一种建筑表面施工曲面参数化分格方法技术

一种建筑表面施工曲面参数化分格方法，将建筑表面曲面以三角形分格，依照建筑表面曲面的变化规律将建筑曲面补充为扩展曲面，找到扩展曲面的最大投影平面，经过扩展曲面的几何中心点作垂直于所述最大投影平面的切割平面，得到基本曲线；将基本曲线以间距点均分，以直线线段为底边，以常数高找到等腰三角形的顶点，在基本曲线的同侧连接相邻的顶点，以相邻顶点间的线段作为下一级等腰三角形的底边，找到下一级等腰三角形的顶点，以此类推，直到分格点完全覆盖建筑曲面。本发明专利技术可快速进行种类归并，降低了加工、施工管理复杂度。大幅缩短加工周期，取得了良好的经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑施工技术，具体说是一种建筑表面施工曲面参数化分格方法。
技术介绍
在幕墙施工中，主要的面材为玻璃、石材以及铝板，这三种材料都以平面板块为主。随着人们对建筑美的不断追求，建筑师设计出越来越多的流线型光滑的建筑造型，如图1所示。在幕墙深化设计中，现有的表皮分格方法一般采用曲面上布置分格线，分格线上布置分格点，再将分格点连接成三角形，如图2所示，现有技术的曲面的分格形式使得三角形的三边长度数值不等，没有将三角形有效地参数化，为后续的加工、施工带来困难。需要找到一种既能保证建筑外观造型，又能方便加工、施工的表皮分格方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种建筑表面施工曲面参数化分格方法，可以轻松地以参数化的三角形板块拟合空间曲面，降低加工、施工管理的复杂度。所述建筑表面施工曲面参数化分格方法，将建筑表面曲面以三角形分格，其特征在于：包括下述步骤：一、依照建筑表面曲面的变化规律将建筑曲面补充为一个包括建筑曲面在内且形状对称的扩展曲面，将所述扩展曲面向各平面投影，选取获得投影面积最大的最大投影平面；预设一个分格单元边长A0，所述A0是分格三角形的底边长度在其设计范围内的一个取值；二、找到扩展曲面的几何中心点，经过几何中心点、或在距离几何中心点一个分格单元边长的距离内作垂直于所述最大投影平面的切割平面，以所述切割平面与所述最大投影平面形成的交线为基本曲线；三、将所述基本曲线以间距点均分，相邻间距点之间的直线线段长为A0，所述分格三角形是底边长为A、高为H的等腰三角形，其中H为常量，A为可变量；四、以直线线段为底边找到等腰三角形的顶点，且该顶点在扩展曲面上分布于基本曲线的两侧，在基本曲线的同侧连接相邻的顶点，以相邻顶点间的线段作为下一级等腰三角形的底边，找到下一级等腰三角形的顶点，且该顶点在扩展曲面上的未分布分格点区域，以相邻的下一级等腰三角形的顶点间的线段作为更下一级等腰三角形的底边，以此类推，以等腰三角形的各顶点为分格点，直到分格点超出扩展曲面或仅剩唯一顶点；五、若分布的分格点没有完全覆盖建筑曲面，则扩大扩展曲面使基本曲线延长，直到分格点完全覆盖建筑曲面。优选地，在步骤二中，满足条件的切割平面选取与建筑曲面交线最长的平面。其中，在步骤四中，以直线线段为底边寻找等腰三角形的顶点，若出现超过两个满足条件的顶点，则选取最外侧的顶点。进一步地，设置等腰三角形可归并的误差范围，在设计范围内调节A0值，获得相应的等腰三角形种类统计，分别进行种类分布统计，筛选出最优分格方法。本专利技术公开了一种参数化的建筑表面曲面分格方法，可以通过计算机方便地进行建模，通过设置参数合并步长快速进行种类归并，降低了加工、施工管理复杂度。据统计，经过本专利技术方案改进后的参数化分格后的工程相比其他同等难易程度的项目，加工周期、施工周期可缩短50％～75％，取得了良好的经济效益。附图说明图1是建筑表层造型实施例示意图，图2是现有技术的分格面布置示意图，图3是建筑扩展曲面实施例示意图，图4是扩展曲面投影示意图，图5是切割平面切割基本曲线示意图，图6是参数化三角形平面分布示意图，图7是建筑曲面上参数化三角形分格点布置示意图，图8是建筑曲面参数化分格点布置图。图中：1—建筑曲面，2—扩展曲面，3—最大投影面，4—切割平面，5—基本曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明：如图3～8中所示，建筑表面曲面如图1所示，将建筑表面曲面以参数化的三角形分格可以大幅降低加工、施工管理复杂度。由于曲面与平面分格原理类似，为了更简洁地表达分格划分方法，这里先在一块平面描述分格原理，最后类推到曲面上。在平面上的直线上布置等间距的点。为了使用可以参数化的三角形分格拟合空间连续曲面，使用等腰三角形，可以用底边长度和底边的高两个参数来表征一个等腰三角形。在面材加工时，由于受到加工车床的最大加工尺与母材最大尺寸限制，底边边长和高的长度值一般不超过3000mm。具体的模数由工程项目的设计文件确定。例如，某体育中心设计文件规定，三角形的底边A的高不得超过1500mm，分格形式不限，需建筑师最终确定分格样式。将布置的N个点连续构成N-1个底边A，N为大于3的整数，如图6，分别过底边的中点做高，构成等腰三角形。根据工程设计文件，我们把底边边长参数A设为变量，允许其自由变化。高度H设为固定值1500mm。这样我们将所有的三角形简化为，底边为变量A，高度H为1500mm的等腰三角形。如图6中，底边生成的三个等腰三角形的顶点的连线作为第二排等腰三角形的底边，按照同样的方法再生成等腰三角形。依次类推，不断地向上按照同样的逻辑做等腰三角形。同样将三角形的分布规律应用到曲面上。如图3，可以看作建筑曲面1是从扩展曲面2中裁剪而成，如图4，粗略地创建扩展曲面2的最大投影面3，创建一块垂直于最大投影面3并经过其几何中心的切割平面4，切割平面选取与建筑曲面交线最长的平面。用切割平面4与扩展曲面2做布尔交集运算，取得曲面上的基本曲线5。将所述基本曲线5以间距点均分，相邻间距点之间的直线线段长为A0，所述A0是分格三角形的底边长度在其设计范围内的一个取值。以直线线段为底边找到等腰三角形的顶点，且该顶点在扩展曲面2上分布于基本曲线的两侧，若出现超过两个满足条件的顶点，则选取最外侧的顶点。实际上，建筑表面几乎不会出现这么大的曲率变化。在基本曲线的同侧连接相邻的顶点，以相邻顶点间的线段作为下一级等腰三角形的底边，由于在曲面上，下一级等腰三角形的底边是一个变化量。其变化范围一定在允许的变化范围内。找到下一级等腰三角形的顶点，且该顶点在扩展曲面2上的未分布分格点区域，以相邻的下一级等腰三角形的顶点间的线段作为更下一级等腰三角形的底边，以此类推，以等腰三角形的各顶点为分格点，直到分格点分布超出扩展曲面或仅剩唯一顶点。若分布的分格点没有完全覆盖建筑曲面，则扩大扩展曲面使基本曲线延长，直到分格点完全覆盖建筑曲面。分格点的分布效果如图7、8所示。把分格点连接成三角形分格，用参数化的等腰三角形拟合空间连续曲面。这里的等腰三角形，底边A为变量，高H为定值1500mm。通过该分格方法，我们把空间连续曲面用三角形分格拟合，且可以通过控制底边长A与高度H两个参数来控制分格的尺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建筑表面施工曲面参数化分格方法，将建筑表面曲面以三角形分格，其特征在于：包括下述步骤：一、依照建筑表面曲面的变化规律将建筑曲面(1)补充为一个包括建筑曲面在内且形状对称的扩展曲面(2)，将所述扩展曲面向各平面投影，选取获得投影面积最大的最大投影平面(3)；预设一个分格单元边长A0，所述A0是分格三角形的底边长度在其设计范围内的一个取值；二、找到扩展曲面的几何中心点，经过几何中心点、或在距离几何中心点一个分格单元边长的距离内作垂直于所述最大投影平面(3)的切割平面(4)，以所述切割平面与所述最大投影平面(3)形成的交线为基本曲线(5)；三、将所述基本曲线(5)以间距点均分，相邻间距点之间的直线线段长为A0，所述分格三角形是底边长为A、高为H的等腰三角形，其中H为常量，A为可变量；四、以直线线段为底边找到等腰三角形的顶点，且该顶点在扩展曲面(2)上分布于基本曲线的两侧，在基本曲线的同侧连接相邻的顶点，以相邻顶点间的线段作为下一级等腰三角形的底边，找到下一级等腰三角形的顶点，且该顶点在扩展曲面(2)上的未分布分格点区域，以相邻的下一级等腰三角形的顶点间的线段作为更下一级等腰三角形的底边，以此类推，以等腰三角形的各顶点为分格点，直到分格点超出扩展曲面或仅剩唯一顶点；五、若分布的分格点没有完全覆盖建筑曲面，则扩大扩展曲面使基本曲线延长，直到分格点完全覆盖建筑曲面。...

【技术特征摘要】
1.一种建筑表面施工曲面参数化分格方法，将建筑表面曲面以三角
形分格，其特征在于：包括下述步骤：
一、依照建筑表面曲面的变化规律将建筑曲面(1)补充为一个包括
建筑曲面在内且形状对称的扩展曲面(2)，将所述扩展曲面向各平面投影，
选取获得投影面积最大的最大投影平面(3)；预设一个分格单元边长A0，
所述A0是分格三角形的底边长度在其设计范围内的一个取值；
二、找到扩展曲面的几何中心点，经过几何中心点、或在距离几何中
心点一个分格单元边长的距离内作垂直于所述最大投影平面(3)的切割
平面(4)，以所述切割平面与所述最大投影平面(3)形成的交线为基本
曲线(5)；
三、将所述基本曲线(5)以间距点均分，相邻间距点之间的直线线
段长为A0，所述分格三角形是底边长为A、高为H的等腰三角形，其中
H为常量，A为可变量；
四、以直线线段为底边找到等腰三角形的顶点，且该顶点在扩展曲面
(2)上分布于基本曲线的两侧，在基本曲线的同侧连接相邻的顶点，以
相邻顶点间的线段作为下一级...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峰，洪巾钧，
申请(专利权)人：武汉凌云建筑装饰工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42