装配式钢结构建筑的参数化建模方法技术

本发明专利技术公开了一种装配式钢结构建筑的参数化建模方法，包括步骤：放样出钢结构的内表皮曲面和外表皮曲面；沿所述钢结构的竖向受力柱切割所述内表皮曲面和所述外表面曲面，相交处形成竖向受力柱的内弦杆和外弦杆，于所述内弦杆和所述外弦杆之间连接腹杆；沿所述钢结构的水平受力梁分割所述内表皮曲面和所述外表皮曲面，分割交点相连形成水平受力梁的上弦杆和下弦杆，于所述上弦杆和所述下弦杆之间连接腹杆；对所述内弦杆、所述外弦杆、所述上弦杆、所述下弦杆及所述腹杆赋予截面信息，完成钢结构模型的参数化建模。本发明专利技术参数化建模相比于传统的建模方式具有卓越的可调性和对复杂形体建筑良好的适应性。

Parametric modeling method of fabricated steel structure building

【技术实现步骤摘要】
装配式钢结构建筑的参数化建模方法
本专利技术涉及一种BIM钢结构设计
，尤其涉及一种装配式钢结构建筑的参数化建模方法。
技术介绍
传统钢结构加工时，根据CAD二维图纸，用Tekla软件翻成钢结构模型，再根据模型来进行构件生产，此时方法费工费时，且需要反复校核。采用参数化建模后，可以直接将模型转到Tekla软件中，因为全为电脑操作，Tekla二次建模时间可忽略不计，且不会发生错误，大大减少了钢结构深化设计人员的工作量。
技术实现思路
本专利技术主要是针对现有技术的不足，提供一种装配式钢结构建筑的参数化建模方法，具有卓越的可调性和对复杂形体建筑良好的适应性。本专利技术所采用的技术方案为：一种装配式钢结构建筑的参数化建模方法，包括步骤：放样出钢结构的内表皮曲面和外表皮曲面；沿所述钢结构的竖向受力柱切割所述内表皮曲面和所述外表面曲面，相交处形成竖向受力柱的内弦杆和外弦杆，于所述内弦杆和所述外弦杆之间连接腹杆；沿所述钢结构的水平受力梁分割所述内表皮曲面和所述外表皮曲面，分割交点相连形成水平受力梁的上弦杆和下弦杆，于所述上弦杆和所述下弦杆之间连接腹杆；对所述内弦杆、所述外弦杆、所述上弦杆、所述下弦杆及所述腹杆赋予截面信息，完成钢结构模型的参数化建模。本专利技术参数化建模方法的一些实施例中，采用Grasshopper软件进行所述内表皮曲面和所述外表皮曲面的放样，以及构建所述竖向受力柱和所述水平受力梁的钢结构模型。本专利技术参数化建模方法的一些实施例中，在完成所述钢结构模型的参数化建模之后，还包括步骤：将所述钢结构模型自所述Grasshopper软件中导入到Midas软件中，进行结构受力分析；在受力分析满足要求后，将所述钢结构模型自所述Midas软件导入到3D3S软件中，进行图纸出图。本专利技术参数化建模方法的一些实施例中，还包括步骤：将所述钢结构模型在所述3D3S软件导入到Tekla模型中，进行钢结构深化出图。本专利技术参数化建模方法的一些实施例中，所述钢结构为花瓣树结构，所述竖向受力柱为弧形柱，所述水平受力梁为环形梁。本专利技术参数化建模方法的一些实施例中，所述花瓣树结构还包括树枝部分，所述参数化建模方法还包括步骤：将所述竖向受力柱的所述上弦杆和所述下弦杆的上端呈放射状向外延伸形成放射状树枝的弦杆；于相邻的放射状树枝的所述弦杆之间连接支撑树枝的弦杆；连线所述放射状树枝的弦杆的端点，形成四周围护树枝的弦杆；对所述放射状树枝的弦杆、所述支撑树枝的弦杆、所述四周围护树枝的弦杆赋予截面信息，完成钢结构模型的参数化建模。本专利技术参数化建模方法的一些实施例中，每道所述放射状树枝的弦杆之间连接有腹杆、每道所述支撑树枝的弦杆之间连接有腹杆、每道所述四周围护树枝的弦杆之间连接有腹杆。本专利技术参数化建模方法的一些实施例中，所述花瓣树结构的树干呈喇叭口形，底部为圆形，顶部为椭圆形，在放样所述内表皮曲面和所述外表皮曲面的步骤中，包括：沿高度方向将树干分为多个截面，所述截面的形状自底部到顶部从圆形变为椭圆形；利用多个所述截面放样成空间曲面，得到树干的内表皮曲面和外表皮曲面。本专利技术参数化建模方法的一些实施例中，切割所述内表皮曲面和所述外表面曲面的步骤，包括：通过面单元，以所述钢结构的竖向受力中心为轴线，等弧度形成阵列，弧度小于或等于竖向受力柱的最小间距，形成多个面单元；根据竖向受力柱的轴线位置，选取相应的面单元，进行切割，相交处得到竖向受力柱的内弦杆和外弦杆。本专利技术参数化建模方法的一些实施例中，分割所述内表皮曲面和所述外表皮曲面的步骤，包括：选取多个所述截面分别进行等弧度分割，分割交点相连形成环形梁的上弦杆和下弦杆；将所述上弦杆上的分割交点和所述下弦杆上的分割交点通过数组排列相连形成腹杆。由于采用上述技术方案，使得本专利技术具备的技术效果有：参数化建模相比于传统的建模方式具有卓越的可调性和对复杂形体建筑良好的适应性，采用基于Rhinoceros平台开发的Grasshopper(以下简称GH)软件进行结构模型搭建，Grasshopper为可视化节点编程工具，以程序脚本方式进行建模设计，相比传统程序语言编程或手工CAD建模，大大节约了时间，而且修改模型只需修改相应参数，省去了大量重复劳动。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例装配式钢结构建筑的参数化建模方法的主流程图。图2为本专利技术实施例中树干内外表皮的模型图。图3为本专利技术实施例中树干内外表皮的切割模型图。图4为本专利技术实施例中树干弧肢的模型图。图5为本专利技术实施例中树干环形梁的模型图。图6为本专利技术实施例中树干最终成型的模型图。图7为本专利技术实施例中花瓣树模型图。图8为本专利技术实施例中花瓣树模型图(带截面信息)。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。参数化设计和BIM技术作为新兴技术手段近年来得到飞速发展，作为参数化设计中的一个环节，参数化建模相比于传统的建模方式具有卓越的可调性和对复杂形体建筑良好的适应性。采用基于Rhinoceros平台二次开发的Grasshopper(以下简称GH)软件进行结构模型搭建，Grasshopper为可视化节点编程工具，以程序脚本方式进行建模设计，相比传统程序语言编程或手工CAD建模，大大节约了时间，而且修改模型只需修改相应参数，省去了大量重复劳动。传统钢结构加工时，根据CAD二维图纸，用Tekla软件翻成钢结构模型，再根据模型来进行构件生产，此时方法费工费时，且需要反复校核。采用参数化建模后，可以直接将模型转到Tekla软件中，因为全为电脑操作，Tekla二次建模时间可忽略不计，且不会发生错误，大大减少了钢结构深化设计人员的工作量。下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细的说明。首先参见图1所示，本专利技术实施例提供了一种装配式钢结构建筑的参数化建模方法，其主要包括如下步骤：步骤S1：放样出钢结构的内表皮曲面和外表皮曲面；步骤S2：沿钢结构的竖向受力柱切割内表皮曲面和外表面曲面，相交处形成竖向受力柱的内弦杆和外弦杆，于内弦杆和外弦杆之间连接腹杆；步骤S3：沿钢结构的水平受力梁分割内表皮曲面和外表皮曲面，分割交点相连形成水平受力梁的上弦杆和下弦杆，于上弦杆和下弦杆之间连接腹杆；步骤S4：对内弦杆、外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装配式钢结构建筑的参数化建模方法，其特征在于，包括步骤：/n放样出钢结构的内表皮曲面和外表皮曲面；/n沿所述钢结构的竖向受力柱切割所述内表皮曲面和所述外表面曲面，相交处形成竖向受力柱的内弦杆和外弦杆，于所述内弦杆和所述外弦杆之间连接腹杆；/n沿所述钢结构的水平受力梁分割所述内表皮曲面和所述外表皮曲面，分割交点相连形成水平受力梁的上弦杆和下弦杆，于所述上弦杆和所述下弦杆之间连接腹杆；/n对所述内弦杆、所述外弦杆、所述上弦杆、所述下弦杆及所述腹杆赋予截面信息，完成钢结构模型的参数化建模。/n

【技术特征摘要】
1.一种装配式钢结构建筑的参数化建模方法，其特征在于，包括步骤：
放样出钢结构的内表皮曲面和外表皮曲面；
沿所述钢结构的竖向受力柱切割所述内表皮曲面和所述外表面曲面，相交处形成竖向受力柱的内弦杆和外弦杆，于所述内弦杆和所述外弦杆之间连接腹杆；
沿所述钢结构的水平受力梁分割所述内表皮曲面和所述外表皮曲面，分割交点相连形成水平受力梁的上弦杆和下弦杆，于所述上弦杆和所述下弦杆之间连接腹杆；
对所述内弦杆、所述外弦杆、所述上弦杆、所述下弦杆及所述腹杆赋予截面信息，完成钢结构模型的参数化建模。


2.如权利要求1所述的装配式钢结构建筑的参数化建模方法，其特征在于：采用Grasshopper软件进行所述内表皮曲面和所述外表皮曲面的放样，以及构建所述竖向受力柱和所述水平受力梁的钢结构模型。


3.如权利要求2所述的装配式钢结构建筑的参数化建模方法，其特征在于，在完成所述钢结构模型的参数化建模之后，还包括步骤：
将所述钢结构模型自所述Grasshopper软件中导入到Midas软件中，进行结构受力分析；
在受力分析满足要求后，将所述钢结构模型自所述Midas软件导入到3D3S软件中，进行图纸出图。


4.如权利要求3所述的装配式钢结构建筑的参数化建模方法，其特征在于，还包括步骤：将所述钢结构模型在所述3D3S软件导入到Tekla模型中，进行钢结构深化出图。


5.如权利要求1～4中任一项所述的装配式钢结构建筑的参数化建模方法，其特征在于，所述钢结构为花瓣树结构，所述竖向受力柱为弧形柱，所述水平受力梁为环形梁。


6.如权利要求5所述的装配式钢结构建筑的参数化建模方法，其特征在于，所述花瓣树结构还包括树枝部分，所述参数化建模方法还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：司建超，周慧敏，侯振华，代婧，苗国增，
申请(专利权)人：金茂慧创建筑科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11