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Dynamo參數(shù)化創(chuàng)建橋梁腳手架分析應(yīng)用

來(lái)源： 日期：2020-10-11 瀏覽量：

一、摘要
橋梁工程中橋面高度和曲線位置的變化以及橋墩的分布增加了腳手架位置的不確定性，為在實(shí)際施工中提供腳手架準(zhǔn)確位置信息以及幫助統(tǒng)計(jì)相關(guān)路段的腳手架桿件量數(shù)據(jù)，我們希望提前建立腳手架模型并考慮不同情況下腳手架的放置來(lái)實(shí)現(xiàn)以上具體應(yīng)用。
通過(guò)洛陽(yáng)新伊大街項(xiàng)目橋梁直線段腳手架在revit中的建模和排布應(yīng)用，展現(xiàn)了三維的可操作性，初步揭示了族與程序之間的聯(lián)系與運(yùn)用，也展示了解決此類(lèi)問(wèn)題的一般性思路。
二、應(yīng)用思路
2.1問(wèn)題分解
需解決問(wèn)題：通過(guò)道路中心線，以及其他已知條件，創(chuàng)建腳手架模型。
問(wèn)題分解：

由上圖可看出，已將1個(gè)大的問(wèn)題分解為5個(gè)小的問(wèn)題，只需分別找到這5個(gè)小問(wèn)題的解決方案即可。
2.2小問(wèn)題解決方案

現(xiàn)在，各子問(wèn)題所需的revit族和Dynamo程序解決工具已經(jīng)分配完畢，下面分別介紹族和程序的創(chuàng)建。

三、族的創(chuàng)建

3.1目的
通過(guò)研究盤(pán)扣式腳手架的搭設(shè)規(guī)范，將盤(pán)扣式腳手架一個(gè)基元族作為基本單元，總結(jié)其位置與類(lèi)型規(guī)律，并通過(guò)參數(shù)控制基元族的各項(xiàng)指標(biāo)來(lái)滿足全部構(gòu)件類(lèi)型，以下是基礎(chǔ)要求和操作的過(guò)程。
3.2基本組成
繪制的模型中應(yīng)按照采購(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)置相應(yīng)的尺寸，標(biāo)準(zhǔn)件包括立桿、豎向斜桿、水平桿、可調(diào)節(jié)底座和可調(diào)節(jié)托撐。
3.3基本原則
1、每一層的豎向斜桿全部依次順時(shí)針或全部逆時(shí)針組搭，相鄰兩層的方向相反，成之字形。
2、垂直方向，相鄰兩層的豎向斜桿需要內(nèi)外交錯(cuò)。
3.4模型繪制
1、立桿參數(shù)化（高度調(diào)節(jié)）
立桿上的圓盤(pán)間距為500mm，隨著高度的增加即使不同規(guī)格的立桿進(jìn)行連接，仍然不改變圓盤(pán)的間距，因此無(wú)需考慮立桿標(biāo)準(zhǔn)件的連接問(wèn)題，以500mm為模數(shù)，調(diào)整立桿高度方向的參數(shù)即可。需要注意的是，實(shí)際高程不滿足500mm的模數(shù)時(shí)，相差部分可通過(guò)可調(diào)節(jié)底座和可調(diào)節(jié)托撐來(lái)調(diào)節(jié)高度。參數(shù)設(shè)置見(jiàn)下圖：

2、圓盤(pán)參數(shù)化
圓盤(pán)間距500mm，圓盤(pán)陣列數(shù)隨立桿長(zhǎng)度的變化而變化。考慮到陣列數(shù)必須大于等于2，因此當(dāng)立桿長(zhǎng)度小于1000mm時(shí)，圓盤(pán)的陣列不能成立。所以第一個(gè)圓盤(pán)的位置應(yīng)重復(fù)放置兩個(gè)圓盤(pán)，分別賦予可見(jiàn)性參數(shù)，一個(gè)圓盤(pán)作為立桿長(zhǎng)度小于1000mm時(shí)顯示，另一個(gè)圓盤(pán)進(jìn)行陣列，作為立桿長(zhǎng)度大于等于1000mm時(shí)顯示。參數(shù)設(shè)置見(jiàn)下圖：

3、水平桿參數(shù)化
水平桿的步距為1.5m，水平桿的陣列數(shù)隨立桿長(zhǎng)度的變化而變化，陣列數(shù)的參數(shù)處理方式同圓盤(pán)陣列。分析腳手架立桿之間的關(guān)系，可知立桿的周?chē)枰B接平面內(nèi)四個(gè)方向的水平桿，通過(guò)添加不同的可見(jiàn)性來(lái)控制適當(dāng)位置出現(xiàn)正確的立桿種類(lèi)。為了便于參數(shù)的添加，在一個(gè)基元族中，將水平桿折半添加在立桿上。參數(shù)設(shè)置見(jiàn)下圖

4、豎向斜桿參數(shù)化
由于斜桿在相鄰層逆向搭設(shè)，并且上下層相鄰的兩個(gè)斜桿需要內(nèi)外交錯(cuò)，則豎向斜桿應(yīng)分為向上和向下兩種斜桿。按照相同的方法對(duì)豎向斜桿進(jìn)行陣列數(shù)參數(shù)公式的添加，使得豎向斜桿的數(shù)目隨著立桿長(zhǎng)度的變化而變化。參數(shù)設(shè)置見(jiàn)下圖：

5、立桿類(lèi)型組合
給水平桿和斜桿在需要顯示的立桿類(lèi)型中賦予一個(gè)返回值，并且在各水平桿和斜桿可見(jiàn)性中添加上一個(gè)相應(yīng)桿件返回值的并列條件。參數(shù)設(shè)置見(jiàn)下圖：

6、整理參數(shù)并確定排布規(guī)律
整理分組后總結(jié)出共有17種立桿類(lèi)型，將立桿通過(guò)以下4個(gè)參數(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)，立桿類(lèi)型與表格中列出的關(guān)系一一對(duì)應(yīng)，即能排列出需要的腳手架模型。所有的參數(shù)都設(shè)置為實(shí)例參數(shù)，參數(shù)設(shè)置見(jiàn)下圖：

3.5模型效果
腳手架基元族載入項(xiàng)目中，通過(guò)控制立桿種類(lèi)以及橫縱向間距，搭設(shè)出腳手架模型。效果如下圖展示：

也可以通過(guò)明細(xì)表的功能進(jìn)行腳手架工程量的統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)下圖：

盤(pán)扣式腳手架基元族的繪制已經(jīng)完成，通過(guò)一定的規(guī)則將程序輸入Dynamo中，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)批量生成與橋梁貼合的滿堂腳手架。Dynamo程序語(yǔ)言放置模型需要基本族有一定的規(guī)則可尋，通過(guò)坐標(biāo)可控制出現(xiàn)相應(yīng)的族類(lèi)型，從而批量化的繪制模型，在應(yīng)用上的探索還有很大的空間。
四、程序的創(chuàng)建

4.1目的
通過(guò)Dynamo程序的運(yùn)行解決腳手架自動(dòng)放置問(wèn)題。
4.2基本思路
縱向坐標(biāo)容易獲得，使用分割道路中心線坐標(biāo)即可。橫向坐標(biāo)如果也使用道路中心線坐標(biāo)，則需要兩側(cè)一起計(jì)算，會(huì)增加工作量。我們考慮實(shí)際情況，選擇采用道路中心線偏移為右邊線，根據(jù)橋梁寬度計(jì)算左側(cè)坐標(biāo)的方式，得到坐標(biāo)后放置腳手架。最后求出順橋向和橫橋向個(gè)數(shù)，根據(jù)規(guī)律確定不同位置的腳手架類(lèi)型。
4.3總體思路

4.4程序編寫(xiě)
在本小節(jié)，僅列舉“道路中心線——右邊線——腳手架順橋向坐標(biāo)——腳手架順橋向個(gè)數(shù)”和“根據(jù)規(guī)律放置腳手架類(lèi)型”中的“確定尾行腳手架類(lèi)型”這兩個(gè)具有代表性的例子，其他步驟亦可參考本例。
1、道路中心線——右邊線——腳手架順橋向——腳手架順橋向個(gè)數(shù)
前提：確定道路中心線，道路中心線法向量，順橋向間距規(guī)律。
實(shí)現(xiàn)方式：道路中心線——根據(jù)道路中心線法向量向右偏移（橋梁寬度/2）——右邊線——根據(jù)順橋向間距對(duì)右邊線進(jìn)行分割——得到一個(gè)數(shù)組：右邊線上間距為順橋向間距的點(diǎn)坐標(biāo)（起點(diǎn)在橋墩處，該處腳手架需單獨(dú)處理，在此需去掉該點(diǎn)坐標(biāo)）——求該數(shù)組個(gè)數(shù)，即為腳手架順橋向個(gè)數(shù)。
程序展示：

2、確定尾行腳手架類(lèi)型
前提：確定腳手架橫橋向個(gè)數(shù)規(guī)律。
規(guī)律：從左向右第一個(gè)腳手架類(lèi)型：1。
從左向右去掉第一個(gè)和最后一個(gè)后剩余腳手架類(lèi)型：20開(kāi)始 20和2單次循環(huán)出現(xiàn)。
從左向右最后一個(gè)腳手架類(lèi)型：腳手架橫橋向個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，為3；為奇數(shù)時(shí)，為31。
實(shí)現(xiàn)方式：
1）實(shí)現(xiàn)從左向右第一個(gè)腳手架類(lèi)型：創(chuàng)建“1”。
2）實(shí)現(xiàn)從左向右去掉第一個(gè)和最后一個(gè)后剩余腳手架類(lèi)型：創(chuàng)建“20”與“2”——組合為“20 2”的數(shù)列——復(fù)制 round（腳手架橫橋向個(gè)數(shù)-0.5）/2 次（目的為創(chuàng)建離“腳手架橫橋向個(gè)數(shù)”最近的偶數(shù)數(shù)列）——如果腳手架橫橋向個(gè)數(shù)為偶數(shù)，直接輸出，如果腳手架橫橋向個(gè)數(shù)為奇數(shù)，在數(shù)列尾添加“20”后輸出。
3）從左向右最后一個(gè)腳手架類(lèi)型：如果腳手架橫橋向個(gè)數(shù)為偶數(shù)，輸出“31”，如果腳手架橫橋向個(gè)數(shù)為奇數(shù)，輸出“3”。
程序展示：

4.5模型效果
選中道路中心線，選擇腳手架族，輸入“順橋向間距”與“橫橋向間距”后，運(yùn)行程序，結(jié)果如下圖。因局部模型復(fù)雜度較高，容易卡頓，一般采用分段放置的方式。

最后可通過(guò)明細(xì)表的功能進(jìn)行腳手架工程量的統(tǒng)計(jì)。
五、總結(jié)
本文展示了revit族與Dynamo程序之間的聯(lián)系與配合，即族負(fù)責(zé)三維形體的構(gòu)建，程序負(fù)責(zé)批處理與判斷，類(lèi)似于rhino與grasshopper的聯(lián)系。此方法亦可對(duì)曲線段和現(xiàn)場(chǎng)的不同情形進(jìn)行擴(kuò)充，也可對(duì)復(fù)雜情況下的腳手架搭設(shè)進(jìn)行模擬，方便對(duì)其搭設(shè)方式，轉(zhuǎn)角位置，工程量與任務(wù)量提前判斷，大大提升了工作效率。

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