文档介绍：虚拟现实(VR)、虚拟样机(VP)、虚拟制造(VM)及 CAX 401
梁柱快速三维建模

张维锦
(华东交通大学土建学院,南昌,330013)

摘要用 VC++设计基于 OpenGL 图形标准的三维绘图平台,建立柱网容易,介绍了梁柱数据结
构及三维模型构建方法,并讨论柱的定位、布置、偏移等快速建模的原理;直梁、圆弧梁三维
模型构建及梁绘制方法,在梁柱的快速建模的同时,能从三维图形上反映出梁柱之间的扣减关
系。梁柱三维建模操作简单、直观,可在空间任何位置上进行操作,空间交互能力强。

1 引言
三维 CAD 及新产品创新设计系统研究开发是国家 863 计划在 2002 年 11 月设立的“软
件重大专项”,国家非常注重开发具有自主知识产权、支持产品与工程创新设计的三维数字
化设计核心系统,以打破国外软件的垄断。在机械行业 CAD 已延伸到 CAM,设计数据可
直接用于生产,且有一些较为成熟的三维 CAD 软件,如北航海尔软件有限公司开发的包含
零件设计、曲面造型、装配设计和渲染功能的全三维机械设计系统;在建筑行业,由于建
筑施工图在表达建筑物外部及内部结构的方式上示意性较强,与机械工程图有较大的差别,
目前比较常用建筑结构 CAD 应用软件,还都处于二维状态,三维建模还涉及较少。本文用
VC++设计基于 OpenGL 图形标准的三维绘图平台,用 C++类、类继承的概念设计轴网、柱及
梁等构件的三维数据结构,在柱及梁的绘制函数中调用 OpenGL 中线、面、三角形等绘制函
数,梁、柱的三维建模操作方法与目前通用的结构 CAD 软件(平面)类似,而得到却是真实
的三维梁柱结构,操作简单、直观。本文所开发的三维绘图平台,目前主要应用于建筑工
程的三维工程量计算,对结构 CAD 软件的前后处理的开发具有一定的参考价值。
2 轴网
本文用 VC++设计基于 OpenGL 图形标准的三维绘图平台,吸取 AutoCAD 及国内结构设
计 CAD 软件的优点,操作简单,布置轴网容易,根据开间、进深尺寸建立正交、斜交、圆
弧轴网,轴网可以根据需要插入到指定的位置,在插入的过程中,要插入的轴网能随着鼠
标的移动而移动,插入过程非常直观,所生成的轴线都是一个独立的三维对象,即在生成
轴线的过程中,要进行交叉、分段、重复判断,轴线的添加、复制、删除等编辑也非常容
易,生成的轴网简洁,可以与实际要布置的柱、梁等相同,没有布置构件的轴线可以删除
掉,生成的轴网主要起定位作用,在布置柱、梁等构件时能快速地在平面或空间位置捕捉
到轴线的端点、中点等。直轴线设计为所有绘图类的基类,其成员变量有层号、选中标志、
b1 至 b5、h1 至 h5、端点坐标数组等,绘制函数为调用 OpenGL 中画直线函数,绘制函数设
计为 C++中的虚拟函数,圆弧轴线、梁、柱等设计为直轴线的派生类,其与基类具有相同
的成员变量,只是各自的绘图形函数不同,各种图形对象还有选中函数、最小矩形边界计
算函数等。各图形平面状态下的选中函数设计比较简单,除了在 XY 平面内操作调用外,在
计算各图形的相对位置等关系时,也要大量调用其选中函数,轴网点及梁、柱的空间捕捉,
因篇幅有限,可参阅[1]中 OpenGL