门式刚架钢结构三维动画软件的研究开发门式刚架钢结构三维动画软件的研究开发门式刚架钢结构三维动画软件的研究开发季云军①激Yun-jun；刁家凯①DIAO激a-kai；磨思成①MOSi-cheng；张皓天②ZHANGHao-tian；巴盛霖①BASheng-lin；牛志强①NIUZhi-qiang；王治均①WANGZhi-jun（①江苏科技大学土木工程与建筑学院，镇江212005；②江苏科技大学计算机科学与工程学院，镇江212003）0引言门式刚架结构的构件布置复杂，构件种类繁多，节点构造隐蔽，依靠平面二维图片的展示、抽象的文字讲解，学生很难完全了解门式刚架结构的构件布置和节点构造。因此，利用三维虚拟现实的动画软件，更形象地把门式刚架的三维实体模型展现出来，从而使学生更直观地了解门式刚架结构的布置和节点构造。文章针对土木工程专业钢结构设计课程，研究开发了基于建筑钢结构门式刚架结构的三维虚拟仿真教学动画软件。主要是通过功能强大的三维建模软件3DSMAX根据门式刚架结构二维图纸建立三维模型[1]，然后把建好的模型导入综合型开发平台Unity3D软件，利用Unity3D软件完成对门式刚架结构布置的动画设置和交互设计。1技术介绍1.1软件开发工具建筑钢结构门式刚架结构三维动画软件主要用到的开发工具有3DSMAX建模软件和Unity3D游---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---戏开发软件。3DSMAX全称为3DStudioMax，是Discreet公司开发的（后被Autodesk公司合并）基于PC系统的三维动画渲染和制作软件，是目前建筑动画设计、室内外设计、虚拟现实制作等方面运用最为广泛的建模软件。本钢结构三维动画软件运用的虚拟交互设计开发平台是Unity3D。Unity3D是由UnityTechnologies开发的一个让用户轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具，是一个全面整合的专业游戏引擎，是目前比较流行的虚拟现实开发平台。1.2动画仿真原理建筑钢结构动画软件的开发基于三维建模和动画制作两个方面的技术。利用3DSMAX对照门式刚架结构的二维图纸，建立同类构件相互独立的结构整体模型。建好的模型可以直接导入Unity3D进行使用。在Unity3D中可以对整体模型中的细部构件进行调整和控制，添加特定的动画效果，给整体组装动画的实现提供了巨大便利。Unity3D还可以制作360度缩放旋转观览视角，给模型的整体和细部展示带来了更直观可控的观览体验。同时，Unity3D可以导出为Windows和MAC系统下的可执行软件，大大提高了本动画软件的可用性和共享性。3DSMAX与Unity3D相结合完成动画软件开发流程图如图1所示。2三维动画软件开发2.1动画教学软件总体思路单层门式刚架钢结构是由实腹式斜梁与实腹柱通过刚性节点所构成的平面---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---刚架，通过檩条、支撑、墙梁等纵向构件连接而成的稳定结构体系，如图2所示。本软件总体思路是根据课堂教学仿真的需要，学生自主搭建模型；虚拟仿真实验的需要，实现三维仿真单层门式刚架结构的结构布置流程、节点构造展示、节点构件组装过程、自定义构件组装演示等功能。图1动画仿真流程图2门式刚架结构基本组成2.2钢结构门式刚架结构整体组装动画实现用三维建模软件3DMAX构建门式刚架结构的整体模型。建模过程中，依据实际结构结构施工图纸，等比例建模，并对每个构件进行编号和分类。将编号和分类后的模型导入到Unity3D软件中，建立模型库。根据一般单层门式刚架结构的构件安装顺序，先吊装竖向构件，后吊装平面构件。门式刚架结构的组装顺序依次为：基础、普通柱、刚架、支撑、连系梁（吊车梁）、抗风柱、檩条、墙梁、面板[2]。如图3，整个组装过程中，构件依次飞入视野，可在组装过程和组装完成后，对结构进行鸟瞰及三维旋转观览。2.3门式刚架结构节点构造和节点组装展示图3门式刚架结构组装过程为了让学生更加了解门式刚架结构的节点构造，在制作整体组装动画时，课题组开发了一套基于预览摄像机位置变化的判断系统。教师通过键盘上WASD和鼠标控制视角在整体模型中运动，可以更自由地观览结构的细部构造。当视角移动到结构的重要节点部位时，软件自...