Dynamo参数化创建桥梁脚手架分析应用-澳门新葡新京

Dynamo参数化创建桥梁脚手架分析应用

2020-10-11

一、摘要
桥梁工程中桥面高度和曲线位置的变化以及桥墩的分布增加了脚手架位置的不确定性，为在实际施工中提供脚手架准确位置信息以及帮助统计相关路段的脚手架杆件量数据，我们希望提前建立脚手架模型并考虑不同情况下脚手架的放置来实现以上具体应用。
通过洛阳新伊大街项目桥梁直线段脚手架在revit中的建模和排布应用，展现了三维的可操作性，初步揭示了族与程序之间的联系与运用，也展示了解决此类问题的一般性思路。
二、应用思路
2.1问题分解
需解决问题：通过道路中心线，以及其他已知条件，创建脚手架模型。
问题分解：

由上图可看出，已将1个大的问题分解为5个小的问题，只需分别找到这5个小问题的解决方案即可。
2.2小问题解决方案

现在，各子问题所需的revit族和Dynamo程序解决工具已经分配完毕，下面分别介绍族和程序的创建。

三、族的创建

3.1目的
通过研究盘扣式脚手架的搭设规范，将盘扣式脚手架一个基元族作为基本单元，总结其位置与类型规律，并通过参数控制基元族的各项指标来满足全部构件类型，以下是基础要求和操作的过程。
3.2基本组成
绘制的模型中应按照采购的标准件设置相应的尺寸，标准件包括立杆、竖向斜杆、水平杆、可调节底座和可调节托撑。
3.3基本原则
1、每一层的竖向斜杆全部依次顺时针或全部逆时针组搭，相邻两层的方向相反，成之字形。
2、垂直方向，相邻两层的竖向斜杆需要内外交错。
3.4模型绘制
1、立杆参数化（高度调节）
立杆上的圆盘间距为500mm，随着高度的增加即使不同规格的立杆进行连接，仍然不改变圆盘的间距，因此无需考虑立杆标准件的连接问题，以500mm为模数，调整立杆高度方向的参数即可。需要注意的是，实际高程不满足500mm的模数时，相差部分可通过可调节底座和可调节托撑来调节高度。参数设置见下图：

2、圆盘参数化
圆盘间距500mm，圆盘阵列数随立杆长度的变化而变化。考虑到阵列数必须大于等于2，因此当立杆长度小于1000mm时，圆盘的阵列不能成立。所以第一个圆盘的位置应重复放置两个圆盘，分别赋予可见性参数，一个圆盘作为立杆长度小于1000mm时显示，另一个圆盘进行阵列，作为立杆长度大于等于1000mm时显示。参数设置见下图：

3、水平杆参数化
水平杆的步距为1.5m，水平杆的阵列数随立杆长度的变化而变化，阵列数的参数处理方式同圆盘阵列。分析脚手架立杆之间的关系，可知立杆的周围需要连接平面内四个方向的水平杆，通过添加不同的可见性来控制适当位置出现正确的立杆种类。为了便于参数的添加，在一个基元族中，将水平杆折半添加在立杆上。参数设置见下图

4、竖向斜杆参数化
由于斜杆在相邻层逆向搭设，并且上下层相邻的两个斜杆需要内外交错，则竖向斜杆应分为向上和向下两种斜杆。按照相同的方法对竖向斜杆进行阵列数参数公式的添加，使得竖向斜杆的数目随着立杆长度的变化而变化。参数设置见下图：

5、立杆类型组合
给水平杆和斜杆在需要显示的立杆类型中赋予一个返回值，并且在各水平杆和斜杆可见性中添加上一个相应杆件返回值的并列条件。参数设置见下图：

6、整理参数并确定排布规律
整理分组后总结出共有17种立杆类型，将立杆通过以下4个参数来驱动，立杆类型与表格中列出的关系一一对应，即能排列出需要的脚手架模型。所有的参数都设置为实例参数，参数设置见下图：

3.5模型效果
脚手架基元族载入项目中，通过控制立杆种类以及横纵向间距，搭设出脚手架模型。效果如下图展示：

也可以通过明细表的功能进行脚手架工程量的统计，见下图：

盘扣式脚手架基元族的绘制已经完成，通过一定的规则将程序输入Dynamo中，即可实现自动批量生成与桥梁贴合的满堂脚手架。Dynamo程序语言放置模型需要基本族有一定的规则可寻，通过坐标可控制出现相应的族类型，从而批量化的绘制模型，在应用上的探索还有很大的空间。
四、程序的创建

4.1目的
通过Dynamo程序的运行解决脚手架自动放置问题。
4.2基本思路
纵向坐标容易获得，使用分割道路中心线坐标即可。横向坐标如果也使用道路中心线坐标，则需要两侧一起计算，会增加工作量。我们考虑实际情况，选择采用道路中心线偏移为右边线，根据桥梁宽度计算左侧坐标的方式，得到坐标后放置脚手架。最后求出顺桥向和横桥向个数，根据规律确定不同位置的脚手架类型。
4.3总体思路

4.4程序编写
在本小节，仅列举“道路中心线——右边线——脚手架顺桥向坐标——脚手架顺桥向个数”和“根据规律放置脚手架类型”中的“确定尾行脚手架类型”这两个具有代表性的例子，其他步骤亦可参考本例。
1、道路中心线——右边线——脚手架顺桥向——脚手架顺桥向个数
前提：确定道路中心线，道路中心线法向量，顺桥向间距规律。
实现方式：道路中心线——根据道路中心线法向量向右偏移（桥梁宽度/2）——右边线——根据顺桥向间距对右边线进行分割——得到一个数组：右边线上间距为顺桥向间距的点坐标（起点在桥墩处，该处脚手架需单独处理，在此需去掉该点坐标）——求该数组个数，即为脚手架顺桥向个数。
程序展示：

2、确定尾行脚手架类型
前提：确定脚手架横桥向个数规律。
规律：从左向右第一个脚手架类型：1。
从左向右去掉第一个和最后一个后剩余脚手架类型：20开始 20和2单次循环出现。
从左向右最后一个脚手架类型：脚手架横桥向个数为偶数时，为3；为奇数时，为31。
实现方式：
1）实现从左向右第一个脚手架类型：创建“1”。
2）实现从左向右去掉第一个和最后一个后剩余脚手架类型：创建“20”与“2”——组合为“20 2”的数列——复制 round（脚手架横桥向个数-0.5）/2 次（目的为创建离“脚手架横桥向个数”最近的偶数数列）——如果脚手架横桥向个数为偶数，直接输出，如果脚手架横桥向个数为奇数，在数列尾添加“20”后输出。
3）从左向右最后一个脚手架类型：如果脚手架横桥向个数为偶数，输出“31”，如果脚手架横桥向个数为奇数，输出“3”。
程序展示：

4.5模型效果
选中道路中心线，选择脚手架族，输入“顺桥向间距”与“横桥向间距”后，运行程序，结果如下图。因局部模型复杂度较高，容易卡顿，一般采用分段放置的方式。

最后可通过明细表的功能进行脚手架工程量的统计。
五、总结
本文展示了revit族与Dynamo程序之间的联系与配合，即族负责三维形体的构建，程序负责批处理与判断，类似于rhino与grasshopper的联系。此方法亦可对曲线段和现场的不同情形进行扩充，也可对复杂情况下的脚手架搭设进行模拟，方便对其搭设方式，转角位置，工程量与任务量提前判断，大大提升了工作效率。