Dynamo參數化創建橋梁腳手架分析應用

來源： 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，為在實際施工中提供腳手架準確位置信息以及幫助統計相關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實現以上具體應用。
通過洛陽新伊大街項目橋梁直線段腳手架在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系與運用，也展示了解決此類問題的一般性思路。
二、應用思路
2.1問題分解
需解決問題：通過道路中心線，以及其他已知條件，創建腳手架模型。
問題分解：

由上圖可看出，已將1個大的問題分解為5個小的問題，只需分別找到這5個小問題的解決方案即可。
2.2小問題解決方案

現在，各子問題所需的revit族和Dynamo程序解決工具已經分配完畢，下面分別介紹族和程序的創建。

三、族的創建

3.1目的
通過研究盤扣式腳手架的搭設規范，將盤扣式腳手架一個基元族作為基本單元，總結其位置與類型規律，并通過參數控制基元族的各項指標來滿足全部構件類型，以下是基礎要求和操作的過程。
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針或全部逆時針組搭，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）
立桿上的圓盤間距為500mm，隨著高度的增加即使不同規格的立桿進行連接，仍然不改變圓盤的間距，因此無需考慮立桿標準件的連接問題，以500mm為模數，調整立桿高度方向的參數即可。需要注意的是，實際高程不滿足500mm的模數時，相差部分可通過可調節底座和可調節托撐來調節高度。參數設置見下圖：

2、圓盤參數化
圓盤間距500mm，圓盤陣列數隨立桿長度的變化而變化。考慮到陣列數必須大于等于2，因此當立桿長度小于1000mm時，圓盤的陣列不能成立。所以第一個圓盤的位置應重復放置兩個圓盤，分別賦予可見性參數，一個圓盤作為立桿長度小于1000mm時顯示，另一個圓盤進行陣列，作為立桿長度大于等于1000mm時顯示。參數設置見下圖：

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度的變化而變化，陣列數的參數處理方式同圓盤陣列。分析腳手架立桿之間的關系，可知立桿的周圍需要連接平面內四個方向的水平桿，通過添加不同的可見性來控制適當位置出現正確的立桿種類。為了便于參數的添加，在一個基元族中，將水平桿折半添加在立桿上。參數設置見下圖

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行陣列數參數公式的添加，使得豎向斜桿的數目隨著立桿長度的變化而變化。參數設置見下圖：

5、立桿類型組合
給水平桿和斜桿在需要顯示的立桿類型中賦予一個返回值，并且在各水平桿和斜桿可見性中添加上一個相應桿件返回值的并列條件。參數設置見下圖：

6、整理參數并確定排布規律
整理分組后總結出共有17種立桿類型，將立桿通過以下4個參數來驅動，立桿類型與表格中列出的關系一一對應，即能排列出需要的腳手架模型。所有的參數都設置為實例參數，參數設置見下圖：

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

也可以通過明細表的功能進行腳手架工程量的統計，見下圖：

盤扣式腳手架基元族的繪制已經完成，通過一定的規則將程序輸入Dynamo中，即可實現自動批量生成與橋梁貼合的滿堂腳手架。Dynamo程序語言放置模型需要基本族有一定的規則可尋，通過坐標可控制出現相應的族類型，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、程序的創建

4.1目的
通過Dynamo程序的運行解決腳手架自動放置問題。
4.2基本思路
縱向坐標容易獲得，使用分割道路中心線坐標即可。橫向坐標如果也使用道路中心線坐標，則需要兩側一起計算，會增加工作量。我們考慮實際情況，選擇采用道路中心線偏移為右邊線，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數，根據規律確定不同位置的腳手架類型。
4.3總體思路

4.4程序編寫
在本小節，僅列舉“道路中心線——右邊線——腳手架順橋向坐標——腳手架順橋向個數”和“根據規律放置腳手架類型”中的“確定尾行腳手架類型”這兩個具有代表性的例子，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——腳手架順橋向個數
前提：確定道路中心線，道路中心線法向量，順橋向間距規律。
實現方式：道路中心線——根據道路中心線法向量向右偏移（橋梁寬度/2）——右邊線——根據順橋向間距對右邊線進行分割——得到一個數組：右邊線上間距為順橋向間距的點坐標（起點在橋墩處，該處腳手架需單獨處理，在此需去掉該點坐標）——求該數組個數，即為腳手架順橋向個數。
程序展示：

2、確定尾行腳手架類型
前提：確定腳手架橫橋向個數規律。
規律：從左向右第一個腳手架類型：1。
從左向右去掉第一個和最后一個后剩余腳手架類型：20開始 20和2單次循環出現。
從左向右最后一個腳手架類型：腳手架橫橋向個數為偶數時，為3；為奇數時，為31。
實現方式：
1）實現從左向右第一個腳手架類型：創建“1”。
2）實現從左向右去掉第一個和最后一個后剩余腳手架類型：創建“20”與“2”——組合為“20 2”的數列——復制 round（腳手架橫橋向個數-0.5）/2 次（目的為創建離“腳手架橫橋向個數”最近的偶數數列）——如果腳手架橫橋向個數為偶數，直接輸出，如果腳手架橫橋向個數為奇數，在數列尾添加“20”后輸出。
3）從左向右最后一個腳手架類型：如果腳手架橫橋向個數為偶數，輸出“31”，如果腳手架橫橋向個數為奇數，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。

最后可通過明細表的功能進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，類似于rhino與grasshopper的聯系。此方法亦可對曲線段和現場的不同情形進行擴充，也可對復雜情況下的腳手架搭設進行模擬，方便對其搭設方式，轉角位置，工程量與任務量提前判斷，大大提升了工作效率。

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