AutoCAD 三维建筑建模 第十一章

AutoCAD三维建筑建模第十一章第1节 AutoCAD三维模型的特点与分类第2节 AutoCAD三维建筑建模的方法与一般流程第3节 AutoCAD基本建筑部件的绘制第4节CAD三维家具绘制第5节AutoCAD复杂建筑对象的建模方法第6节 AutoCAD创建三维建筑楼体的实例本章重点：三维建筑立体图的绘制方法与要领本章操作：某三维餐桌、路灯图绘制；某住宅区效果图绘制第11章AutoCAD三维建筑建模一、建筑三维模型的特点1、符合我们的视觉和思维习惯；而且包含的信息更多、更完整；也更有利于与计算机辅助工程、制造等系统相结合。2、具有较强的真实感效果，而且可从任意角度对物体进行观察，获取不同的视觉效果。3、能从三维模型中获得想要的二维图形（如主视图，即正立面图；俯视图，即平面图，等等。），从而节省绘图时间。二、建筑三维模型的分类及其特点。（一）线框模型1、概念：它是三维物体的一个框架，是由点、直线、和曲线等组成，描述三维物体的外框。2、特点：不含面的信息，不能进行消隐、着色和渲染等操作。3、创建：在CAD中通过三维点（X，Y，Z）绘制直线、多段线、样条曲线构成的各类线框模型，大部分可用二维绘图第1节AutoCAD三维模型的特点与分类工具实现。此外，由于组成线框模型的每一个图形对象都需要单独绘制并定位，并且交叉和穿越线比较多，故该种方式应用不广泛。（二）表面模型1、概念：它是用一系列有连接顺序的棱边围成的封闭区域来定义的表面，由表面的集合来定义实体。2、特点：在线框模型的基础上增加了面、边信息和表面特征等内容，能满足求交、消隐、明暗处理和数控加工的要求。3、创建：在CAD中通过建立三维平面、曲面及标准三维基本形体的表面来构造表面模型。具体建模工具除一些二维制图工具外，都排列在[曲面]工具栏内（如下图）（三）实体模型1、概念：包含了线框模型与表面模型的各种功能，不但具有面的特性，还包含体积、质心等特性，即是一个实心体。依次为二维填充、三维面、长方体表面、楔体表面、棱锥面、圆锥面、球面、上半球面、下半球面、圆环面、边、三维网格、旋转曲面、平移曲面、直纹曲面、边界曲面（要求熟练应用这些命令）2、特点：可进行切割、贴图、消隐、着色和渲染等操作，具有前面两种所不具备的优点。3、创建方法有二：系统提供的基本实体来创建，如长方体、球体等；由二维平面图形通过拉伸、旋转等方式而生成。后者是三维实体建模非常有效的方法。（建模工具除了使用二维制图命令外，都排列在[实体]工具栏上，而其独有的实体编辑工具都排列在[实体编辑]工具栏上。此外，CAD还提供了4种通用的三维操作工具，即三维镜像、三维旋转、三维阵列和对齐等命令）注意：上述三种模型之间转换是有限性转换依次为并、减、交集；拉伸面、移动面、偏移面、删除面、旋转面、倾斜面、复制面、着色面；复制边、 着色边；压印、清除、分割、抽壳及检查（要求熟练应用这些命令）附带要先行掌握的几个知识点——三维坐标系的点和方向，后者遵循右手定则，即当右手的拇指、食指和中指处于想到垂直，其他手指为合拢状态时，拇指、食指、中指所指的方向分别为X、Y、Z的正方向。UCS坐标系及其调整如，UCS的几个下一级命令：“[新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W)]”，可选择进行。(直接使用UCS工具栏)UCS图标的显示控制：如，UCSIcon，UCSMan。关于UCS的调整，特别有效，通过移动、旋转等可方便绘图时更加方便。其他的创建三维方法，如Elevation(Elev)或Change命令，也是常用的。******************************************************************一、三维建模的方法1、方法一：由二维图形生成三维实体，其具体思路：二维图形属性修改（厚度与全局宽度）。2、方法二：由图纸生成三维三维实体，其具体思路：光栅图（插入命令）创建二维图形（多线）多线转换为多段线（多线编辑、打散，多段线编辑）分组后按组整体拉伸（拉伸）插入光栅图时，注意放大的比例要与图纸中的标注实际长度有关3、方法三：由基本三维实体创建与组合而成。(略)4、方法四：旋转创建三维实体，具体思路：创建旋转对象（圆、椭圆、多边形、环形、一个区域、闭合样条和闭合多段线）和旋转轴；然后，利用Revolve命令完成第2节AutoCAD三维建筑建模的方法与一般流程附光栅图生成三维实体的案例——（一）打开“建筑制图样板文件”，同时，新建“光栅图”图层，把“LX003“用”插入\图像管理器“命令置入视图中（缩放参数如下）37.75732387353571（二）图纸二维线框图生成1、使轴线层为当前层，绘制墙体轴线；2、使墙体层为当前层，分别绘制承重墙线与非承重墙线，两者的比例如下：——命令:_mline（承重墙的多线设置）当前设置:对正=无，比例=240.00，样式=STANDARD——命令:_mline（非承重墙的多线设置）当前设置:对正=无，比例=120.00，样式=STANDARD用T形打开命令对墙线进行修改3、使门窗层为当前层，绘制窗户线（样式如下）——命令:_mline当前设置:对正=无，比例=240.00，样式=窗线4、增加阳台层，并使之为当前层，绘制阳台线（样式如下）——命令:_mline当前设置:对正=无，比例=180.00，样式=阳台线5、使门窗层为当前层，依据光栅图绘制门，并制成块插入适当位置（三）二维线框拉伸成三维实体图1、用“打散”命令分解墙体线（其他图层均隐藏）；2、对图形进行分组，再使用“多段线编辑”命令使分散的墙线成为封闭的线框；(分组结果如下)3、分组用“拉伸”命令进行拉伸（3000）而成三维实体（效果如下）4、窗体的拉伸与阳台的拉伸（前者窗台以下为900，窗体高1500，窗体至墙顶高为600；后者拉伸为1200）三维墙体（二维墙线分组示意图）用多段线编辑时，一定要按顺或逆时针依次进行选择或者用boundary命令创建面域三维墙体生成示意图二、三维建模的工作流程1、简单的建筑可以直接进行整体生成；2、复杂建筑应分段建模后整体组装；（1）对建筑垂直分层或水平分层；（2）对二维信息进行取舍；（3）分别生成三维子层和子块文件；（在定义插入点的位置的确定）（4）进行建筑的整体检查和调整；（5）补充环境、道路和绿化模型四、有关三维的命令要尽快熟悉五、课堂的练习与指导（注意在三维空间绘制图块）一、墙体的建模方式1、利用直线、圆弧与多段线创建墙体——绘制轮廓线——利用特性修改其厚度与全局比例（如果是多段线也可修改其起点与终点宽度）2、利用长方体与差集命令来创建墙体，注意建模时座标体系的切换，通常是XY平面上开始绘制线框。3、利用已有图纸建模方式（先多线，后打散，再编辑成多段线拉伸而成，结果如前所示）4、窗洞的建模，可以用先用复制，后沿Z轴拉伸（配合修改其高度值而成，门洞亦如此）第3节AutoCAD基本建筑部件的绘制主视图俯视图东南等轴测图二、柱体建模方式1、利用多段线、多边形、圆形创建2、利用长方体创建柱体（较简单）三、门与窗的建模1、利用“多段线+厚度+高度”绘制窗户（这种方式可调整坐标系后生成块以备用）2、利用“多段线+厚度+高度+三维面”绘制门四、踏步和雨篷建模1、方法：用基本实体绘制室外门柱，然后用拉伸实体绘制雨篷，最后使用一定厚度的多段线绘制台阶（注意，带有组合型的部件，必须适时调整UCS）2、具体过程（尺寸自定义）“多段线+厚度+高度”绘制窗户“多段线+厚度+高度+三维面”绘制门对门柱及台阶建模方法、没有尺寸的请自定义，最后对位置作行当调整。（在三维空间下调整）注意点——台阶轮廓线要封闭；第二段楼梯采用复制第一段楼梯的方法，然后用三维旋转命令进行旋转而得五、楼梯和阳台的建模1、楼梯（调整为左视图）——用多段线绘制并拉伸（效果如下）六、屋顶建模1、平屋顶建模（较简单，在具体建模时，要考虑与地面的平行关系，略）2、坡屋顶建模（也应考虑与房屋主体绘制的视图关系）1）四坡顶绘制（提供方法解说）——绘制一垂直的对称直线，绘制轮廓线——重点介绍绘制过程的方法（本讲解在左视图下绘制）2）歇山顶（仅解说过程，略）关键技术在于轮廓绘制后的位置调整，要参照一定的辅助线或点来定位。3）坡顶组合（未定义尺寸的，请自定义）——关键技术1：绘制两个相互垂直的三棱柱（图1）图1左右视图下各绘制一个三棱柱的位置关系图2调整后并消隐后的结果组合并调整视图后的效果如图2所示。再复制三组备用——关键技术2：如何对复制后的三对实体进行操作，并组成如下图所示呢？（首先是用两次减的运算后再进行拼接的；第三对实体则用相交，最后用Slice命令来分割达到目的，再进行拼接组合），效果如下这是拼接后尚未并集的结果4）圆屋顶建模（未定义尺寸的请自定义）——关键技术1：在“左视图”下的屋顶分瓣的截面绘制，可尽量放大可能最大限度地准确）——关键技术2：对分瓣图进行阵列时，应调整为“俯视图”环境下，同时调整分瓣图的位置，使其以屋顶为中心，当然，也可用三维阵列）。——关键技术3：若要塔尖的的造型，可调整为“主视图”环境并绘制其截面，再绕轴进行旋转。效果如下。欧式屋顶很有特色，还能绘制其它造型吗？试一试！！5）尖顶的绘制（未定义尺寸的请自定义）——关键技术：视图的转换；圆柱体的底面半径不能超过长方体的高；尖形的棱锥体可用“三维曲面”也可用正方形捕捉四个顶点后再拉伸，注意拉伸的角度调整为45度左右。效果如下。第4节三维家具绘制与效果处理一、办公桌的绘制方法指导——关键技术1：确定视图环境（即从某个环境角度看物体）关键技术2：关于桌子的几个长方体，注意用捕捉的方法；其中，把手的造型要用到“实体编辑命令”，而且要注意定位，建议用“三维多段线”绘制辅助线来完成。办公桌着色效果（图中不同部分用颜色反映）二、办公椅的绘制方法指导——1、调整视图使之与办公桌视图一致；2、用ISolines设置线框密度；3、椅面与椅脚的绘制关键在两者之间的定位；4、椅背的绘制：注意调整UCS使Z轴与椅面垂直。三、台灯的绘制方法指导——1、台灯座的斜面与开关按钮及其定位（用辅助线定位）2、台灯架绘制（注意要调整UCS使灯架的轮廓线在XY平面内）3、灯罩的绘制（调整UCS使坐标原点至灯架顶，并使罩面在XY平面上）四、效果处理1、光源设置，包括光强度、类型（环境光、点光、平行光、聚集光）、角度（通常自屋顶射下）、颜色等。2、材质库及材质的设置（通常要求按图层附着），CAD自带的材质有限，同学们可添加自己的喜欢的材质。（通过有关软件处理成*mli格式的就行）3、配景的设置，同样CAD自带的配景有限，也可添加。（通常为*tga文件格式，其他文件类型也可以）4、环境（背景）的设置办公室效果图示意一、曲屋面与曲屋面相交（半径50个单位）1、侧面边界线绘制关键技术（主视图环境中绘制）辅助直线辅助直线第5节AutoCAD复杂建筑对象的建模方法——侧面边界下部向两侧外翘而用Rotate3d旋转-45度的结果(两者相距300个单位)旋转后的结果AB坐标系移动至中脊线端点后再在X、Y平面内绘制中脊线的结果——关于坐标系的旋转，再移动坐标系到中脊线端点（如下图）——边界曲面的绘制要领（结果图）对于要定义两个曲面的线，可把已创建的面先移开，最后再移回来。注意：三维边界曲面的绘制要求各条边相互连结且各自独立。二、南方古亭屋顶造型绘制——关键技术1：坐标系的移动与旋转——关键技术2：分析所绘曲线在哪个平面内，本案是在对角线平面内绘制弧形线，因此，要如图所示旋转坐标系。1）命令:ucs当前UCS名称:*主视*输入选项[新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W)]<世界>:y指定绕Y轴的旋转角度<90.00>:452）命令:ucs当前UCS名称:*没有名称*输入选项[新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W)]<世界>:y指定绕Y轴的旋转角度<90.00>:-90图1坐标系旋转45度后示例图2图中有夹点的四个实体是相互独立的——关键技术3：三维曲面系统参量的设置与曲面屋顶绘制命令:surftab1输入SURFTAB1的新值<6>:25命令:SURFTAB1输入SURFTAB1的新值<25>:命令:surftab2输入SURFTAB2的新值<6>:25命令:edgesurf当前线框密度:SURFTAB1=25SURFTAB2=25选择用作曲面边界的对象1:选择用作曲面边界的对象2:选择用作曲面边界的对象3:选择用作曲面边界的对象4:古亭曲面屋顶的绘制（其中之一）——关键技术4：阵列已绘制的三维曲面，方法有二：俯视图下用二维阵列模式；在三维环境下用三维阵列模式（效果如下）本节是综合建筑群体的绘制；主要内容是要在绘制单体楼体的基础上，创建建筑群体，再绘制建筑小区的建筑小品、绿化布置、道路组织，同时进行小区渲染，形成效果图。先绘制建筑单体；并创建楼体块小区环境绘制（建筑小品、道路、绿化配置）小区渲染（含纹理处理与背景处理）第6节AutoCAD创建三维建筑楼体的实例一、建筑单体绘制1、绘图环境与前面相同2、楼体绘制轴线（如下）3、三维墙、窗洞体绘制1）改变视口（如图）2）三维生成（同理，生成三维窗，窗的厚度为1000，全局宽度为240）三维墙与窗洞生成的效果图4、创建“墙体线脚”图层。1）用多段线沿墙轴线绘制线脚基线。（主视图下生成，并在右视图下绘制墙线脚的剖面图）；基线最好单独一层，一面还有用。线脚剖面尺寸，然后再进行垂直镜像（备用）2）现把剖面1移到线脚基线的右端点（使剖面1的的右下端点与基线的右端点重合），再用沿基线路径进行拉伸（效果如下）调整为东南视图较好操作。3）把刚才拉伸的线脚移动，终点为（@0,2500,0),然后以同上面的方法把剖面2放在基线的右端点上，进行沿基线路径拉伸，最后，再向下移400个单位，打开所有图层（效果如下）5、创建标准层墙体。1）以一层模型中的墙体模型（线脚除外）复制到二层，然后，阵列（或复制）得到单体建筑雏形；2）创建“标准墙体”图层，把前面复制的二层墙体转换到该图层中；然后转换到为俯视图环境，并设置Elve命令设置绘图环境的标高与厚度，其值分别为5400和300个单位；最后，打开基线层，用多段线沿基线绘制一240宽的墙体，该墙体为标准墙体的窗上墙。（效果如下）小区单体建筑楼体雏形6、创建顶层墙体线脚与造型1）关闭除基线以外的所有图层，把基线复制到13700的高度上，并创建“顶层墙体线脚”图层，用多段线绘制线脚剖面（主视图环境下），同时上下镜像得到剖面3与剖面4；最后，沿线脚基线路径拉伸。小区单体建筑顶层线脚剖面拉伸结果2）顶层线脚造型：用楔体在俯视图环境下绘制（数据尺寸如下）3）把顶层线脚基线向上移到860个单位的高度，然后，再把前面绘制的楔体剖面移到该基线，使楔体底面侧边中点与基线的端点相吻合。用复制的方法把楔体复制到基线的另一端，实体的对齐方式相同。命令:wedge指定楔体的第一个角点或[中心点(CE)]<0,0,0>:指定角点或[立方体(C)/长度(L)]:@-2980,240指定高度:1800两个实体要对齐楔体移动的结果示意图4）创建一辅助图层（当前层），用三维多段线（3dploy）沿项层图示取基线节点与楔体中点绘制一辅助线（如图）红色线为辅助线5）把剖面4移到楔体顶上（如图）接着，用选择路径拉伸的方法沿三维辅助线拉伸剖面4，结果如下使剖面4的右下端点与三维辅助线端点相交。顶层线脚装饰拉伸结果示意图6）顶部装饰墙的绘制。先用三维多段线沿顶层墙体基线绘制一轮廓线，并在右视图中绘制一矩形（280*710），并移动矩形至多段线的端点再沿路径拉伸（如图）图中的红色线即为顶部装饰墙小区单体建筑雏形效果图7、单元楼建筑细部绘制1）门窗玻璃幕的绘制。在俯视图环境下，先参照墙线用多段线绘制一条辅助基线，再向上移动到1000个单位的高度，即与窗下高齐平。最后，打开特性命令，选手多段线的厚度并设置为16000，可根据与顶层墙面平齐而具体设定高度值。效果如图所示。（建“玻璃层”）2）底层阳台的创建（阳台层为当前层）——阳台拉伸路径创建（俯视图环境）——主视图下创建阳台栏板剖面左图的说明：剖面1为底层阳台栏板；剖面2为标准层阳台栏板；剖面3为顶层阳台栏板；——在东南视图下用移动命令把阳台护板剖面1移到建筑楼体的阳台拉伸线上，使其右端点与拉伸线吻合；同时，在俯视图下以阳台拉伸的四个角点为顶点绘制一矩形面域并向上移到400高度（如图所示）。其他层的方法类同，最后沿各拉伸线进行路径拉伸（结果如下页）说明：标准层与顶层的拉伸线可用复制完成，而它们的阳台剖面护板分别为栏板剖面2与剖面3。这是各层阳台护板用“extrude”沿路径拉伸的结果。8、屋顶、窗套绘制1）屋顶绘制。用多段线沿墙线绘制一条封闭的区域，使其高度在屋顶墙面上。可先对“elev”变量设置标高为16000，厚度为0，然后才进行绘制区域。（俯视图环境）2）窗套绘制，在主视图环境下，按图示位置，用矩形绘制1600*1860；1925*2679；289*2679；1925*2679；1860*1860等五个矩形；然后，除289*1860矩形外，其他四个矩形分别向内偏移150个单位，接着分别对五个矩形创建面域；最后，用差集命令减去有偏移的四个矩形面域，之后，对所有面域进行拉伸130个单位。（效果如下图1与图2）3）其他，的窗套可用镜像或阵列或复制实现（结果如图3）图1图中的蓝色夹点线为窗套尺寸，具体位置可参照窗户（粉红色）而设置图2窗套拉伸后的示意图小区建筑单体效果，下图为联排式建筑，之后，可创建成块，根据需要进行组合。二、小区辅助形体创建1、小区地面与道路创建（俯视图环境，尺寸可自定，具体要根据小区的建筑密度、绿化率、容积率、道路结构等确定。本案的考虑是建筑组团及其间距、建筑小品的布置而概略估计：外围道路宽为6-7米、内部道路为5-6米和4米；小区分五幢建筑单体划分，每幢建筑距道路的距离均20-25米）下页为小区道路结构与建筑单体布置意象图2、建筑小品创建（俯视图环境与右视图环境）小区道路结构与建筑布置意象划分示意3）建筑小品完善（添加柱子、尖顶等）注意:一定要注意视图环境的变换。这里的柱子的高度与半径均有了，尖顶的高度约2000个单位，是用三棱锥曲面绘制，其底面的四个点即为亭面的四个角点，在俯视环境下可捕捉到。另外，在绘制小品建筑时，一定要在小区布局的环境下定位，当然，也可在正确视图环境下绘制，再用移动命令完成。4）广场小品的绘制指导首先要在环道上，绘制一条拉伸弧形线，然后在右视图环境下绘制如右的造型。接着，把上面绘制的造型移到拉伸曲线的左侧，使其右下端与拉伸曲线的左端点吻合，再用三维旋转进行调整使二者相互垂直，最后，用Extrude命令沿路径进行拉伸。第三，在主视图环境下绘制一个圆柱，半径为1000，高度为3000，位置在刚才拉伸的造型实体上，完成之后，要进行复制，还要在俯视图下进行旋转，使圆柱与造型实体相垂直，全部做完后，相减，即行。第四，绘制造型下支撑圆柱，其半径为120，高度为2700，最后，在左图环境下进行复制；第五，广场小品全部完成后，把建筑小品打开，一起在俯视环境下进行镜像。第六，在广场中央绘制一个圆形水池，其半径为4000，然后在向内偏移300，之后创建两个面域，最后用减集命令（大的减小的面域），再拉伸1000个单位。第七，创建好水池之后，以水池的圆心为圆心绘制一个半径为3700的圆，再创建面域，适当调整高度并修改颜色，形成水面。（以下为各具体环节的效果示意图）小区广场小品的左视图效果示意半径为1000，高度为3000的圆柱修剪后结果