潘勇

摘要：随着我国幕墙行业的日趋成熟以及人们对建筑美学的不断追求，社会对幕墙行业提出了更高的要求，各类异形形式的幕墙也不断涌现。而异形形式的幕墙在设计时要采取三维空间建模、定位等措施。本文主要以工程案例对幕墙设计时的三维空间建模定位进行探讨。

关键词：幕墙设计；三维空间；建模

前言

幕墙行业的发展速度很快，之前的二维变为三维，三维空间可以表达出构件位置关系及厚度。在建立实体模型时，特别是异形幕墙的尺寸不大相同，但其构造的规律是一样的，可以按照已有的规律以及某一定值为基准进行建模。

某工程表皮模型以主鋼结构中心线为基准，开洞部分与钢结构中心线的距离不一致，采取拉伸、偏移、修剪等步骤，得到三维空间实体模型（如图1、图2）。

另外一个公共项目表皮模型以幕墙工程钢龙骨中心线为基准，外层铝板与钢龙骨中心线距离为180mm，采取偏移、拉伸、切割、修剪等步骤，得到三维空间实体模型（如图3、图4）。

一、插件在三维空间建模中的应用

一个异形建筑往往由很多个不同、但有相似规律的单元组成，每个单元均需独立建模。如果每个独立的单元均由手动建模，将会耗费大量的时间。由于每个单元的建模规律相似，这为编写插件程序提供了前提条件，插件程序只需要手动输入建模的控制数据，其余相同规律组成的相同步骤由插件程序自动完成。

（一）插件程序的编写

插件程序由专业的程序编写人员根据设计意图及各个控制条件之间的相互关系，通过使用大量的DLL文件（动态链接库）源码，程序可以实现模块化，由相对独立的组件组成。因为模块是彼此独立的，模块只在相应的功能被请求时才加载，所以可以更为容易地将更新应用于各个模块，而不会影响该程序的其他部分，为局部修改插件提供了便利（如图5、图6）。

（二）插件程序的加载

由于插件程序采用的是DLL文件独立的模块形式，加载插件时可方便选择不同功能要求的插件程序。步骤：工具—选项—插件程序，点击“安装”，选择路径下的插件程序，点击“确定”，插件将出现在工具栏中（如图7、图8）。

（三）插件程序的使用

插件程序加载成功后将会以命令的形式出现在工具栏中，插件命令可根据实际需要按规律或按区域灵活设置。一个插件命令可包括很多建模步骤，在命令执行过程中，只需要输入必要的控制数据，其余步骤均有程序自行完成。

上述步骤是已翻译后命令程序建模过程。本命令要求选择一个单元分格原始模型，按照一定规律分割成16块带折边的三角形铝板。

建模原理如下：“选择单元分格原始模型（面）—找到此面的中心点—以各边中点连接成8个三角平面—三角平面各个边偏移相应距离（铝板缝隙）—分别以8个面一边的中点连接三角形顶点，分割成16个三角平面—三角平面中间边偏移相应距离—16个三角平面的每个边拉伸一定的高度得出铝板折边。”

插件命令步骤如下：“选择金属铝板面：—输入缝隙宽度：—竖边面的高度：”共3步，只需每步输入控制数据即可快速得到16块带折边的三角形铝板模型（如图9、图10）。

手动建模全过程需10～15分钟，采用插件命令建模，全过程只需10秒钟。由此可见采用插件程序建模可大大缩短建模时间，节省人力成本和时间成本。

二、插件在三维空间建模生成CAD图纸过程中的应用

三维空间软件不仅拥有强大的建模功能，而且能将三维空间模型物件转化成多种格式的文件，其中包括dwg文件。

将导出的物件经过选择视图、标注、整理等步骤可完成CAD图纸的绘制。

（一）插件程序的编写

由于三维空间插件程序采用DLL文件（动态链接库），当执行某一个程序时，相应的DLL 文件就会被调用。基于此原理，我们可根据实际需要把一些固定的信息（比如CAD图纸的图框、图例、说明等信息）设置成模块的形式，放置于系统盘中供程序调用。

模型中的物件（例如线、面）均具有方向性，这为从三维空间模型中导出的物件在CAD图纸中的定位提供了便利。可根据三维空间物件的这种属性轻易的在CAD图纸中确定主视图、左视图、俯视图。

（二）插件程序的加载

插件加载步骤：工具—选项—插件程序，点击“安装”，选择路径下的插件程序，点击“确定”，插件将出现在工具栏中。

（三）插件程序的使用

在插件使用前将设置好的dwg格式模块以文件夹形式放置于系统盘中，以供程序的调用。插件命令可按要求分别设置，比如加工图中可分别设置玻璃、铝板、铝型材、组框图、钢架等加工图的命令。在生成CAD图纸之前对各个物件、构件进行编号。在命令执行过程中，只需要输入必要的控制数据，其余步骤均有程序自行完成。

下面以某公共项目的幕墙工程为例，详细介绍插件命令的原理和操作步骤：

a、玻璃加工图

以建好的玻璃板块为基础模型，通过插件命令使其生成玻璃加工图（如图14-16）。玻璃模型的方向非常重要，其直接决定了相应CAD图纸的视图方向（即室、内外面）。一般将三维空间模型中的方向设置成向上，以便与CAD图纸中的常用视图方向相同。

b、钢架加工图

本工程中的钢架为单线模型，为了便于钢架加工图的定位，选择一个参考平面用于定位（如图17）。

参考面的方向直接决定了钢架加工图的视图方向，一般将参考面的方向调成向上，以便与CAD图纸中的常用视图方向相同。若将方向调成向下，生成的加工图将会产生截然不同的结果。

各个钢架相对应的四个角点做法相同，因此可将四个角点设置成模块。由于此钢架为空间钢架，可以以表格的形式增加各个控制点的三维相对坐标值。

上述加工图插件命令的操作均很简单，只需选择参考平面，输入控制数据，其余步骤均有程序自动完成，大大提高了工作效率。

三、插件在三维空间软件中的其他应用

由于可将三维空间模型的物件导出转换成其他众多格式的文件，三维空间插件除了用于生产CAD的加工图外，还可转换成表格形式。将理论模型中的三维定位点转换成表格数据，用于复杂工程的施工定位；也可用于利用表格形式统计各种物件的长度、面积等数据。

四、总结

随着我国幕墙行业的日趋成熟以及人们对建筑美学的更高追求，没有高效率的设计很难立足于市场。综上所述，幕墙工程在三维空间的辅助下，能够很好的进行定位及生成CAD图纸。在日益出现新颖、异形建筑的今天，三维空间将会在幕墙设计领域得到广泛的应用。