Dynamo參數化創(chuàng )建橋梁腳手架分析應用

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(xiàn)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確位置信息以及幫助統計相關(guān)路段的腳手架桿件量數據，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)現以上具體應用。
通過(guò)洛陽(yáng)新伊大街項目橋梁直線(xiàn)段腳手架在revit中的建模和排布應用，展現了三維的可操作性，初步揭示了族與程序之間的聯(lián)系與運用，也展示了解決此類(lèi)問(wèn)題的一般性思路。
二、應用思路
2.1問(wèn)題分解
需解決問(wèn)題：通過(guò)道路中心線(xiàn)，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)扣式腳手架的搭設規范，將盤(pán)扣式腳手架一個(gè)基元族作為基本單元，總結其位置與類(lèi)型規律，并通過(guò)參數控制基元族的各項指標來(lái)滿(mǎn)足全部構件類(lèi)型，以下是基礎要求和操作的過(guò)程。
3.2基本組成
繪制的模型中應按照采購的標準件設置相應的尺寸，標準件包括立桿、豎向斜桿、水平桿、可調節底座和可調節托撐。
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外交錯。
3.4模型繪制
1、立桿參數化（高度調節）
立桿上的圓盤(pán)間距為500mm，隨著(zhù)高度的增加即使不同規格的立桿進(jìn)行連接，仍然不改變圓盤(pán)的間距，因此無(wú)需考慮立桿標準件的連接問(wèn)題，以500mm為模數，調整立桿高度方向的參數即可。需要注意的是，實(shí)際高程不滿(mǎn)足500mm的模數時(shí)，相差部分可通過(guò)可調節底座和可調節托撐來(lái)調節高度。參數設置見(jiàn)下圖：

2、圓盤(pán)參數化
圓盤(pán)間距500mm，圓盤(pán)陣列數隨立桿長(cháng)度的變化而變化。考慮到陣列數必須大于等于2，因此當立桿長(cháng)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)的位置應重復放置兩個(gè)圓盤(pán)，分別賦予可見(jiàn)性參數，一個(gè)圓盤(pán)作為立桿長(cháng)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(cháng)度大于等于1000mm時(shí)顯示。參數設置見(jiàn)下圖：

3、水平桿參數化
水平桿的步距為1.5m，水平桿的陣列數隨立桿長(cháng)度的變化而變化，陣列數的參數處理方式同圓盤(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)控制適當位置出現正確的立桿種類(lèi)。為了便于參數的添加，在一個(gè)基元族中，將水平桿折半添加在立桿上。參數設置見(jiàn)下圖

4、豎向斜桿參數化
由于斜桿在相鄰層逆向搭設，并且上下層相鄰的兩個(gè)斜桿需要內外交錯，則豎向斜桿應分為向上和向下兩種斜桿。按照相同的方法對豎向斜桿進(jìn)行陣列數參數公式的添加，使得豎向斜桿的數目隨著(zhù)立桿長(cháng)度的變化而變化。參數設置見(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)相應桿件返回值的并列條件。參數設置見(jiàn)下圖：

6、整理參數并確定排布規律
整理分組后總結出共有17種立桿類(lèi)型，將立桿通過(guò)以下4個(gè)參數來(lái)驅動(dòng)，立桿類(lèi)型與表格中列出的關(guān)系一一對應，即能排列出需要的腳手架模型。所有的參數都設置為實(shí)例參數，參數設置見(jiàn)下圖：

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

也可以通過(guò)明細表的功能進(jìn)行腳手架工程量的統計，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)一定的規則將程序輸入Dynamo中，即可實(shí)現自動(dòng)批量生成與橋梁貼合的滿(mǎn)堂腳手架。Dynamo程序語(yǔ)言放置模型需要基本族有一定的規則可尋，通過(guò)坐標可控制出現相應的族類(lèi)型，從而批量化的繪制模型，在應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程序的運行解決腳手架自動(dòng)放置問(wèn)題。
4.2基本思路
縱向坐標容易獲得，使用分割道路中心線(xiàn)坐標即可。橫向坐標如果也使用道路中心線(xiàn)坐標，則需要兩側一起計算，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(xiàn)偏移為右邊線(xiàn)，根據橋梁寬度計算左側坐標的方式，得到坐標后放置腳手架。最后求出順橋向和橫橋向個(gè)數，根據規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，僅列舉“道路中心線(xiàn)——右邊線(xiàn)——腳手架順橋向坐標——腳手架順橋向個(gè)數”和“根據規律放置腳手架類(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(xiàn)——右邊線(xiàn)——腳手架順橋向——腳手架順橋向個(gè)數
前提：確定道路中心線(xiàn)，道路中心線(xiàn)法向量，順橋向間距規律。
實(shí)現方式：道路中心線(xiàn)——根據道路中心線(xiàn)法向量向右偏移（橋梁寬度/2）——右邊線(xiàn)——根據順橋向間距對右邊線(xiàn)進(jìn)行分割——得到一個(gè)數組：右邊線(xiàn)上間距為順橋向間距的點(diǎn)坐標（起點(diǎn)在橋墩處，該處腳手架需單獨處理，在此需去掉該點(diǎn)坐標）——求該數組個(gè)數，即為腳手架順橋向個(gè)數。
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)數規律。
規律：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。
從左向右最后一個(gè)腳手架類(lèi)型：腳手架橫橋向個(gè)數為偶數時(shí)，為3；為奇數時(shí)，為31。
實(shí)現方式：
1）實(shí)現從左向右第一個(gè)腳手架類(lèi)型：創(chuàng )建“1”。
2）實(shí)現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”的數列——復制 round（腳手架橫橋向個(gè)數-0.5）/2 次（目的為創(chuàng )建離“腳手架橫橋向個(gè)數”最近的偶數數列）——如果腳手架橫橋向個(gè)數為偶數，直接輸出，如果腳手架橫橋向個(gè)數為奇數，在數列尾添加“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)數為偶數，輸出“31”，如果腳手架橫橋向個(gè)數為奇數，輸出“3”。
程序展示：

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

最后可通過(guò)明細表的功能進(jìn)行腳手架工程量的統計。
五、總結
本文展示了revit族與Dynamo程序之間的聯(lián)系與配合，即族負責三維形體的構建，程序負責批處理與判斷，類(lèi)似于rhino與grasshopper的聯(lián)系。此方法亦可對曲線(xiàn)段和現場(chǎng)的不同情形進(jìn)行擴充，也可對復雜情況下的腳手架搭設進(jìn)行模擬，方便對其搭設方式，轉角位置，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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