张 泽 元

(太原市惠新建筑设计有限公司，山西 太原 030006)

0 引言

一般而言，装配式建筑在施工图绘制结束后，应对其设计予以分化，即将其中的预制柱梁、楼板等进行拆分，在此基础上经由工厂进行预制构件的生产。但实质上，建筑体型较为多元、构件尺寸各不相同、型号类别众多，假设借助人力区分，便存在庞大的工作量。因现阶段我国装配式结构设计规范尚不健全，各地选择的结构体系、设计方式等均有较大差异，匮乏统一指标，故其运用具有较多不足。譬如装配式构件深化设计匮乏合理性、作业人员经验尚浅等，此类不足的存在只借助BIM技术难以解决。因而，本文以虚拟现实技术为基础，结合BIM技术，出具了一项新的装配式结构剪力墙参数化设计方法。

1 以Unity3d为基础的虚拟现实技术概述

虚拟现实即Virtual Reality，简称VR，可视为是兼具多项学科的综合性技术手段。我们对其拆开理解，“虚拟”就是借助图形技术这一信息手段模拟生成，“现实”便是宏观层面具有的全部事物与环境，其不仅可为实际存在的，也可是虚无的。就VR技术而言，具备沉浸式、交互式两大特性，前者具体借助VR设备让使用者沉浸于场景当中，为其营造真实的感觉；后者则借助此类设备对场景物体移动、声音加以控制，促使使用者就像在现实生活中一样。现阶段，该技术已于汽车制造、军事模拟、建筑设计等领域广泛运用。

就Unity3d而言，即一个可以高效构建互动内容的多平台综合型开发工具，认可所有主要文件格式资源，且可以与较多相关应用程序联合办公，其具有的地形引擎能于宽阔繁杂的地形条件、低端硬件中高效作业。借助虚拟现实引擎Unity3d享有的优势特性，既可以渲染出震撼的现场效果，同时在C#编程语言的协同作用下，也可对逻辑繁杂的程序响应等作出科学有效的设计。在借助此技术手段对装配式结构虚拟、仿真期间，往往选择如Recit等建模软件实行BIM建模之后经由FBX导入模型。

2 装配式结构剪力墙参数化设计模型

位于Unity3d这一虚拟软件中，对装配式剪力墙构建模型，也相当于对混凝土和钢筋建设模型，由于此类剪力墙外形比较复杂，具备各种变化，在内部会存在数量、位置各不相同的洞口，因而对混凝土建设相应模型时是没有规律可以遵循的，这对软件自动化建模构成了阻碍。并且，针对形体具备多元变化的混凝土来讲，剪力墙配筋是难以琢磨的。在对结构设计标准相关规制有效解读与对装配式构件工业化生产、实际装置、虚拟现实技术建立模型特征的充分掌握下，融合以往的工程设计经验、理念，此次研究提出了新的设计思路，即把装配式剪力墙设计划分成混凝土和钢筋这两个模块分开建模的参数化设计模型。

2.1 混凝土墙参数化设计模型

若是具有双洞口的矩形装配式剪力墙，那么其模型建立所设定的坐标原点就应位于矩形的左下角，参数化模型详如图1所示。

其间，剪力墙端点可经由宽(B0)、高(H0)显示，内部洞口顶点则经由两者中心(xc1，yc1)点与洞口宽(b1，b2)显示。该模型定位点坐标函数关系详见表1。

表1 混凝土模型定位点坐标函数关系

2.2 纵向钢筋域的参数化设计模型

模型中设定的钢筋定位点即Unity3d构建模型的先行条件，纵向钢筋域参数化模型详见图2。

图2只属于示意图，所绘钢筋数量仅为虚拟数量，与实际数量具备较大出入，只能将其视为每个模块中的钢筋代表。在此阶段，把钢筋所在位置区分为7大模块，针对构件设计如上参数化模型，里面1点～4点也就是剪力墙构件页面外部的控制点，5点～20点即纵向钢筋内部控制点。依照几何关系获知钢筋控制点坐标函数关系，详见表2。

表2 纵向钢筋定位点坐标函数关系

2.3 横向钢筋域的参数化设计模型

该环节，将钢筋所处区域划分成5大块，对构件出具相应参数化模型，详见图3。

图3只属于示意图，所绘钢筋数量并非实际数量，仅为各区域钢筋代表。其间，1点～4点即剪力墙构件界面外部控制点，5点～12点即纵向钢筋内部控制点。横向钢筋定位点坐标函数关系详见表3。

表3 横向钢筋定位点坐标函数关系

3 虚拟现实技术下的装配式剪力墙参数化设计

3.1 执行方案

要确保装配式剪力墙参数化设计工作落到实处，便应运用以对象为主的程序设计形式，在参数化模型的协同作用下，对虚拟现实技术如Unity3d等作出二次开发，并在此基础上运用SQL Server对数据库予以建设以存储相应控制参数，而后借助PKPM,AutoCAD等平台软件中对装配式剪力墙予以设计。

3.2 混凝土模型创建

就Unity3d而言，任意面均为三角形所绘，不管是何形状均可以借助若干三角形拼凑所得。而Mesh即构成Unity的一大组件，通常被称作网格组件。在其中放置了三维模型数据，也就是vertices,normals,uv。位于该软件中建模需借助上述组件中具有的网格划分开展工作，因而混凝土参数化模型理所应当应用耳切法对网络划分。细致而言，Unity3d建模步骤为：

1)为对内部洞口问题加以解决，把1点、5点，8点、9点通过重合线连接(详见图1)，于上述四个点上各设定重叠点，即16点,15点,14点,13点，如此一来便能经由封闭的简单多边形对混凝土模型予以展现。

2)经由复连通多边形法、编程对多边形实施网格区分，区分结果详见图4。

3)于网格内部加设与之对应的材质等辅助工具，对相应模型予以建设。

3.3 钢筋模型创建

Unity3d中对钢筋模型的建立也能经由三角网格划分进行，具体流程为：最初经由钢筋的中心线绘制多短线，而后经由钢筋页面所具有的半径对六边形予以绘制，并将其竖向放置到钢筋轴多短线拐角处，对钢筋网络予以区分。具备弯钩的钢筋网格详见图5。

经由此次研究出具的参数模型，提取AutoCAD图的构件信息、PKPM计算结果，于Unity3d里面可出现相应装配式剪力墙模型。

4 结语

本文对AutoCAD,Unity3d等进行了二次开发，在参数化模型的辅助下，位于PKPM,AutoCAD等平台对装配式剪力墙作出了相应设计。通过论证获知，借助虚拟现实技术的装配式剪力墙参数化设计模式效果较好，可将结构设计、工业化制造合理互融，对装配式剪力墙获取更好的发展具备促进作用。