1、Revit 软件完美勾勒自由曲线 莫高窟游客中心起舞戈壁本文 TAG： Revit 软件完美勾勒自由曲线 莫高窟游客中心起舞戈壁 2011/3/17作者： 出处： 阅读：2596 推荐：0Revit 软件完美勾勒自由曲线 莫高窟游客中心起舞戈壁有限元分析服务，找 CAE 服务联盟中国建筑设计研究院为敦煌莫高窟游客中心设计的方案基于本土地域环境，运用低技术的策略实现建筑的节能，将流沙、飞天、莫高窟这些极具大漠风情的代表元素 高度抽象和整合，塑造出一组在戈壁边缘、茫茫大漠之中翩翩起舞的彩带，优雅而飘逸。整个建筑充满强烈的流动感，若干条自由曲面的形体互相交错、婉转起伏， 巨大的体量和尺度恰似沙漠中的
2、地景艺术，自由奔放，使得建筑充满了张力（图 1）。图 1 敦煌莫高窟游客中心与地域环境的结合敦煌莫高窟游客中心的建筑采用了很多异形设计，尤其体现在屋面上，几组自由曲面的屋顶互相交织，彼此分离。在适当的地方将屋顶延伸至地面，犹如沙漏一般自 然滑落，而在内部一些主要的公共空间内也将曲面的井字梁结构暴露（图 2），采用现浇混凝土作为主体结构和材料，呈现结构的美感和材料的质感。然而感性的建 筑形态需要理性技术的支撑，在浪漫的建筑背后隐藏的是巨大的工作量和对新的表现技术的摸索和应用。图 2 敦煌莫高窟游客中心内部天花敦煌莫高窟游客中心复杂的形体、三维的曲面屋顶和相关建筑构件作为建筑最大的特色对于整个设计
3、理念的表达起着至关重要的作用，因此其三维模型的建立是本次 施工图设计最大的难点和最关键的环节，如果采用传统的二维设计方式将非常难以描述，在施工过程中也很难精确定位，无法保障后续施工。而运用 BIM 的 Revit Architecture 软件进行建模是设计能够实现的重要保证。建筑师采用基于 BIM 的 Revit Architecture 软件实现三维空间曲面混凝土造型的定位，以便在任意位置可以切出平面、立面、剖面，引出详图，并转化为二维图纸指导施工。BIM 提升效率建筑师将复杂的建模问题进行梳理和分解，尽量使其变得更具条理和简单化，建模思路如图 3 所示。在确定格网轴线之后， 建筑师把复杂
4、形体分离成曲面屋顶和垂直墙面两大部分，将复杂的屋顶分为若干组单独屋面，并将每个屋面解体为建筑的基本构件，即梁、板、女儿墙、屋面等，使 得复杂的形体和结构构件变得简单明了（图 4、图 5）。分离后的垂直墙体的建模相对容易，一旦曲面屋顶的模型建立，将会自动捕捉到墙体的高度，只需在墙体上 做出相应的门窗构件即可。分解模型的好处在于基于 BIM 平台，每个模型制作成员都能很清楚地量化出复杂建模工作的分工、工作量和进展程度，以便整体协调配 合，提高工作效率。图 4 曲面屋顶建模分区图图曲面屋顶构建拆分图Revit 实现复杂曲面的三维建模由于异形结构构件形体自由，基本没有重复构件，因此在利用 Revit
5、软件的基本构件建模时也耗 费了一定的精力，其中最为困难的是曲梁、井字梁和院落空间中的“漏斗”。曲梁的生成有赖于曲面屋顶，曲梁最上部的标高与屋顶的标高相同，以此获得曲梁的形 体和位置（图 6）。井字梁和“漏斗”则利用 UV 线进行分格和调整，制作族文件，并将其赋予到曲面上完成建模（图 7）。图 6 曲梁建模图 7“漏斗”建模Revit 实现垂直墙面的不规则构件屋面虽然是非常自由的曲面，但墙体是竖直的，较为规整，而 Revit Architecture 拥有丰富的族库，建筑师通过参数控制可以快速建出墙体、楼梯、窗户、栏杆、扶手等一系列细部构件（图 8）。唯一较为复杂的构件是 具有弧形倒角的外龛和窗
6、洞建模，建筑师利用 Revit 可以制作族文件的功能，单独设定窗户的比例大小定义一组族文件，将其安插在墙体相应的位置，非常方便 （图 9）。图 8 垂直墙体及相关构件建模图利用族文件功能创建弧形倒角窗洞BIM 实现二维图纸的生成通 过各部分构件的分组建模和基于 BIM 平台的模型整合，建筑的总体模型得以建立。在此建筑师又用到BIM 另外一个优势，即从三维模型转化为二维图纸，包括从 整体的平面引出局部的平面、局部的详图（图 10）。这一关联非常具有优势，在传统画图纸的过程中，一张图修改，其他的图都要跟着改，工作量很大。运用 BIM，只需修改一处，其他图纸的相关数据也会随之自动调整，包括尺寸标注等
7、都能自动修改，这一功能大大节省了工作时间，提高了工作效率。图 10 二维图纸生成在敦煌莫高窟游客中心项目中，Revit Architecture 直观的界面、强大的曲线建模功能为复杂的设计提供了有力的支持，同时也为后续工作积累了经验，通过运用 BIM 大大提高了工作效率，我们相信 BIM 的应用具有非常好的发展前景。AutoCAD 结合 MATLAB 实现公式曲线曲面的精确绘制本文 TAG： AutoCAD 结合 MATLAB 实现公式曲线曲面的精确绘制 2011/6/27作者： 出处： 阅读：973 推荐：0AutoCAD 结合 MATLAB 实现公式曲线曲面的精确绘制有限元分析服务，找 C
8、AE 服务联盟一、引言 用 AutoCAD 绘制平面公式曲线（如渐开线、心形线）、空间公式曲线（如螺旋线）以及公式曲面（如马鞍形曲面）是比较困难的，一般情况下，需要用 AutoCAD 开发程序编程，但多数程序比较复杂，尤其是公式曲面的绘制程序，需要多层嵌套循环，复杂且运行效率低。 快速且精确地绘制各种公式曲线、曲面恰恰是 MATLAB 的长项，但是 MATLAB 绘制的图形却不能直接用于机械零件设计。其中非常关键的一点，就是 MATLAB 绘制的曲线、曲面分别是由有限个点连接而成的折线和空间网格构成的，而在 AutoCAD 中绘制的曲线、曲面也是如此。因此，只需要把在 MATLAB中绘制的公式
9、曲线、曲面上所有的点坐标数据都提取出来，若能让 AutoCAD 正确识别，那么我们就可以在 AutoCAD 中精确地绘制这些曲 线、曲面了。 本文介绍了一种快速、精确地绘制各种公式曲线、曲面的方法，即在 AutoCAD 中通过调用经过 Excel处理的 MATLAB 数据实现。 二、AutoCAD 和 MATLAB 的特点 MATLAB 是非常优秀的科学计算、信号处理以及图形显示软件，它有自身的语言，与其他高级语言相比，MATLAB 提供了一个人机交互的数学环境，并以矩 阵作为基本的数据结构，可大大节省编程时间。另外，MATLAB 不仅语法规则简单，容易掌握，调试方便，还可以存储中间结果，这使
10、得 MATLAB 既可以快 捷、精确地绘制各种公式曲线、曲面，又可以很方便地提取中间数据。 在工业设计领域，AutoCAD 不仅被广泛应用于平面绘图，也可以用于三维建模，但在曲线、曲面造型方面不是很理想。它是开放型的人机交互系统，有多种语言接口，与外界的数据交换很灵活，这些特点使得它与 MATLAB 的结合成为可能。 三、结合 MATLAB 在 AutoCAD 中绘制曲线、曲面的原理及方法 1.原理 MATLAB 中的矩阵数据虽然很容易提取，但由于它不是 AutoCAD 能识别的格式，因此不能直接被 AutoCAD 调用，需要先用 Excel 对从 MATLAB 中提取的数据进行编辑，转换成
11、AutoCAD 可以识别的格式，才能在 AutoCAD 中绘出曲线、曲面。 2.方法 由于在 AutoCAD 中绘制平面曲线、空间曲线和曲面的绘制命令不同，且数据结构也不同，因此结合 MATLAB 的绘制方法也稍有区别。这种绘制方法的关键 就是把数据格式转换成 AutoCAD 的绘制命令所需要的数据格式，只要熟悉 AutoCAD 的数据结构，就可以举一反三。 在这三者中最复杂的是绘制公式曲面的数据结构，下面就以一个马鞍形曲面的绘制为例来介绍这种方法，数学模型如公式(1) 所示。(1)利用 MATLAB 得到公式曲面数据1)在 MATLAB 中绘制出曲面在 MATLAB 中输入如下命令：th,r
12、=meshgrid(0:5:360)*pi/180,0:.05:1); %在极坐标系下设置一个 7321 的网格矩阵，即圆周方向分为 73 份，半径方向分为 21 份，总共分了 1533 个点，节点越多，图形越精确 %X,Y=pol2cart(th,r); %转化为笛卡儿坐标系 %Z=X+i.*Y;F=abs(Z.4-1).(1/4);surf(X,Y,F); %显示曲面的立体图形%S=X(:) Y(:) F(:); %把 X、Y、F 3 个矩阵中的数据存储到矩阵 S 中%运行后得到曲面图形，如图 1 所示。图 1 MATLAB 中绘制的曲面2)提取点坐标 在 MATLAB 的“Workspa
13、ce”窗口中可以看到 S 是个 15333 的矩阵，即表示有 1533 个点的坐标，每个点有三个坐标参数，双击打开 S，则弹出“Array Editor：S”窗口，窗口表格中的数字就是矩阵的数据。 先将全部数据复制到剪贴板，下面用 Excel 对坐标数据进行数据处理。(2)利用 Excel 编辑曲面数据 打开 Excel，将保存在剪贴板里的数据粘贴到 Excel 表格里，得到三列数据，每列 1533 行。其中，A、B、C 列中的数据分别是曲面上各点的笛卡儿坐 标系中的 X、Y 、Z 值，而在 AutoCAD 中的笛卡儿坐标系的点坐标的输入形式为“x，y ， z”，所以我们需要对 A、B、C 列
14、的数据间加个“，”。 方 法是：点选中 D1（D 表示第 D 列，1 表示第 1 行）格，在公式栏里输入“=A1 作者：admin; 发布时间：2010-07-22; QQ 空间新浪微博腾讯微博人人网开心网朋友网百度收藏更多 0【中国 BIM 门户注】请登录以下网页下载付心建先生的关于“概念体量”设计的 PPT 介绍材料：http:/ Architecture 软件在项目环境里还提供了另外一种比较快捷的概念设计的环境，我们称之为内建体量的环境，内建体量的环境，它的操作界面跟本文前面提的概念设计环境是基本一致的，可以在里面创建各种各样的形状和体量，对它进行编辑以及有理化。功能上基本没有什么区别，
15、唯一的区别在于我们用在位体量创建的体量，它只能够应用在当前的项目环境当中，没有办法独立存成另外一个文件，在其他的工程当中去应用。四、有理化处理表面流程介绍(1) 分割表面。选中需要进行有理化的表面，然后应用“分割表面” 命令。表面可以通过 UV 网格(表面的自然网格分割)进行分割，分割好之后会发现选择的表面会被分割成多个均匀的小方格，如图5 所示。在表面中填充图案时，UV 网格可充当指导。UV 网格用在概念设计环境中，相当于 XY 网格。表面的默认分割数为：12x12(英制单位)和 10x10(公制单位)。用户可根据需要自定义分隔数或者分隔线间距。在最新发布的 Revit 2011 系列软件中
16、，可以根据标高、参照平面、模型线分割表面。图 5(2) 在表面中填充图案。分割表面后，可以为其填充图案。这一阶段仍属于项目的概念设计阶段，可以快速预览并编辑填充图案的表面。类型选择器中提供了一个填充图案集，可以应用到所选分割表面上。如图 6 所示，左侧为分割的表面，右侧为应用的六边形填充图案。图 6应用填充图案后，这些填充图案成为表面的一部分，并需要特定数量的表面单元，具体数量取决于填充图案的形状。在规划构件设计的分割数和填充图案时，这一点是重要的考虑因素。需要说明注意的是，在应用填充图案后，分割表面处于隐藏状态，可以通过“表面显示”来打开。(3) 应用填充图案构件族。可以使用“基于公制幕墙嵌
17、板填充图案 ”族样板(Curtain Panel Pattern Based.rft)，来创建灵活的参数化构件，如图 7、8 所示。这些参数化构件可载入概念体量族中，并应用到已分割和已填充图案的表面，如图 9 所示。图 7图 8图 9四、案例分享(1)实际工程案例：敦煌研究院莫高窟游客服务设施项目。Revit Architecture 局部模型，图中天井造型使用 Revit Architecture 概念设计环境中的分割面功能，然后使用三维填充图案构件实现表面有理化。(2)用户通过 API 函数对概念体量进行表面有理化。(图片来源：http:/ Revit Architecture 概念体量中
18、，自定义不均匀分隔线(上密下疏) ，然后使用三维构建进行表面有理化。(4)在 Revit Architecture 概念体量中创建自定义形状，用户可以自定义形状控制点位置，并对控制点位置进行任意修改。五、结束语Revit Architecture 软件的概念体量设计是一个很强大的功能，概念设计环境里面也提供非常强大的二次开发的功能，读者可以通过 Revit Architecture 软件的 API 程序，去创造非常复杂的高阶的曲线。Revit Architecture 2011 软件已经发布，其中增强的概念设计功能相信会让我们耳目一新，由于篇幅有限，笔者不能一一列举所有功能，更多功能需要读者在
19、实际的设计过程中去应用和体会。浅谈 Revit Architecture 的“概念体量”设计（一）来源：比特网 ; 作者：admin; 发布时间：2010-07-22; QQ 空间新浪微博 腾讯微博人人网开心网朋友网 百度收藏更多 0【中国 BIM 门户注】请登录以下网页下载付心建先生的关于“概念体量”设计的 PPT介绍材料：http:/ BIM，是在项目建造之前以数字化方式对其关键物理特性和功能特性进行探索的综合过程，可以帮助提高项目交付速度、减少成本，并降低环境影响。借助 BIM，设计人员可在整个过程中使用协调一致的信息设计出新项目，可以更准确地查看并模拟项目在现实世界中的外观、性能和成本
20、，还可以创建出更准确的施工图纸。人类总喜欢打破常规，创造新奇，人类设计和建造的“现代建筑” 也不例外。众所周知，自由形状的建筑越来越多，例如鸟巢、水立方、上海塔、阿联酋迪拜布吉大楼等等。为了帮助建筑师创建各种自由形状的建筑体量，Autodesk 软件从 2011 版本起引入了概念设计环境，在这个环境里面建筑师可以根据对建筑外轮廓的灵活要求，去创建比较自由的三维建筑形状和轮廓，而且可以进行比较强大的形状编辑功能。除此之外，Revit Architecture 还有表面有理化工具，对创建好的三维形状表面可以做一些复杂的处理，来实现形状表面肌理多样化。一、概念体量环境介绍概念体量设计环境是在 Aut
21、odesk Revit Architecture 软件中为了创建概念体量而开发的一个操作界面，在这个界面用户可以专门用来创建概念体量。概念设计环境其实是一种族编辑器，在该环境中，可以使用内建和可载入的体量族图元来创建概念设计。图 1 为 Autodesk Revit 概念体量环境：图 1在概念体量设计环境中，建筑师可以进行下列操作：(1) 创建自由形状。(2) 编辑创建的形状。(3) 形状表面有理化处理。二、名词解释在概念设计环境中，我们常常会遇到一些名词，例如三维控件、三维标高、三维参照平面、三维工作平面、形状、放样、轮廓等，在这里笔者讲分别对这些名词进行一个简单的介绍，便于读者更好的了解概
22、念设计环境。(1) 三维控件在选择形状的表面、边或顶点后出现的操纵控件，该控件也可以显示在选定的点上。如图 2 所示：图 2对于不受约束的形状中的每个参照点、表面、边、顶点或点，在被选中后都会显示三维控件。通过该控件，可以沿局部或全局坐标系所定义的轴或平面进行拖曳，从而直接操纵形状。通过三维控件可以：在局部坐标和全局坐标之间切换。直接操纵形状。可以拖曳三维控制箭头来将形状拖曳到合适的尺寸或位置。箭头相对于所选形状而定向，但您也可以通过按空格键在全局 XYZ 和局部坐标系之间切换其方向。形状的全局坐标系基于 ViewCube 的北、东、南、西四个坐标。当形状发生重定向并且与全局坐标系有不同的关系
23、时，形状位于局部坐标系中。如果形状由局部坐标系定义，三维形状控件会以橙色显示。只有转换为局部坐标系的坐标才会以橙色显示。例如，如果将一个立方体旋转 15 度，X 和 Y 箭头将以橙色显示，但由于全局 Z 坐标值保持不变，因此 Z 箭头仍以蓝色显示。下表是使用控件和拖拽对象位置对照表：使用的控件拖曳对象的位置蓝色箭头沿全局坐标系 Z 轴红色箭头沿全局坐标系 Y 轴绿色箭头沿全局坐标系 X 轴红色平面控件在 Y 平面中绿色平面控件在 X 平面中橙色箭头沿局部坐标轴橙色平面控件在局部平面中(2) 三维标高一个有限的水平平面，充当以标高为主体的形状和点的参照。当光标移动到绘图区域中三维标高的上方时，三
24、维标高会显示在概念设计环境中。这些参照平面可以设置为工作平面。需要说明的是，三维标高仅存在概念体量环境中，在 Revit 项目环境中创建概念体量不会存在，请读者注意。三维标高显示如图 3 所示：图 3(3) 三维参照平面一个三维平面，用于绘制将创建形状的线。三维参照平面显示在概念设计环境中。这些参照平面可以设置为工作平面。如图 4 所示：图 4(4) 三维工作平面一个二维平面，用于绘制将创建形状的线。三维标高和三维参照平面都可以设置为工作平面。当光标移动到绘图区域中三维工作平面的上方时，三维工作平面会自动显示在概念设计环境中。(5) 形状我们可以通过“生成形状 ”工具创建的三维或二维表面 /实体。通过创建各种几何形状(拉伸、扫略，旋转和放样) 来开始研究建筑概念。形状始终是通过这样的过程创建的：绘制线，选择线，然后单击“创建形状” ，选择可选用的创建方式。使用该工具创建表面、三维实心或空心形状，然后通过三维形状操纵控件直接进行操纵。(6) 放样由平行或非平行工作平面上绘制的多条线(单个段、链或环) 而产生的形状。(7) 轮廓单条曲线或一组端点相连的曲线，可以单独或组合使用，以利用支持的几何图形构造技术(拉伸、放样、扫略、旋转、曲面 )来构造形状图元几何图形。
