Inventor在建筑设计中的应用和技巧

Ｉｎｖｅｎｔｏｒ在建筑设计中的应用和技巧1引言

传统的建筑建设过程一般由概念草图设计→绘制建筑工程图→绘制建筑效果图→建筑施工等组成。随着计算机技术的发展，将建筑设计与计算机辅助设计相结合，借助三维建筑模型来多角度地展示建筑物复杂多变的空间结构，实现了建筑设计可视化。

Autodesk Inventor 是美国Autodesk公司推出的基于特征的参数化三维设计软件，可以随处剖切三维建筑模型，如房屋的水平剖切、房屋的垂直剖切和各层楼梯间的剖切，等，使内部结构一目了然。

利用计算机的虚拟设计，为设计人员提供了广阔的思维空间，以激发设计和创新灵感。对比图1和图2两种楼梯的外观效果，可以动态地观察、推敲和修改设计，从中选择一种比较合理、美观的设计方案。

2导入CAD图作为墙体草图快速准确地创建墙体

草图是三维零件造型的基础，是一个特征的“截面轮廓”，有了草图，就可以用各种方法生成不同的实体。将现有的CAD建筑平面图作为Inventor 墙体的草图，再利用“拉伸”工具创建墙体，既提高了建模速度，门窗位置又非常准确。将AutoCAD DWG 数据输入到Inventor 零件草图的步骤如下：

(1) 提取CAD图中的墙体图层

因为CAD建筑图中有一些文字、尺寸和门窗等创建墙体不需要图线(图3)，利用CAD“特性”工具中的“快速选择”功能，可以将墙体图线提取出来。如图4“快速选择”对话框所示，墙体层(WALL层)已经包括在选择集中。用“复制”和“粘贴”命令将选择集的内容粘贴到一个CAD新文件中，保存该CAD文件(图5墙体图)后关闭该文件。

(2) 输入CAD图作为Inventor 草图

在Autodesk Inventor 中创建新零件，激活零件草图。单击“草图”工具栏上的“插入AutoCAD文件”按钮，输入已保存的墙体图。草图应该是一个封闭的轮廓，而且不能是自交叉状态，必要时删除草图截面轮廓中不需要的线段。

一般情况下，草图绘制完后，要对草图进行约束。几何约束用来规整草图的几何形状，确定草图各要素之间以及草图与其他实体要素之间的相互关系。尺寸约束用来定义草图的大小和图元之间的相对位置。利用现有的CAD建筑平面图作为Inventor 墙体的草图，则可以节省绘制草图和约束草图这些步骤，可以大大提高建模速度。

(3) 创建墙体

单击“拉伸”工具，如果草图截面轮廓中有开放回路或多重回路，则显示“检查截面轮廓问题”符号，使用草图医生删除所有开放回路或多重回路。拉伸后的墙体如图6所示，注意在门窗的位置处添加了必要的墙体。

3利用自定义特征(iFeature)创建复杂管路模型

一套完整的建筑工程图中，给排水、暖通、结构等部分是由各个专业设计小组设计并提交设计图纸的。在三维建筑模型中，将给排水管路和暖通、风道等按照尺寸绘制出来，可以检查管路设计是否合理，管路与建筑结构有没有干涉现象，帮助各个专业之间进行协调，使施工得以顺利进行。

Inventor软件的“自定义特征iFeat ure”功能是定义并保存重复使用的特征。因为管路可视为由圆拉伸而成，所以用iFeature功能定义一个拉伸特征，然后在零件上选择工作平面来插入iFeature，可以大大提高创建三维管路模型的速度。图7所示为卫生间的部分管路。使用iFeature功能创建管路的步骤如下：

(1) 创建iFeature

绘制一个草图直径20，拉伸长度100的圆柱，使用“工具”菜单上的“提取iFeature”选项来提取草图特征和定位基准面并保存在系统指定的目录中，“创建iFeature”对话框如图8所示。

(2) 提取CAD图中的管路图层作为Inventor草图

利用CAD“特性”工具中的“快速选择”功能，将管路图层提取出来并保存为一个CAD文件。在Inventor 中创建新零件，用“插入AutoCAD文件”功能，输入CAD管路图作为Inventor草图，如图9所示。

(3) 插入iFeature创建不同标高的管路

单击“工作平面”按钮，选择Inventor草图中某条线段和它的端点，则定义一个通过端点并垂直于该线段的工作平面。启用特征工具面板中的“插入iFeature”功能，出现“插入iFeature”对话框，找到需要插入的文件后，将光标放在已定义的工作平面上，圆柱的虚拟显示将会出现。根据需要在“插入iFeature”对话框中调整草图直径或拉伸长度后，完成了该条管路的创建。

在Inventor中，可以将模型中的几何图元、定位特征投影到当前草图平面中，以创建参考几何图元。为了创建不同标高的给水、污水、中水和热水管路，需要定义不同标高的工作平面作为草图平面，将Inventor 草图中的线段投影到各个草图平面上，再利用iFeature功能创建不同标高的管路，保证了各种管路间的相对位置正确，如图10所示。

4巧用尺寸表达式创建楼梯族

建筑物中往往有多种楼梯，在楼梯草图的尺寸标注中，利用尺寸表达式，就可以用同一个三维模型，通过更改楼梯的长、宽、高和台阶数量而生成不同规格的楼梯，使三维模型得以重复利用，提高设计工作效率。

创建一个长4200mm、宽1600mm、高2550mm、台阶数量为16的直楼梯的步骤如下：

(1) 绘制草图并标注尺寸

尺寸和图形是“关联”的，当改变尺寸的数值后，尺寸会驱动图形发生变化。标注尺寸后，可以用三种形式显示尺寸：尺寸数值、尺寸名称和表达式形式。图11所示尺寸的显示形式为表达式形式，其中d0、d1、d2…dn是系统从第一个标注的尺寸开始为每一个尺寸排好的尺寸变量名称。注意尺寸变量d1的长度设定为4200+(4200/15)，15是台阶数量16减1所得。拉伸该草图，拉伸距离为楼梯宽度1600。

(2) 切削一个台阶

选择楼梯的侧面为草图平面，绘制直角三角形草图，如图12所示。标注一

个台阶的高度尺寸d8=d0/16，而宽度d9为计算尺寸(圆括号内的尺寸)，可不必标注。创建切削拉伸特征切削一个台阶。

(3) 阵列台阶

将上一步骤的切削拉伸特征草图设为可见，沿路径矩形阵列该特征。阵列方向选模型的斜边，如图13所示，阵列间距用“测量尺寸”的方法由测量图示直角三角形的斜边得到。创建楼梯的结果如图14所示。