基于CATIA的三维模板——楼梯UDF介绍

尹习双，王树平，刘 超，樊菊平

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川 成都 610072)

1 前 言

楼梯是建筑结构物中最常见也是最基本的构件之一，它起到连接高低两个平面的纽带作用。从功能上分，有板式和梁式；从外观上分，有直线型和曲线型。楼梯的台阶踏步宽度在250～320mm之间，踏步高度在180～350mm。一般水工建筑物的高度都是好几十米甚至上百米，从顶部连接到底部的楼梯数将达到好几百个。这显然用手工画图是不现实的，并且也不便于修改。所以为提高设计效率客观上要求有一种快速的方法来建立楼梯模型。

2 设计流程

水工建筑物中最常见的是梁式直线性楼梯，所以本文主要叙述如何建立梁式直线性楼梯。通过对这种楼梯的结构分析可得出如下共性：楼梯的踏步台阶尺寸均是一致的；一级楼梯是直线方向；楼梯端部平面平行于某个平面；较高的楼层里会有折返跑楼梯；一般布置到10步左右便会有一个转坡台。基于以上共性来定制楼梯三维模板。

然后，定义“Input”为当前工作对象，在空间中任意作一条线段(line)，作一个与之垂直的平面(plane)，再作一个与线段平行而与平面垂直的面(surface)。为了避免输入元素承接其它关联关系，将以上三个几何元素拷贝后再选择性粘贴为仅要结果的粘贴，并将名称依次更改为楼梯起步线(line)、楼梯端部对齐面(plane)、楼梯底部面(surface)，这样就能保证这三个元素是各自独立的线、面(见图2)。

图1 楼梯参数

图2 楼梯的输入条件

图3 楼梯起步线

接下来，定义“Output”为当前工作对象，引用模板库中名叫“Oriented Line”UDF文件，选择楼梯起步线(line)，将其成为一个矢量线，并将其名称更改为 “Oriented Line.楼梯起步线”，见图3。

基于这根方向线，在其上新建一个点，作为楼梯截面的基准点。再作一个通过这个点并与直线相垂直的面，命名为“楼梯截面所在面”，基于该面作楼梯一个台阶的草图—楼梯截面,并用之前定义好的参数来约束这个截面(见图4)。

图4 楼梯截面

退出草图编辑环境，再次引用模板库中名叫“Oriented Line”UDF文件，选择楼梯截面草图中的下斜线，将其成为一个矢量线，其名称更改为 “Oriented Line.楼梯走向”(见图5)。

图5 楼梯走向

图6 楼梯第一个台阶

定义“Output”为当前工作对象，在Part design模块中新建一个与楼梯起步线平行同时垂直于楼梯底部面的平面，重命名为转坡台截面基准面。需要提醒的是，不要基于楼梯最后一个台阶建草图，因为随着楼梯布置高度的不同最后一个台阶的位置会不同，也就会造成转坡台截面草图找不到基准面的情况发生。所以笔者建议，基于由参数来控制的平面-转坡台截面作为基准面来作一个转坡台截面草图(见图8)。退出草图后，将当前工作对象更改到“PartBody”中，选择这个转坡台截面草图作个拉伸(Pad)，沿垂直方向拉伸，拉伸长度用参数表中“楼梯转坡台宽`”来控制(见图9)。这样楼梯的转坡台模型就做好了。

图7 楼梯第N个台 图8 楼梯转坡台截面 图9 楼梯转坡台

图10 楼梯布置规则

3 结束语

图11 楼梯UDF 输入输出信息

图12 楼梯UDF发布的参数

图13 楼梯UDF应用

通过做一个简单实用且具有典型代表性的构件—楼梯的3D模板，一方面可以体现CATIA软件在3D设计中参数化控制模型这一独特特点的优越性；另一方面也能用试验证明水工建筑物3D设计模板化是没有问题的，软件的强大功能完全可以实现。同时也让我们认识到软件本身的一些架构型式和基本原理，可以根据这些认识积累宝贵经验，为将来建立更加复杂的构件做了铺垫。