发电厂间冷塔X型支柱三维建模方法研究

中国能源建设集团安徽省电力建设第一工程有限公司 周玉成 程 军 陈 威

近年来BIM技术已广泛应用于建筑业的各个方面，为建筑业向数字化转型提供了巨大推力。三维建模是BIM技术的基础工作之一，Revit比较常用的建模软件之一，本文的建模工作均是基于Revit软件展开。间冷塔是火力发电厂中重要的构筑物之一，X型支柱（以下简称X柱）是间冷塔的重要组成部分，其空间表现为倾斜的异形结构。X柱因其形状和空间位置的不规则性，因而对间冷塔建模的重难点之一是对X柱的建模。

通过查阅相关文献[1～4]，对X柱建模过程和方法均只进行了简单描述，缺少实际操作性。本文参照相关资料[5～6]进行研究，形成了一种基于Revit软件平台的间冷塔X柱建模方法。间冷塔X柱三维建模共需要解决三个问题，一是X柱作为异形结构的本体建模问题；二是X柱空间定位问题；三是X柱在已建好的环基、X柱支墩及支撑墙的模型中的批量放置问题。

1 单榀X柱本体建模

单榀X柱的建模共有两种建模思路。一是通过融合功能对单榀X柱进行建模，X柱可以考虑分为三个部分进行分别建模即X柱方板以下部分、方板部分、方板以上部分，本次建模工作参照某在建2×1000MW火力发电厂间冷塔施工图，X柱尺寸及布置如图1所示。

图1 X柱尺寸及布置图

在建模过程中发现X柱方板与上下支柱连接部分与方板中间部位截面不同，故方板部分需再分3次建模。考虑到此种建模方法需要分5段进行建模，此种建模方法需准确计算各段截面位置、工作平面较多、建模过程繁琐故不建议采用此种建模方法。第二种方法是通过拉伸进行建模，以X柱的外形“X”为拉伸基础，此种方法较为简单，具体操作如图2所示。

图2 单榀X柱三维建模过程图

2 单榀X柱空间定位

对于X柱模型的倾斜处理同样是有两种思路。一是通过建立倾斜的参照平面，直接在工作平面中拉伸模型形成X柱，具体操作如图3所示。

图3 倾斜参照平面建模过程图

此种思路在操作过程中遇到新的问题，即无法直接在倾斜的参照平面中对X柱的外轮廓进行绘制。考虑到这种情况，选择在水平或者竖向工作平面中通过拾取线的操作将线模型的放置平面选择为建立的倾斜参照平面。通过实际操作发现，按上述方法绘制出的X柱外轮廓线在倾斜参照平面中的尺寸与图纸尺寸存在偏差，故此建模思路不可行。第二种思路在竖向工作平面中对X柱进行建模然后按照实际角度进行旋转，在操作中会发现在立面中绘制的X柱截面进行旋转（旋转至平面外）无法实现，因为面和线是基于工作平面的，无法通过旋转改变所在的平面。考虑到上述情况先将X柱截面通过拉伸操作创建模型，然后再解除对模型的约束（将主体的参照平面选择为不关联），通过旋转的操作就可以将X柱旋转到需要的角度，具体操作如图4所示。

图4 旋转操作示意图

3 X柱批量放置

最后一个需要解决的问题就是如何在已经建模完成的X柱支墩上按照施工图纸要求批量放置所有的X柱。X柱虽然属于结构柱，但是属于异形空间倾斜柱，利用Revit自带的结构柱难以建模，故采用内建体量或者新建族的方式进行建模。内建体量和载入族在建模过程中没有环形阵列的功能，通过研究共有两种放置思路。第一种思路是将建模完成的X柱模型按照图纸中的角度进行逐一旋转后放置，这种思路也能实现X柱批量放置，该种操作较为繁琐，同时容易出错，需要计算每榀X柱的空间角度。第二种思路是利用体量建模过程中的重复命令批量复制。根据Revit软件中对该命令的介绍，要想使用此命令必须满足两个条件才行，否则该命令在正常状态下是灰色的即不可操作。两个条件分别是放置的构件必须是自适应构件，自适应构件必须放在分割路径（或分割平面）的节点上。自适应构件需新建自适应族，在自适应族中设置好自适应节点，然后按照自适应节点的顺序依次放置在主模型提前划分好的分割节点上，最后点击重复图标即可完成沿路径的复制工作。操作过程中，发现两个问题需要解决，一是路径分割问题，二是自适应模型自适应点设置数量和位置的问题。操作中发现，如直接对自适应点对应的圆形放置路径进行分割，则划分后的节点位置在每个X柱支墩的中心上，但每榀X柱是跨越两个支墩的，如按照此种方式进行定位，定位较为困难，如图5所示。

图5 圆形路线分割路径图

考虑到上述情况，通过改变划分节点的起点，分别用两个半圆进行分割路径（以东西向为起始点），即每个划分节点正好在两个X柱支墩之间，也正好在每榀X柱的中心位置，如图6所示。

图6 两组半圆路线分割路径图

对于自适应常规模型的自适应点设置数量和位置的问题，在操作过程中，首先设置了1个自适应点，设置位置在X柱方板位置的几何中心点上，设置完成后在主模型中进行X柱放置，放置效果如图7所示。

图7 1个自适应点放置效果图

从放置效果来看，一个点不能确定X柱的空间位置，通过在顶部、下部增加新的自适应点（注意3个自适应点不能在一条直线上），使X柱的空间位置固定，如图8所示。

图8 3个自适应点放置效果图

完成上述工作后，使用重复命令即可完成X柱的建模工作，如图9所示。

图9 X柱成型效果图

4 结语

本文通过对间冷塔X柱利用Revit软件进行三维建模过程的探索，解决了异形结构的建模问题、空间定位问题、批量放置问题，使X柱三维建模得以实现。本文的研究结果提供了一种较为简便的间冷塔X柱建模方法，为类似构件的建模提供了经验；对完成整座间冷塔的三维建模具有重要意义；同时建好的X柱三维模型对于在实际施工中的空间定位具有指导作用。