1、建设科技 99交 流 平 台参数化在建筑结构领域中的应用越来越广泛，相较于传统的设计流程，参数化建模简化了工作的流程步骤，提升了效率。在装配式构件的生产中，大多结构工程师采用二维出图，或者YJK等设计软件出图，目前只能绘制灌浆套筒剪力墙的构件详图，缺乏其他剪力墙体系的建模成图，且没有打通设计到生产的联系，增加了结构工程师和构件深化生产的工作量，相较于以上的构件详图绘制方法，通过Grasshopper参数化建模，REVIT进行出图、计算钢筋量，构件体积重量的方法大大减少基于 Grasshopper 及 Rhino-inside 插件的纵肋叠合剪力墙参数化快速建模王砚东（北京市住宅产业化集团，北京
2、 100161）摘要 结构工程师在装配式的项目中，需要绘制竖向构件的详图，在目前能够绘制构件详图的软件中，并没有针对纵肋叠合剪力墙新体系的模块，此项工作耗费了很多精力，故考虑将参数化建模与装配式相结合。在BIM参数化研究中，多为幕墙和网壳结构的建模应用，在构件层面的应用较少。本文利用Grasshopper，调整少量参数，实现快速建模，通过Rhino-inside插件，建立Rhino和REVIT软件之间的联系，将犀牛软件中的模型转换为REVIT模型。实现快速绘制纵肋叠合剪力墙的构件详图，并将构件的信息参数化，可视化，传递给构件厂，便于预制构件的深化和生产，全过程节省了很多人力，大大提升了效率，为
3、装配式新体系的构件生产提供参考。关键词 纵肋叠合剪力墙；Grasshopper；Rhino-inside；构件详图；装配式；参数化Parametric Modeling of Composite Shear Wall Structure with Ribs based on Grasshopper and Rhino-insideWang Yandong（Beijing Building Industrialization Group Corp.,Ltd.,Beijing,100161）Abstract:In assembly projects,structural engineers nee
4、d to draw detailed drawings of vertical components.In the current software that can draw detailed drawings of components,there is no module for the new system of shear wall structure using composite shear wall with ribs.Since this work took a lot of efforts,it is considered to combine parametric mod
5、eling with assembly.In the BIM parametric research,the curtain and reticulated shell structure is mostly used modeling application,but there are few applications at the component level.This paper uses Grasshopper to adjust a small number of parameters to realize rapid modeling,link between Rhino and
6、 REVIT software and convert the model in rhino software into REVIT model through the Rhino-inside plug-in,so as to realize the rapid drawing of component details of composite shear wall structure with ribs,as well as parameterize,visualize,and transmit the component information to the component fact
7、ory,which is convenient for the deepening and production of assembly components,saving a lot of manpower in the whole process,greatly improving the efficiency,and providing reference for the component production of the new assembly system.Keywords:composite shear wall structure with ribs,Grasshopper
8、,Rhino-inside,component detail,assembly,parameterization了设计人员的工作量，成为结构工程师和构件厂之间配合的工具。近些年来，我国大力发展装配式建筑，新的竖向、水平构件体系不断推向市场，新产品不停地更新、迭代，传统的构件绘图软件不再能满足构件新体系的需求，原有的方法不容易在设计方和构件产品方建立联系。纵肋叠合剪力墙1是一种新型的竖向构件体系，该技术体系通过在构件空腔内搭接钢筋和浇筑混凝土形成整体，由两侧混凝土板及连接两侧混凝土板的纵肋组成的带有空DOI:10.16116/ki.jskj.2023.07.026100 建设科技交流平台腔的预制
9、构件，纵肋空心墙板采用双层双向配筋，分别位于两侧预制混凝土墙板内，通过纵肋内的拉筋形成整体结构。实现了现场的施工便捷，质量可控，预制率一样时，纵肋叠合剪力墙体系有效的减少了成本。装配式构件的标准化有利于快速生产和建造，是国家大力推广的模式。本文将参数化设计和装配式构件标准化结合，可以实现此体系的建模出图及数据传递，用较小的成本、合适的工具及较高的效率完成构件生产的需求，为之后的新体系构件生产提供一个新的思路。纵肋叠合剪力墙示意图如图1所示。图1 纵肋叠合剪力墙的示意图1 Grasshopper及Rhino-inside平台Grasshopper是Rhino中的插件，在国内的工程中应用广泛，由于
10、其强大的三维曲面建模功能和低代码参数化模式，在工程师不熟悉代码的情况下，将参数化思维无缝的引入工程师的日常工作中，多用于构建复杂几何构造、空间网壳结构2、幕墙体系3、大跨度结构4的参数化模型。其将复杂的编程脚本封装为电池组，连接电池组，建立参数和模型的函数关系，Rhino软件和Grasshopper为联动的关系，在Grasshopper中修改参数，Rhino的模型会相应的改变，达到通过简单改变相关变量就能自动生成模型最终形态的效果。对于结构工程师，Gh最大的优势为直观，易于调用，降低了工程师使用编程工具的难度，避免了二次开发的过程。在Gh中可以结合各种插件，使其功能更加强大。Rhino-ins
11、ide为REVIT中 的 一 个 插 件，在RE-VIT2020及Rhino7.19版本以上可以安装，从技术上讲，它和其他REVIT附加组件一样，它可以将Rhino及其插件加载到REVIT的内存中。Gh提供了一组用于与REVIT进行交互的新组件，并使用其脚本组件提供了对两个软件API的访问，将Gh丰富的生态系统开放给REVIT，从而给参数化的工作流程带来更多的可能性，弥补了Gh中的局限性。通过Rhino-inside可以将REVIT中的族和参数化后的Rhino模型相互转换，让Rhino与Gh能在REVIT内无缝运行，为两个软件之间提供了一个集成平台。可以在REVIT中创建族，通过Rhino-i
12、nside转换为Gh的参数，调整REVIT族的参数，模型也能够随之改变，并且族的数据转换为Gh中的电池组，从而将族转变为编程的语言。REVIT三维模型转换为二维图纸相较于Rhino更为成熟，且可以提取REVIT中的数据，传递给构件厂用于生产。2 程序编制2.1 纵肋叠合剪力墙构成分析由于此模型较为复杂，需要将模型拆分为几个部分，分别进行建模，构件参数化建模中最重要一环是对构件的构成进行分析，以确定拆分各部分的关联和相互关系。通过Gh和Rhino-inside构建纵肋叠合剪力墙暗柱的模型，将整个暗柱分为五个部分进行参数化建模，分别为左墙体、洞口、连梁、右墙体及外叶板保温，最后将五个部分联系起来，
13、形成整个暗柱的模型，纵肋叠合剪力墙暗柱的组成如图2所示：参数化建模由易到难，左墙和右墙由空腔、现浇墙体及墙体的钢筋组成，连梁由连梁的钢筋组成，洞口由窗下墙及洞口钢筋构成，此外，纵肋叠合剪力墙外墙板为三明治夹心板，有外叶板和保温。将暗柱拆分为五个大部分，但是各个部分并不是完全独立的，通过一些参数将五个部分组合为整体，调整参数，可以实现各个部分的联动。图2 纵肋叠合剪力墙暗柱的组成2.2 输入参数的选取参数化建模需要编程的思维，建立一套底层逻辑，按照这套逻辑逐步进行编程，在纵肋叠合剪力墙的模型建设科技 101交 流 平 台中，有很多参数，进行参数化建模有很大的困难，需要区分出参数中的变量与常量，第
14、一阶段需要提取出变量，固定不变的参数。在本体系中，存在贯通墙体的空腔，空腔仅存在三种模数，长度分别为200mm、300mm、350mm，根据剪力墙内叶长度的变化，三种模数的空腔进行排列，不同长度墙体空腔排列的规则均为固定1，且空腔中的纵筋位置不变，底部空腔的箍筋的间距均为100mm，灌浆圆管处的箍筋间距均为200mm，连梁的箍筋间距固定为100mm，根据不同的配筋调整钢筋直径。综上，将输入参数可以分为定量与变量两大类：定量参数为：空腔的尺寸、空腔纵筋的位置、暗柱空腔的箍筋间距以及箍筋出墙体的长度、底部加强区的箍筋间距、连梁箍筋的间距。变量参数为：墙体的基准点坐标、层高、内叶墙厚、板厚、梁高、洞
15、口尺寸、洞口相对于墙的位置、暗柱纵筋和箍筋的直径、连梁纵筋和箍筋的直径、连梁水平筋的位置、洞口水平筋和竖向筋的直径、暗柱的长度以及暗柱空腔的排布、外叶板和保温层的长度及厚度。2.3 空腔的参数化过程纵肋叠合剪力墙的暗柱空腔尺寸分为三种，分别为200、300、350mm，不同尺寸的墙体由这三种尺寸的空腔组成，有其固定的排布规则1，暗柱墙体长度通常由300mm到1500mm，三种模数的空腔平面图如图3所示：空腔由底部空腔和灌浆圆筒两部分组成，不同尺寸底部空腔高度均为580mm，灌浆圆筒延伸到内叶墙顶端。底部空腔为异形的多面体，而且每个墙体的空腔数量较多，如果仅通过Gh对空腔进行建模会很困难，所以考
16、虑在REVIT中建立三种模数的空腔族模型，大大减少了空腔建模的工作量，同时做成族文件后方便调用以及后续构件信息的传递，空腔族模型如图4所示：REVIT建立族模型时，首先确定族的基准点位置，本文设置空腔左下的角点为基准点，输入此基准点的坐标，即可确定空腔族的位置。在建立族模型还需注意给定族模型可变的参数,在不同模数的空腔模型中，需要将梁高和层高设置为可变参数。此时需要运用插件Rhino-inside将族模型转换到Gh中,电池组如图5所示，步骤如下：（1）在REVIT族文件中提取需要的族文件，图5中提取的为300mm长度的空腔。（2）提取出的为REVIT格式，将其格式转换为Gh格式，给定一个族文件的基准点坐标，确定族模型的位置。（3）调整族的参数设置，空腔族的参数在REVIT中设定为层高和梁高，将参数名称和参数数值接入程序电池中。（4）提取实例中的几何图形，提取出的数据即为Gh和Rhino中可以使用的图形数据。图3 不同尺寸纵肋空腔 图4 空腔族模型图5 族模型转换为Gh模型2.4 建立参数化模型图6 生成墙体轮廓模型如前文所述，纵肋叠合剪力墙构件可拆分为五个部分，第一步将各部分的墙体轮廓
