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1. 前言 2. 三维建模的整体性 三维建模是个整体工程，它反映的不仅仅是一个简单的模型与线条，建模时需要考虑建模本身的可行性，幕墙材料的加工工艺，工艺实现所需要的时间周期，工程施工的方便与可行性，因此，在建模过程中需要综合考虑各方面的因素，追求最适合个体工程的方案。 众所周知，在三维建模中坐标及坐标的变换是最为重要的，它是三维建模的基础。在建模初期选择合适的坐标原点将会在以后一系列的三维操作中带来极大的方便，一般情况下我们将默认的实际坐标作为建模的原点，它的优势是在以后的模型互拷，单元构件的插入，测量放线坐标值的定位方面提供公共的基准点。在建模过程我们需要不断的变换工作坐标，定义不同的用户工作平面，因为我们的作图总是在一个二维平面内完成的。 在二维空间要想复制构件是非常简单的，然而在一个三维空间中将构件复制到与其不在平行平面的平面是不容易的，这需要反复使用UCS命令，首先你需要将坐标定义在构件所在的平面，按下复制键，然后再将坐标定义到目的平面，粘贴后方可实现，当然有时我们需要将构件复制到指定位置，这里就要用到带基点复制（Ctrl+shift+C/V），他能保证复制前后构件相对基点的位置关系是一致的。 3. 选择合适的建模方法 对于一个曲面造型的工程，在建模初期需要对工程整体进行全面分析，选择合适的建模方法，目前行业中大多数人都是采用AUTOCAD进行建模，在AUTOCAD工作环境下，运用线来建模是比较频繁的，其建立的模型是以线模来显示工程的分格，其建模形式比较单一，在AUTOCAD环境下是不能进行曲面编辑的，布尔运算是可以的，但这在很多复杂的工程的建模中是很难达到我们预期的目的的，也会浪费很多的时间，所以运用一款合适的软件对复杂工程进行三维建模是必要的，也将给我们节省大量的时间。   笔者结合一个实际工程介绍犀牛软件在曲面幕墙工程的建模。澳门科学馆外墙工程（图1、图2）的下部为一斜锥体，锥体上部被一斜平面截断，底面为一33325mm的标准圆，标高为零；顶面也为一标准圆，半径为16890mm，标高为35280mm，母线夹角分别为50°和85°，纵向分格线是将底圆和顶圆180等分后的母线连线，横向分格为等距离的圆，高度为2520mm和1260mm交错上升，横竖胶缝22mm，运用犀牛软件对其建模做底圆面和顶圆面，圆心连线在纵向平面内夹角78°，运用放样(loft)选中顶圆和底圆线建模，做出斜锥体，并在上部做一斜面将锥体斜切，运用面剪切功能可将斜锥体按斜平面位置切割。将坐标定义在底面圆面上，以过圆心投影点的直径为基线建模，做一宽度大于斜锥宽，高度大于斜锥高的矩形垂直平面，圆形阵列此平面，平面间夹角2°，选中顶面和地面圆及全部垂直平面，做出面交线，运用intersect就能得到任何相交曲面的交线，所得交线就是我们幕墙模型中的分格线。然而在实际工程中，仅仅做出分格线是远远不够的，在大多数情况下，我们希望能在三维模型中能够完成施工图的放线及材料的下单任务，因此在三维模型中做出相邻板块的分格是非常必要的，对于曲面模型运用AUTOCAD做出分格缝是比较繁琐的，但运用犀牛中的曲面编辑功能，面交线相对较为简单，对于此工程来讲，只需要将垂直分格面旋转一定角度，再用旋转后的垂直面与斜锥体做交线就能得到三维分格缝，而且这种建模方式是从工程的整体进行建模，从宏观上把握整体分格效果，避免了许多繁琐的重复步骤，为我们建模节约了大量的时间。 4. 建模的关键点 对于许多幕墙工程而言，我们最初拿到的图纸往往是比较粗糙的，许多三维工程最初的模型一般只是工程外装饰面的模型，而我们的幕墙结构不仅仅如此，在建模时建出幕墙的龙骨是很必要的。如果装饰面都是一个个平面，其龙骨的建模是比较简单，如果是个曲面，我们将如何建模出它的龙骨结构？一般情况下龙骨应该是沿曲面法线方向偏移到一定距离的位置，将龙骨设计在曲面法线的方向是有众多优势的，其距受力面的距离最近，受力方向最有利，而且其因距离短使用的材料也少。在这个过程中曲面法线的确定是建模的关键点，对于规则曲面如圆球其法线为曲面点到球心的连线上，方向指向圆心为正，背向则为负，而如果是个不规则曲面，其法线如何确定，运用CAD似乎很难办到，用犀牛软件对其建模这个难题便会很容易。在犀牛软件里专门为我们提供了一个曲面法线偏移功能，无论线还是曲面都可以得到其法线方向的物件，当然偏移的基础面必须是曲面。龙骨的细部结构在此基础上再去建模就比较容易了。 5. 曲面建模的优化 曲面建模的优化几乎在每个工程中都要涉及到，圆弧曲面平面化、不规则圆弧曲面的标准圆弧化是经常使用的方法。对于一些大半径的圆弧曲面，由于其弧度较大，在将其分格后，每个分格单元的拱高比较小，近乎平面，其简化成平面后整体外观效果能满足要求，大多数情况可以将其简化，如此产品的加工工艺变得简单，成本也将大幅降低，缩短了加工周期，尤其是对于大跨度的空间结构，简化的优势更加显著。不规则圆弧曲面在工程中也是经常遇到的，这种模型的出现往往是出于造型的需要，然而在实际生产制造当中其加工工艺是不能实现的，因此需要将其模拟成可行的标准圆弧或直线，当然前提是要满足功能和外观的要求。例如可以将一个分割出的斜锥体单元简化成上下为标准圆弧径向为直线的标准单元。对于一个复杂的弧形曲面，可以将其简化成单圆弧曲面或双曲面，视其效果和建模要求而定。 在三维建模中我们经常会遇到要将一条直线截断与某一特定的平面相交，在CAD中需要做很多辅助线，包括定义用户平面、作面垂线，投影线经过几个繁琐的步骤得到要求的直线，而在犀牛软件当中我们可以运用面线编辑功能(Intersect)就可以得到面线交线，操作很方便、快捷；面和面的编辑功能在这里操作也是比较方便的，例如经常用到的面剪切（trim）、面偏移(offsetSrf)、面面交线（Intersect）、面延伸（ExtendSrf）等等，这些都是在三维建模中经常用到也是非常实用的功能，为建模的实现提供了方便。 6. 结束语 在曲面工程的三维建模中，运用简单的线编辑功能是远远不能满足建模需要的，建模过程中曲面编辑功能，曲面与线的编辑功能，线与线的编辑功能以及实体编辑功能是非常必要的。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，曲面工程也将越来越多，曲面工程的建模也会越趋复杂。笔者将自身的建模经验与同行业和建模爱好者分享，希望大家共同进步。 文/王斌 |
