《SU曲面建?！?7節(jié) 網(wǎng)架類造型

老怪《SU曲面建?！废盗兄v座第17節(jié)

網(wǎng)架類造型

這一節(jié)要討論的“網(wǎng)架”結(jié)構(gòu)與下一節(jié)的“框架”結(jié)構(gòu)，區(qū)別于傳統(tǒng)的“平面結(jié)構(gòu)”，屬于具有3D 空間屬性的“空間結(jié)構(gòu)”范疇。是20 世紀(jì)以來(lái)發(fā)展較快的建筑結(jié)構(gòu)之一，從大型的機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓、體育館、煤庫(kù)到小型的廣告牌，都離不開網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。我國(guó)又是世界上鋼鐵生產(chǎn)和應(yīng)用的第一大國(guó)、基建強(qiáng)國(guó)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍就更加普遍與寬廣，甚至成為很多重要工程的首選，所以網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與造型一直是SketchUp 建模應(yīng)用中的重點(diǎn)之一。

《SketchUp曲面建模思路與技巧》第8章從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的最小“細(xì)胞”——“幾何不變形結(jié)構(gòu)”開始討論，再?gòu)暮?jiǎn)單到復(fù)雜，從桿件到節(jié)點(diǎn)球，介紹多種不同形式的網(wǎng)架造型建模思路與技巧。

1，網(wǎng)架類造型例

下面展示三個(gè)國(guó)內(nèi)外知名的網(wǎng)架類結(jié)構(gòu)建筑：

下圖左：北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)（鋼網(wǎng)架屋頂）、右：英國(guó)伊甸園項(xiàng)目（球形網(wǎng)殼）

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.1.1 展示的是由法國(guó)著名建筑設(shè)計(jì)師、普利策獎(jiǎng)獲得者讓·努維爾操刀設(shè)計(jì)的羅浮宮阿布扎比分館的外景，其網(wǎng)架穹頂直徑達(dá)180m，用了8 層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。這個(gè)網(wǎng)架穹頂?shù)闹亓扛７茽栬F塔相似，工期耗時(shí)10 年，耗資10 億美元打造。

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.1.1　羅浮宮阿布扎比分館外景

下面展示《SketchUp曲面建模思路與技巧》第8章里詳細(xì)討論的幾個(gè)實(shí)例。這些曲拱造型實(shí)例里有“拱形網(wǎng)架”“平面網(wǎng)架”“曲面網(wǎng)架（拱形）”“曲面網(wǎng)架（異形）”“桿件與節(jié)點(diǎn)球”“焊接節(jié)點(diǎn)球”“螺栓節(jié)點(diǎn)球”“半球形網(wǎng)架”等。

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.2.1　三角形的簡(jiǎn)易演藝場(chǎng)

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.4.2　六邊形平面網(wǎng)架

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.4.3　矩形平面網(wǎng)架

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.5.1　平面與拱形網(wǎng)架

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.5.2　半橢圓拱形的網(wǎng)架

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.6.6　曲面網(wǎng)架與面層

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.7.6　桿件與節(jié)點(diǎn)球

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.8.2　簡(jiǎn)易線框網(wǎng)架

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.9.5　線框生成桿件與節(jié)點(diǎn)球

2，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由桿件（梁、柱等）和節(jié)點(diǎn)（鉸接或剛接）按一定幾何規(guī)律排列形成的空間受力體系，具有高次超靜定特性。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：空間整體性強(qiáng)、剛度大、自重輕、可跨越超大跨度，且能靈活適應(yīng)復(fù)雜造型。

2.1. 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的最小單元

合抱之木，生于毫末；九層之臺(tái)，起于累土（《道德經(jīng)》第64 章）。即便巨大如阿布扎比羅浮宮180m 直徑的大網(wǎng)架也是由一個(gè)個(gè)桿件單元（相當(dāng)于“細(xì)胞”）累積而成的，所以網(wǎng)架結(jié)構(gòu)還得從最小的細(xì)胞開始研究。

網(wǎng)架的細(xì)胞是一個(gè)空間鉸接桿系結(jié)構(gòu)，理論上在任意外力作用下不允許存在幾何變形。常見(jiàn)的幾何不變形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)如圖8.1.3 所示。幾何不變形的充要條件是：每3 個(gè)（或以上）不在同一平面上的桿件交會(huì)于一點(diǎn)，該點(diǎn)就稱為空間不動(dòng)點(diǎn)。

（1）如圖8.1.3 ①所示的三角錐就是組成空間結(jié)構(gòu)幾何不變體系的最小單元。

（2）如圖8.1.3 ②③所示的由3 個(gè)平面組成的空間結(jié)構(gòu)，其節(jié)點(diǎn)至少為3 個(gè)平面的交會(huì)點(diǎn)。

（3）如圖8.1.3 ④所示的四棱錐形狀也常被用于網(wǎng)架的基本單元。

（4）還有更多不同的桿件單元結(jié)構(gòu)，可查閱相關(guān)文獻(xiàn)（略）。

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.1.3　網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的最小單元

2.2. 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與各部分名稱

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)按弦桿層數(shù)不同，分為雙層網(wǎng)架或3（多）層網(wǎng)架。

（1）雙層網(wǎng)架是由上弦層、下弦層和腹桿層組成的空間結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖8.1.4，這是最常用的一種輕型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.1.4　雙層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

（2）3 層網(wǎng)架是由上弦層、中弦層、下弦層、上腹桿層和下腹桿層等組成的空間結(jié)構(gòu)，如圖8.1.5 所示。其特點(diǎn)是提高網(wǎng)架高度，減小網(wǎng)格尺寸，減小弦桿內(nèi)力，減小腹桿長(zhǎng)度，便于制造和安裝。缺點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)和桿件數(shù)量增多，桿件較密。有資料介紹，當(dāng)跨度大于50m 時(shí)，3 層網(wǎng)架用鋼量比雙層網(wǎng)架用鋼量省，且跨度越大，用鋼量降低越顯著。如阿布扎比羅浮

宮的巨型網(wǎng)架甚至用了8 層的結(jié)構(gòu)，顯然也是出于這個(gè)原因考慮。

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.1.5　3 層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

除了以上介紹的兩種外，還有10 多種不同形式的常見(jiàn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（讀者可自行搜索相關(guān)文獻(xiàn)）。但是從SketchUp 建模思路與技巧的角度考慮，則大同小異，所以就不再逐一列出。還有各種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)，也將放在8.8 節(jié)專門討論。

2.3. 創(chuàng)建網(wǎng)架模型要考慮的主要技術(shù)參數(shù)（僅供參考）

（1）結(jié)構(gòu)形式，如單層或雙層，節(jié)點(diǎn)類型（焊接、螺栓）網(wǎng)格形式（三棱錐、四棱錐等）。

（2）網(wǎng)架平面尺寸：長(zhǎng)度l（m）、寬度w（m）、高度h（m）。

（3）網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)形式與尺寸：相鄰錐體的間隔（m）、節(jié)點(diǎn)連接形式（焊接、螺栓、鋼板等）。

（4）支承形式：固定的、活動(dòng)的等。

（5）材料：基礎(chǔ)材料（混凝土、鋼等）、網(wǎng)架桿、螺栓球。

（6）靜載荷：上、下弦自重，節(jié)點(diǎn)自重等。

（7）活載荷：風(fēng)載荷、雪壓、抗震等。

（8）網(wǎng)架的網(wǎng)格高度與網(wǎng)格尺寸應(yīng)根據(jù)跨度大小、荷載條件、柱網(wǎng)尺寸、支承情況、網(wǎng)格形式以及構(gòu)造要求和建筑功能等因素確定。

（9）網(wǎng)架的高跨比可取1/18 ～ 1/10。網(wǎng)架的短向跨度的網(wǎng)格數(shù)不宜小于5。確定網(wǎng)格尺寸時(shí)宜使相鄰桿件的夾角小于45°，且不宜小于30°

2，造型工具概述

本章創(chuàng)建網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，除了要用到SketchUp 自帶的原生工具之外，還用到以下插件。

（1）Curviloft（曲線放樣，見(jiàn)《SketchUp 常用插件手冊(cè)》5.3 節(jié)）。

（2）JointPushPull Interactive（ 聯(lián)合推拉，見(jiàn)《SketchUp常用插件手冊(cè)》2.7 節(jié)）。

（3）1001bit tools（ 建筑工具箱，見(jiàn)《SketchUp常用插件手冊(cè)》6.1 節(jié)） 。

（4）JHS Powerbar（JHS 超級(jí)工具條，見(jiàn)《SketchUp 常用插件手冊(cè)》2.3 節(jié)）。

（5）Selection Toys（ 選擇工具，見(jiàn)《SketchUp 常用插件手冊(cè)》2.8 節(jié)）。

（6）fl owify [ 曲面流動(dòng)（曲面裱貼），見(jiàn)《SketchUp 常用插件手冊(cè)》5.16 節(jié)]。

（7）Soap Skin & Bubble（肥皂泡，見(jiàn)《SketchUp 常用插件手冊(cè)》5.9 節(jié)） 。

（8）Truebend（真實(shí)彎曲工具，見(jiàn)《SketchUp 常用插件手冊(cè)》5.27 節(jié)）。

3，網(wǎng)架桿件與聯(lián)接節(jié)點(diǎn)

用鋼材制作的網(wǎng)架，主要有如圖8.7.1 所示的幾種節(jié)點(diǎn)。圖8.7.1 中①所示為十字板節(jié)點(diǎn)；圖8.7.1 ②所示為鋼板型材節(jié)點(diǎn)；圖8.7.1 ③所示為焊接空心球節(jié)點(diǎn)；圖8.7.1 ④所示為螺栓球節(jié)點(diǎn)。其中①②兩種節(jié)點(diǎn)都適用于型鋼桿件與節(jié)點(diǎn)板的連接，采用焊接或高強(qiáng)螺栓連接。圖8.7.1 ③所示的空心球節(jié)點(diǎn)及圖8.7.1 ④所示的螺栓球節(jié)點(diǎn)，適用于鋼管桿件的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。工程上用得較多的還是焊接球形節(jié)點(diǎn)（見(jiàn)圖8.7.1 ③）和螺栓球形節(jié)點(diǎn)（見(jiàn)圖8.7.1 ④）。一般情況下，節(jié)點(diǎn)的鋼材消耗量占整個(gè)鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)用鋼量的15% ～ 20%。

至于焊接球（見(jiàn)圖8.7.1 ③）與螺栓球（見(jiàn)圖8.7.1 ④）有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)比較：焊接球全部在現(xiàn)場(chǎng)焊接，受氣候和工人技術(shù)水平的影響大，工時(shí)長(zhǎng)，技術(shù)與設(shè)備門檻低，品質(zhì)難以保障；材料成本比螺栓球略低，但現(xiàn)場(chǎng)焊接與安裝的工時(shí)費(fèi)用高。而采用螺栓球節(jié)點(diǎn)的情況跟焊接球基本相反，球體與桿件全部在工廠預(yù)制，技術(shù)與設(shè)備門檻高，工地上只要擰緊后鎖定即可，一把扳手就能解決，工時(shí)短，品質(zhì)好，雖然材料成本高，但工地現(xiàn)場(chǎng)的費(fèi)用低。尺有所短，寸有所長(zhǎng)，各有利弊，須合理取舍。

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.7.1　各種節(jié)點(diǎn)示意

4，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建模例（桿件與節(jié)點(diǎn)球）

本節(jié)的例子除了SketchUp 自帶的工具外，還要用到以下插件中的一部分：JHS 超級(jí)工具欄的輔助點(diǎn)、線軸圓桿、輔助點(diǎn)轉(zhuǎn)組件等（見(jiàn)《SketchUp 常用插件手冊(cè)》2.3 節(jié)）。

4.1. 節(jié)點(diǎn)球建模要點(diǎn)

創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)球，對(duì)于建模來(lái)說(shuō)，實(shí)在沒(méi)有什么了不起，用路徑跟隨工具做個(gè)小球而已，不過(guò)若真的這么做，一定會(huì)返工，請(qǐng)一定要注意以下操作要領(lǐng)，免得返工。

（1）首先用路徑跟隨工具做一個(gè)球（直徑為300mm，記住這個(gè)值，后面要用），因它將被大量復(fù)制，所以一定要控制片段數(shù)，又因?yàn)檫@個(gè)球不會(huì)做成特寫，輪廓粗一點(diǎn)并不會(huì)影響模型的整體觀感。建議做球體之前，把畫圓工具的片段數(shù)調(diào)整到8。球體形成后立即創(chuàng)建成組件（不是群組），如圖8.7.4 ①所示。

（2）雙擊進(jìn)入這個(gè)球組件內(nèi)部，一定能看到如圖8.7.4 ②左下角所示的組件坐標(biāo)標(biāo)志，現(xiàn)在調(diào)用移動(dòng)工具把球體沿綠軸（Y 軸）向-Y 方向移動(dòng)150mm（球體直徑300的一半），結(jié)果如圖8.7.4 ③所示。

（3）再把球體沿藍(lán)軸（Z 軸）-Z 方向移動(dòng)150mm（球體直徑的一半），結(jié)果如圖8.7.4 ④

所示。

（4）最后把球體沿紅軸（X 軸）-X 方向移動(dòng)150mm（球體直徑的一半）。

（5）打開X 光模式，檢查組件的坐標(biāo)軸是否正好在球體的正中心，如圖8.7.4 ⑤所示。

（6）你也可以用其它方法產(chǎn)生一個(gè)球體組件，坐標(biāo)軸必須在球體中心。

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.7.4　節(jié)點(diǎn)球建模要點(diǎn)

4.2. 準(zhǔn)確放置節(jié)點(diǎn)球

為了看得更清楚些，下面的展示僅用了一個(gè)三棱錐。圖中箭頭所指的“d”是按上面圖8.7.4 做好的球體（注意是組件，坐標(biāo)軸已經(jīng)移動(dòng)到組件的中心）。

l 放置節(jié)點(diǎn)球的方法：全選三棱錐①，單擊JHS 超級(jí)工具欄上的輔助點(diǎn)工具“b”，它會(huì)在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)輔助點(diǎn)，如圖8.7.5 ②所示，

l 接著全選包含輔助點(diǎn)的②和球體“d”，單擊輔助點(diǎn)轉(zhuǎn)組件工具“c”，所有的輔助點(diǎn)都變成了節(jié)點(diǎn)球，如圖8.7.5 ③所示，

l 再次全選③，單擊線變圓柱工具“a”，輸入圓桿直徑后按Enter 鍵，所有線段變成圓桿，如圖8.7.5 ④，演示完成。

l 也可以先執(zhí)行“線變圓柱”再做輔助點(diǎn)和放置節(jié)點(diǎn)球，結(jié)果一樣、但不直觀。

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.7.5　節(jié)點(diǎn)球安裝小樣示范

4.3. 創(chuàng)建焊接球網(wǎng)架實(shí)例

l 圖8.7.6 ①所示是六邊形平面網(wǎng)架的線框。下面要用它來(lái)演示創(chuàng)建網(wǎng)架的全過(guò)程?，F(xiàn)在全選準(zhǔn)備好的線框①，單擊工具欄上的工具“a”，所有頂點(diǎn)全部生成一個(gè)輔助點(diǎn)，如圖8.7.6 ②所示。

l 現(xiàn)在全選圖8.7.6 ②和節(jié)點(diǎn)球“c”，單擊輔助點(diǎn)轉(zhuǎn)組件工具“b”，如圖8.7.6 ③所示，所有輔助點(diǎn)都變成了球體。

l 最后一步，要把線框生成桿件，請(qǐng)看圖8.7.6 ④，這是前一步已經(jīng)創(chuàng)建了球體的線框，單擊工具“a”，稍待片刻（老舊計(jì)算機(jī)要等幾十秒），所有線框都變成桿件，如圖8.7.6  ⑤所示。

l 圖8.7.6 ⑥是網(wǎng)架成品一個(gè)角的特寫，球體上的紅色僅用于突出顯示，無(wú)其他特殊意義。為求清晰，球體體積放大了將近1 倍，并非合理的比例，也說(shuō)明一下。

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.7.6　節(jié)點(diǎn)球就位

4.4. 創(chuàng)建螺栓球網(wǎng)架實(shí)例

l 上面所述的焊接球，用鋼板沖壓成半球體焊接而成，體積較大。而螺栓球通常是實(shí)心的，在工廠預(yù)先銑出安裝平面、打孔、攻螺紋，體積小，角度精準(zhǔn)；而配套的桿件也 需要在兩端預(yù)制出螺栓。所以，建模也要麻煩得多。

l 圖8.7.7 ①就是8.4 節(jié)出現(xiàn)過(guò)的四棱錐。如圖8.7.7 ②所示，要用一條水平線創(chuàng)建網(wǎng)架的下弦桿，還要依照一條斜線做出腹桿，注意兩頭都要做出束頭與螺桿部分（可參考 前面的圖8.7.3）。還要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)球體組件，如紅箭頭所指。直徑大約是桿徑的1.5 倍以 內(nèi)，也要把坐標(biāo)軸移到球體的中心。

l 接著對(duì)已完成的下弦桿與腹桿做旋轉(zhuǎn)復(fù)制，結(jié)果如8.7.7 ③所示。l 為了精準(zhǔn)放置螺栓球，用JHS 工具的輔助點(diǎn)工具，在圖8.7.7 ③所示的5 個(gè)角上生成5 個(gè)輔助點(diǎn)，如圖8.7.7 ③紅色箭頭所指處所示（也可以在①上生成輔助點(diǎn)后移動(dòng)到 ③處對(duì)齊）。

l 最后全選桿件與輔助點(diǎn)，還有螺栓球，單擊JHS 超級(jí)工具欄的“輔助點(diǎn)轉(zhuǎn)組件工具”，螺栓球全部就位，如圖8.7.7 ④所示。

l 至于把這個(gè)小樣擴(kuò)展成實(shí)用的網(wǎng)架成品，因?yàn)闂U件需要預(yù)制，又有螺栓球的存在，會(huì)比較麻煩，但是稍微動(dòng)動(dòng)腦筋還是可以實(shí)現(xiàn)的，譬如可以先把桿件的矩陣做出來(lái)，再在另一處把球體的矩陣做好，移動(dòng)到兩者精準(zhǔn)重疊即可。（截圖略）

登錄/注冊(cè)后可看大圖

圖8.7.7　螺栓球網(wǎng)架安裝小樣

回復(fù)可下載PDF，還送吧幣3枚（共送10位）

游客，如果您要查看本帖隱藏內(nèi)容請(qǐng)回復(fù)

為方便朋友們查閱，下面列出《SU曲面建模講座》的全部鏈接，點(diǎn)擊直達(dá)。

《SU曲面建?！?1節(jié) 講座預(yù)告

《SU曲面建模》02節(jié) 曲面基礎(chǔ)（一）SU圖形與建模分類

《SU曲面建?！?3節(jié) 曲面基礎(chǔ)（二）SU幾何詳述

《SU曲面建模》04節(jié) 曲面基礎(chǔ)（三）曲面在SU里的實(shí)現(xiàn)

《SU曲面建?！?5節(jié) 簡(jiǎn)單曲面（一）路徑跟隨詳述

《SU曲面建模》06節(jié) 簡(jiǎn)單曲面（二）模型交錯(cuò)與剖面切割

《SU曲面建?！?7節(jié) 簡(jiǎn)單曲面（三）折疊成型詳述

《SU曲面建模》08節(jié) 簡(jiǎn)單曲面（四）沙箱成型

《SU曲面建?！?9節(jié) 簡(jiǎn)單曲面（五）實(shí)體工具詳述

《SU曲面建?！?0節(jié) 簡(jiǎn)單曲面練習(xí)（一）圓弧折疊彎曲件

《SU曲面建?！?1節(jié) 簡(jiǎn)單曲面練習(xí)（二）足球模型

《SU曲面建?！?2節(jié) 曲面造型相關(guān)插件

《SU曲面建?！?3節(jié) 扭曲類造型

《SU曲面建?！?4節(jié) 彎曲類造型

《SU曲面建?！?5節(jié) 螺旋類造型

《SU曲面建?！?6節(jié)?曲拱類造型

《SU曲面建模》17節(jié) 網(wǎng)架類造型

《SU曲面建?！?8節(jié) 孔洞類造型

《SU曲面建?！?9節(jié) 膜結(jié)構(gòu)類造型

《SU曲面建模》20節(jié) 曲線融合類造型

《SU曲面建?！?1節(jié) 無(wú)序類曲面造型

《SU曲面建模》22節(jié) 節(jié)點(diǎn)編輯與細(xì)分平滑
《SU曲面建?！?3節(jié) 位圖矢量化
《SU曲面建模》24節(jié) 浮雕與曲面裱貼
《SU曲面建?！?5節(jié) 城市雕塑類造型
《SU曲面建模》26節(jié) 圖像逆向重建（IBMR）
《SU曲面建?！?7節(jié) 灰度圖建模
《SU曲面建模》28節(jié) 曲面貼圖工具與技巧
《SU曲面建?！?9節(jié) 模型修復(fù)與優(yōu)化
《SU曲面建模》30節(jié) 出圖放樣與施工

本貼附件下載

17 老怪《SU曲面建?！废盗兄v座第17節(jié) 網(wǎng)架.pdf

2.67 MB , 吧幣: 200 , 請(qǐng)登陸后再進(jìn)行下載！

立即下載

謝謝分享!

謝謝分享!