng)修改。

5　結(jié)　語

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，會出現(xiàn)更多的功能更加完善的建筑制圖軟件應(yīng)用在復(fù)合式制圖中，未來的復(fù)合式制圖將逐漸形成規(guī)劃、設(shè)計、施工、運維一體化發(fā)展，還有可能與3D 打印技術(shù)的結(jié)合更加緊密，期望這些軟件都可以顯著提高建筑設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量的提高。