【文章內(nèi)容簡介】 向或斜向裂縫寬度[21]，這一指標進行評定。可以認為，裂縫寬度反映的就是裂縫的裂開程度；同時，本文的標準其實是以裂縫的裂開程度為依據(jù)，考慮裂縫對建筑物的危害的嚴重程度。因此，本文提出一個概念——裂度，即裂縫的裂開程度。由于寬度的測量一般只是量取最大處的值，所以，僅僅寬度并不能達到恰當、全面地反映裂縫的裂度。對于整個裂縫的其它形貌要素，如長度和深度。有些裂縫長度很大，但可能寬度很小，如果單單只按國家標注，此裂縫的危險等級也許就會被低估。同樣，對于一些深度很深的裂縫，滲水情況也許會更加嚴重，這使得此種裂縫的安全級別也會較低。因此，雖然最大寬度（最大開裂的距離）是危害建筑物結(jié)構(gòu)的最大因素，但是僅僅簡單地測量裂縫的寬度值，就對整體裂縫進行了安全性評定。這種對裂縫的評定方式就可能會因為評定指標的簡單化和單一性，而不能全部、準確地做出客觀的評定（分類）結(jié)論。綜上所述，本文大膽地提出兩種新穎的評定指標。此種方法相對于國家標準，不再是單純依靠裂縫某一指標如寬度，而是希望通過測量并分析計算測量裂縫的形貌特征，歸納出一些較全面的裂縫指標，以此為依據(jù)進行裂縫的安全性評定。借鑒幾何量測量中平行度的概念，本文定義：若是兩條平行線L1與L2能夠完全包裹住裂縫，則兩條平行線間的距離d稱為裂縫類平行度。 裂縫檢測中寬度，一般指的是裂縫開裂的最大距離，而裂縫類平行度也需要測量的是距離，兩種概念似乎有些相同。但值得說明的是，傳統(tǒng)測量的裂縫寬度意在尋找最大的距離，強調(diào)的是最大，源于最大的距離處是最易滲水或腐蝕的，這種極端距離一定程度上反映了裂縫最大的安全隱患，使得裂縫寬度可以作為評定裂縫安全級別的一個重要指標。但是這種指標，忽視了裂縫寬度的整體情況。裂縫的滲水或受力情況是發(fā)生在整個或大部分開裂的建筑物表面，即使一些較小處的開口依然也是建筑物安全的威脅，只是威脅程度較低。但若是只對最大處的情況進行評定，就不能十分精準對裂縫的安全性進行評定。裂縫類平行度采用一種全部的思想，所以裂縫開裂的最大處到最小處，都融入的測量與檢測范圍，這樣獲得的數(shù)據(jù)相對于傳統(tǒng)測量的裂縫寬度，將更加全面、準備描述整個裂縫的情況。因此，以此指標為評定依據(jù)，將提高評定的精度，提高建筑物安全的保障的級別。但是，裂縫類平行度在實踐的評定過程中，也是有一些缺陷的。比如當某建筑物表面的裂縫的長度非常長的時候，用兩條平行線去包裹裂縫就顯得費力。所以這種指標特別適合一些長度較小或中等長度裂縫的評定，對于大型裂縫則不適合使用。在提出裂縫類圓度的概念的時候，本文首先提出兩點假設(shè)：1）根據(jù)力的作用是相互的和力合成分解的原理，假設(shè)不管裂縫受什么方向的力，裂縫受力的作用點從中心出發(fā)，向某一些方向散開；2）裂縫開裂處的建筑物材質(zhì)是均勻的。有了這樣的假設(shè)，本文不難判斷，在一面材質(zhì)均勻的建筑物墻體上，如果某一點受力或是腐蝕（腐蝕也可看作一種化學(xué)力），墻體表面會均勻的向四周開裂。更重要的是，這樣的裂縫會有非常規(guī)則的形貌。也就是說，裂縫從中心受力點O點出發(fā)到裂縫最遠點A或B等等，OA段與OB段的距離相等，即可以中心受力點和最遠點擬合出的形貌是一個圓。在現(xiàn)實中，裂縫的受力情況會非常復(fù)雜，建筑物的材質(zhì)也一定不會絕對均勻，所以現(xiàn)實中，建筑物的裂縫無論從寬度、長度、走向等等方面，它們的形貌都千差萬別。若是本文以上述兩條的假設(shè)下，測量到裂縫裂開最夸張?zhí)幍闹辽偃齻€點EP（Extreme Point）擬合出一個圓（夸張圓），得到圓心E；接著，選取離最夸張點處最近的最靠圓心的基本點（Basic Piont）再擬合出一個圓（基圓），得到圓心B。兩圓心間的距離EB，稱為裂縫類圓度。 EP－裂縫輪廓夸張點 BP－基礎(chǔ)點 P－夸張圓的圓心 B－基圓圓心本文希望通過在裂縫形貌上找到距裂縫中心點最遠處或最外側(cè)的點，和裂縫裂開最小或最內(nèi)側(cè)的點，兩類點去擬合出兩個圓，找到圓心，以圓心距評定裂縫的裂度。這樣的評定指標，其實在模擬或是還原前文提出兩種假設(shè)下裂縫的裂開的情況。如果裂縫受力從一點出發(fā)向四周散開且建筑物材質(zhì)均勻，那么裂縫的形貌幾乎會是一個圓。而正是由于裂縫受到復(fù)雜的力，建筑物材質(zhì)也不均勻，裂縫裂開時處在復(fù)雜的情況，這可以說是干擾著裂縫裂開的過程，導(dǎo)致裂縫不同部位寬度、深度都會有所區(qū)別。而這種不同裂縫開裂的環(huán)境導(dǎo)致出的差異形貌（一個是圓，另一個則是不規(guī)則的圖形），恰恰就能從裂縫形成的內(nèi)部機理上揭示出裂縫的裂度。此時裂縫開裂程度的描述可以說是裂縫偏離中心受力點的距離，而反映這種指標恰恰就可以使用裂縫類圓度來評定。在裂縫安全等級評定中，裂縫類圓度相對裂縫寬度，有著與裂縫類平行度相同的優(yōu)點。與此同時，裂縫類圓度也有自己的優(yōu)勢。相比于裂縫寬度和裂縫平行度，裂縫類圓度不再是通過單純測量直接就能得到的參數(shù)，而是從裂縫形成的機理與環(huán)境入手，考慮到了這些因素對裂縫裂度的影響。同時，它避開探討了受力、材質(zhì)這些因素如何導(dǎo)致了建筑物產(chǎn)生裂縫的問題，只是對這些因素最終效果進行了量化，而這種量化更具有客觀性，以此描述裂縫的裂度顯得更為恰當、全面。這種經(jīng)過處理分析得到的指標，反映了裂縫裂開的一些內(nèi)部面貌，準確地提供了評定裂縫安全等級的參數(shù)。裂縫是三維的，這種指標并沒有考慮裂縫的深度，雖然以裂縫類圓度為指標，評定裂縫安全等級上有了更大的保障，但是深度因素的忽略也可能會使評定結(jié)果沒有想象的準確。此情況下，本文要根據(jù)現(xiàn)場裂縫的深度，配合以裂縫類圓度評定的結(jié)果，一并考慮來判斷裂縫的威脅程度。對于裂縫類圓度的考核，最致命的缺陷就是評定裂縫長度非常長的情況。一旦長度過長，夸張點EP與基礎(chǔ)點BP只處于局部范圍，單單局部的指標肯定很難反映真實和全面的情況。因此，本文可以把整個裂縫，分為最寬區(qū)、主次寬區(qū)、次寬區(qū)，測量這些不同區(qū)域的裂縫類圓度，得到各個區(qū)域的評定結(jié)果，綜合起來判斷整體裂縫的情況。 4基于3DS Max的裂縫展示廳的三維建模在裂縫展示系統(tǒng)的開發(fā)中，場景三維模型的建立是整個系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵所在，模型的好壞直接影響演示的效果，其優(yōu)劣直接影響到整個系統(tǒng)系統(tǒng)的“沉浸感”[22]。第一，模型建立的逼真度將會直接影響到視景系統(tǒng)的沉浸感，逼真度越高，沉浸感越強。第二，三維模型的規(guī)模的大小，三角面（triangle）數(shù)量的多少，決定了計算機在實時圖形渲染時所要處理的信息量的大小，三角型面數(shù)量越少，計算機所要處理的信息量就越少，從而減少計算機渲染圖形所要的時間；但是，場景的逼真度會因此而降低。為了使用戶能夠真正沉浸于一個由計算機生成的虛擬視景環(huán)境中，必須使生成的環(huán)境足夠逼真和自然。虛擬環(huán)境的視景效果是影響虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)沉浸感的最重要因素[23]，而虛擬場景的構(gòu)建首先要完成的是對場景的三維建模工作，三維模型的構(gòu)建是建筑裂縫展示系統(tǒng)的第一步工作。在本系統(tǒng)中，需要構(gòu)建的場景的三維模型比較復(fù)雜，而VRML語言提供的造型函數(shù)無法構(gòu)建復(fù)雜的模型，如裂縫模型，因此采用編寫使用基本的繪圖語句來生成復(fù)雜三維模型并不現(xiàn)實。因此，對于建筑裂縫展示系統(tǒng)，所有三維模型的建模方式為：使用專業(yè)三維建模軟件創(chuàng)建三維模型，然后將生成的三維模型的數(shù)據(jù)導(dǎo)出wrl文件，以供應(yīng)用VRML瀏覽器使用，從而免去以編寫代碼構(gòu)建復(fù)雜三維模型這一枯燥復(fù)雜的工作。三維建模軟件的建模功能各有所長，在大規(guī)模場景建模過程中，通常綜合使用各種軟件工具，以最大限度地提高工作效率。目前應(yīng)用于視景仿真的三維建模軟件主要有：MultiGen Creator、3DS Max、MAYA、SOFTIMAGE/3D等，各種軟件都有其突出的特性，也有其較其它軟件的不足之處。本視景系統(tǒng)三維建模主要采用三維建模軟件3DS Max來建立視景系統(tǒng)的三維模型。所有模型最后都轉(zhuǎn)換為可被VRML瀏覽器讀取的wrl文件格式[24]。綜合考慮各種軟件的優(yōu)劣，本系統(tǒng)選用Autodesk公司的三維建模軟件3DS Max進行建筑物裂縫展示系統(tǒng)的三維建模。對于一個復(fù)雜的虛擬視景場景，建立三維模型是十分重要的一步，是整個景系統(tǒng)的基礎(chǔ)，模型的優(yōu)劣程度直接影響到視景的渲染速度和逼真度。視景仿系統(tǒng)三維建模的目的是獲取實際三維環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要，利獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。本文中建立的火箭視景仿真系統(tǒng)三模型全部采用軟件3DS Max建立，在其提供的界面下建立生成max格式的模型件。在建模過程中，為提高視景生成的效率，滿足視景系統(tǒng)的沉浸性和實時性求，用到了以下一些關(guān)鍵建模技術(shù)[25][26]。3DS Max提供了豐富的建模工具，使用者可運用不同的方法和途徑來建立維模型。可以精細刻畫物體的任何細節(jié)主要包括網(wǎng)格建模、使用型建模、放樣建模、面片建模、NURBS建模、實體建模等幾種方法。這幾種建模方法各有特色，既可以分別獨自使用也可以綜合使用，用戶以根據(jù)建模對象選擇最適合的建模方法，以使得在所建的模型最為逼真的同時建模的過程也相對容易。紋理貼圖是體現(xiàn)物體材質(zhì)表面的紋理，利用紋理貼圖可以不用增加模型的雜程度就可突出表現(xiàn)對象細節(jié)，并且可以創(chuàng)建反射、折射、凹凸、鏤空等多種果。比基本材質(zhì)更精細更真實。通過貼圖可以增加模型的質(zhì)感，完善模型的造使創(chuàng)建的三維場景更接近現(xiàn)實。3DS Max中最簡單的是Bitmap位圖，除此之外還有多種貼圖形式，并且可材質(zhì)的同一層極賦予多個貼圖，還可以通過層極的方式使用復(fù)合貼圖來混合材質(zhì)。紋理貼圖可以用兩種方式來實現(xiàn)：紋理貼圖類型和紋理映射坐標[27]。在場景中，可使用3DS Max定義工作單位的主要方法是“單位設(shè)置”對話框，在其中可指定單位的測量和顯示單位。，本文將裂縫展示廳的尺寸單位設(shè)定為millimeter（s毫米）。而模型并需要完全按照某個真實建筑的尺寸建模，是虛擬場景漫游，所以建模時的尺寸設(shè)計比較隨意，主要考慮的因素是渲染后的實際效果是否美觀[28]。三維建模主要以展示廳的建筑、內(nèi)飾和背景組成。展示廳分為上下兩層，由位于一層中部的兩側(cè)樓梯連接。一樓是主展廳，裂縫展臺展覽了一塊三維裂縫的實物，展板上貼有裂縫圖片。由一個鋼制表面的旋轉(zhuǎn)門而入，映入眼簾是寫有“裂縫展示廳”字樣的標牌。主體建筑外墻以半透明玻璃構(gòu)成，加上藍天草地的背景，顯得高貴典雅。、。 (a) (b) 三維模型的創(chuàng)建中，有選多物體的創(chuàng)建具有典型性，以下內(nèi)容作以介紹。(1)展示廳正門門和桌椅由于門和座椅是常見的造形模型，網(wǎng)絡(luò)資源都很多已經(jīng)設(shè)計的三維模型?？紤]到門和桌椅雖然結(jié)構(gòu)簡單，但要是想得到非常好的渲染效果。本文從網(wǎng)絡(luò)資源中，挑選了兩個成品CAD模型導(dǎo)入了展示廳中。對它們的基本尺寸進行了縮放，改變了一些表面材質(zhì)，使得旋轉(zhuǎn)門、桌椅和裂縫展示廳的設(shè)計顯得協(xié)調(diào)。這樣也大大縮短了建模的時間[29]。 展示廳正門門選擇高檔酒店中較常見的鋼制表面的旋轉(zhuǎn)門，模型自有動畫，一直沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)。桌椅則選擇了歐式風(fēng)格。(2)樓梯軟件3DS Max提供非常方便的對象編輯，創(chuàng)建模型中就有樓梯，分為直線樓梯、U型樓梯和螺旋樓梯等等。點擊“創(chuàng)建”選項，選中“AEC對象”。 (3）展板和掛圖的相框展板是展廳廳一個比較重要組件，相對而言，設(shè)計還是比較比較簡單。首先創(chuàng)建一個長方體。在項目修改選項卡中，勾中“FFD 4x4x4”，然后打開捕捉工具，捕捉底部點將長方體下部歪曲，形成一個傾斜的展板。掛圖的相框是按展板的比例，創(chuàng)建一個長方體，運用移動工具將其沿x軸拖進展板，從左視圖觀看，仿佛相框掛在展板上。然后選擇“克隆”，同樣復(fù)制出5個相同的相框，這樣就完成了展板的設(shè)計。 (4）展廳標題 3DS Max中不能直接輸入文字，文字必須以圖形的方式創(chuàng)建。 裂縫展示廳的門口處，設(shè)計了一塊弧形標題板，板上貼上“裂縫展示廳”的字樣，在板的上部設(shè)有聚光燈，照亮標題字。具體步驟如下： ①點擊“創(chuàng)建”，選擇“圖形”中的“文本”，再右側(cè)的選項卡中設(shè)置字體、文本內(nèi)容等等。②屬性修改器中，選擇擠出，這樣就有了凹凸感；再選中“FFD 4x4x4”，利用移動工具，將字體模塊移向標題板，使之與其緊緊地貼在一起。 3DS Max將燈光分為標準燈光和廣度學(xué)燈光兩大類，以應(yīng)用在不同的渲染環(huán)境或不同的變現(xiàn)手法手法，標準燈光師基于計算機的模擬燈光對象，如人工照明的燈泡或太陽的光照，只能模擬投射方法，不具有基于物理的屬性參數(shù)。Standard（標準）燈光層級下共包括8種不同類型的燈光，包括不同投射方法的燈光和專用于mental ray渲染器的燈光。通過“創(chuàng)建”命令面板下的燈光層級可訪問標準燈光的創(chuàng)建面板。最常用的3種標準燈光是指泛光燈、聚光燈和平行光，用于模擬各種投射方法的燈光，如泛光燈模擬客廳吊燈，聚光燈模擬車的照明燈等。整個展廳燈光系統(tǒng)的大致情況。為了方便起見，本系統(tǒng)全部創(chuàng)建的是聚光燈，根據(jù)不同的照明需要，修改燈的“倍增”參數(shù)，調(diào)節(jié)其光照強度，如前視圖天空中安放的目標聚光燈倍增較高，而展臺燈的倍增則較小。材質(zhì)以貼圖為主，展示廳一共采用了7種，主要有地板的瓷磚材質(zhì)、樓梯的木質(zhì)材質(zhì)、建筑外墻的玻璃材質(zhì)等等。軟件3DS Max提供了“材質(zhì)編輯器”，它是創(chuàng)建和編輯材質(zhì)的獨立工作區(qū)，提供了不同類型的材質(zhì)和貼圖，也提供了修改材質(zhì)參數(shù)的面板。方案中，如調(diào)節(jié)外墻材質(zhì)的透明度等等，都是通過材質(zhì)編輯器完成的。在模型最終完成后，插入了一張藍天草地的背景圖，然后進行渲染，得到了裂縫展示廳效果圖。 所有為實時視景渲染所建立的三維模型，都必須將場景三角形面數(shù)降低到最低以提高實施渲染速度。模型優(yōu)化是指所創(chuàng)建的三維模型在滿足系統(tǒng)的真實感的要求下盡量減少模型中多邊形的數(shù)量。本節(jié)中將通過以下兩種方法進行模型優(yōu)化[30]。(1）貼圖的壓縮建筑場景中應(yīng)用了大量的貼圖，可以借助壓縮軟件壓縮圖片的大小。(2）刪除不可見