利用坐标文件自动生成大跨度网架及屋面

邓韬

摘要：大型公共建筑，比如航站楼，经常采用大跨度、异形屋面设计。建筑施工企业在投标和施工过程中经常需要建立建筑、结构等的模型，利用模型进行施工进度、施工工序等的模拟和安排。但大型公建建筑网架和屋面因其设计，导致模型很难建立。如何准确、快速的建立网架和屋面的施工模型是当前施工企业面临的一个大问题。利用坐标文件自动生成大跨度网架及屋面的技术，将大大节省建模时间，提高工作效率，为企业带来更好的效益。

关键词：坐标，网架，屋面，3DsMax，脚本，MaxScripts

中图分类号：TU356文献标识码：A文章编号：1674-3024（2017）01-164-02

前言

我国经济发展进入了“高效率、低成本、可持续”的新经济常态时期，以高科技产业为基础，以先进文化、高资本、高科技以及产业经济一体化的新型经济形态正逐步成为我国经济发展的主流。新的经济模式会引起生活方式的转变，也会影响未来大型公共建筑的设计模式。以机场航站楼为例，近十多年来，全国各地建成了大批大型机场航站楼。机场航站楼代表着所在城市和地区的形象，在公众心目中有着特殊的地位。

航站楼作为功能复杂、设施完善、技术先进的重要建筑，它在建筑新材料、新结构和新技术应用方面、以及在设计理念和风格流派方面多起着标志性建筑主导作用。航站楼通常采用钢和玻璃作为主要的建筑材料，建筑造型趋于简洁、流畅和通透，以强调其可识别性及其机场建筑特性。大面积采用透明玻璃幕墙和异形屋面结构成为航站楼所常用的建筑设计符号。

因为其屋面造型多采用曲面异形结构，导致屋面网架结构也异常复杂。航站楼规模庞大，钢制杆件的数量也巨大。设计院设计的模型通常采用专用软件建模，如3D3S、sfcad等，模型一般不会给投标、施工单位提供。但是在通常的投标和施工过程中，往往需要网架和屋面的模型。解决此矛盾的方法是通过各种关系找人要模型，但是要出来的模型往往不能直接使用。另外的情况就是设计单位或业主提供了杆件的坐标文件，有了杆件的坐标信息，理论上是可以用手动的方式将所有杆件精确定位，重新建模。但是这种坐标文件中往往包含了数量庞大的坐标，用手动的方式是无法全部建出的，即便可行，也是需要大量的人力和物力，而且无法保证坐标数据在输入时的准确性，因为人的错误是难以避免的。

3Ds MAX是建筑模拟和表现常用的一款三维软件，具有强大的三维建模能力。但是软件本身并不提供這种网架结构的建模工具。通常的做法是利用外部文件导入模型。但源文件可能包含的面或点太多，导入3Ds MAX的时候因为面数太多而造成软件运行缓慢，操作卡顿甚至软件失去响应、报错退出等问题。

3Ds MAX的强大不仅在于其建模的能力，这款软件本身也提供了一个脚本开发语言：MAXScript。简单的脚本编写可以直接通过自带的脚本侦听器实时执行MAXScript语句，类似于DOS命令窗口，以命令行的方式来执行。复杂一些的脚本也可采用自带的脚本编辑器来实现，也可采用其他的编程软件甚至记事本来完成。

利用MAXScript进行网架自动生成方法：

（1）坐标文件的获取和整理

一般获取到的坐标文件多为Excel或CSV文本格式，其中包含了基本的点的三维坐标信息，同时也包含了一些对我们生成模型暂时无用的信息。根据要生成的模型的要求，对坐标文件进行适当的处理。

对于网架杆件来说，每行必须包含杆件两个端点的三维坐标，每个端点需要一个三维坐标数据，两个端点则需要六组数据。

对于屋面来说，因为采用三角面的形式来进行屋面的组建，所以最小的屋面单元一般为三角面，如果业主提供的坐标文件是用四边形或其它多边形来实现，则需要提供围成该面的所有顶点的三维坐标。本方法中采用的是三角面的形式。

保存的格式采用逗号分隔的CSV格式文件，每组数据放在一行中。同时要注意分析坐标文件中坐标的单位，因为有些文件中的坐标采用的是毫米（如杆件坐标），有些采用的是米（如屋面板）。在后面的脚本编写过程中要注意这点，进行单位的换算。Max中是有单位的概念的，如果与MAX文件单位不一致，或者修改MAX的单位，或者在脚本中进行转换。

程序将会把所有杆件或屋面视为一个物体，这是因为如果每个杆件或屋面单元单独生成一个物体的话，由于其数量庞大，生成的模型文件体积很大，而且因为其数量多，在视口中进行操作的时候会导致程序响应缓慢甚至死机。杆件也是因为其数量多，如果用实体的方式表示，每根杆件需要至少6个面才能平滑显示，实体显示面的数量也会激增。一般情况下，不需要使用实体显示。确实需要使用实体显示的，可以分片，在不同的文件中单独操作。

在3ds Max中运行以上两个脚本，选择对应的坐标文件，既可以生成网架和屋面的整体模型。本论文中的成果成功用于我公司在海外某机场航站楼的屋面网架和屋面板的建模工作中。将原本不可能实现的任务在几分钟之内解决，为公司在投标活动的各项工作提供了有利的技术支撑，带来了明显的经济效益和社会效益。