一种穿孔屋面汇水面积计算方法技术

本发明专利技术涉及一种穿孔屋面汇水面积计算方法，包括以下步骤：S1、获取穿孔屋面的设计CAD图纸，并计算得到不同穿孔板的开孔率；S2、根据不同穿孔板的开孔率，进一步计算不同穿孔板的透水率；S3、采用Grasshopper模拟雨滴经流穿孔板水量衰减的过程，在屋面边缘进行汇水百分比统计，以得到屋面汇水面积。与现有技术相比，本发明专利技术解决了在可渗透材料影响下汇水面积的计算问题，在设计复杂穿孔屋面的情况下，能够有效提高屋面汇水面积的计算效率和准确性。效提高屋面汇水面积的计算效率和准确性。效提高屋面汇水面积的计算效率和准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种穿孔屋面汇水面积计算方法


[0001]本专利技术涉及屋面建筑设计
，尤其是涉及一种穿孔屋面汇水面积计算方法。

技术介绍

[0002]随着现代建筑技术的飞速发展，建筑造型的设计也是日新月异，但是复杂的建筑造型，特别是复杂的建筑屋面随之带来的是屋面雨水排水系统的设计问题。许多建筑项目为了造型的需要，设计了双层的屋面：上层屋面为穿孔板，下层则为传统的平屋面或其他常规几何形式。传统的设计方法是按照屋面的水平投影面积计算出屋面的汇水面积，然后依照《建筑给水排水设计标准》的规定，选取合适的参数进行给水排水的设计，排水方式大多采用重力式排水系统或者虹吸式排水系统。
[0003]然而，传统的给排水设计师在用水平投影面积计算汇水面积的时候，规范提供的公式均为刚性不透水屋面情况，所以这种方法并不适用于穿孔板屋面，即穿孔板作为屋面对汇水的影响是无法根据现有规范计算得出的。如果汇水面积计算不当，必然会造成雨水量的计算不准确，因此为防止屋面雨水不能及时排出而发生溢流，在无法明确得知汇水面积的情况下，目前只能直接采用增加置雨水斗数量，加大落水管的管径，或采用虹吸式排水系统等方式，这就会大大增加屋面的成本造价、也必然影响原有的设计方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种穿孔屋面汇水面积计算方法，以对复杂的穿孔屋面的汇水面积进行准确可靠的计算。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种穿孔屋面汇水面积计算方法，包括以下步骤：
[0006]S1、获取穿孔屋面的设计CAD图纸，并计算得到不同穿孔板的开孔率；
[0007]S2、根据不同穿孔板的开孔率，进一步计算不同穿孔板的透水率；
[0008]S3、采用Grasshopper模拟雨滴经流穿孔板水量衰减的过程，在屋面边缘进行汇水百分比统计，以得到屋面汇水面积。
[0009]进一步地，所述步骤S1具体包括以下步骤：
[0010]S11、获取穿孔屋面的设计CAD图纸；
[0011]S12、将CAD图纸导入Grasshopper，通过清除无关数据、组合曲线以及筛选处理，确定出孔边缘以及穿孔板边缘；
[0012]S13、根据孔边缘以及穿孔板边缘，分别计算对应的闭合区域面积；
[0013]S14、结合孔洞闭合区域总面积以及对应穿孔板闭合区域面积，计算得到不同穿孔板的开孔率。
[0014]进一步地，所述步骤S12具体包括以下步骤：
[0015]S121、将CAD图纸导入Grasshopper；
[0016]S122、清除CAD图纸上的无关数据；
[0017]S123、将清除无关数据之后的CAD图纸的所有曲线进行组合操作，得到多个闭合曲线；
[0018]S124、若闭合曲线的长度大于或等于设定阈值，则判断该闭合曲线为穿孔板边缘，否则判断该闭合曲线为孔边缘。
[0019]进一步地，所述无关数据包括图框和注释文字。
[0020]进一步地，所述步骤S13具体包括以下步骤：
[0021]S131、确定穿孔板边缘与其内部包含的孔边缘的对应关系，以将不同穿孔板边缘及其内部的孔划分为一组；
[0022]S132、计算穿孔板边缘闭合区域面积以及该穿孔板内部所有孔洞的面积。
[0023]进一步地，所述步骤S14具体是将穿孔板内部所有孔洞的总面积除以该穿孔板闭合区域面积，以得到该穿孔板的开孔率。
[0024]进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：
[0025]S21、根据不同穿孔板的开孔率数值大小，对不同穿孔板进行分类，统计得到穿孔板种类；
[0026]S22、根据穿孔板种类，对应加工出不同种类的穿孔板样板；
[0027]S23、根据设计的穿孔板角度，将穿孔板样板进行角度固定；
[0028]S24、根据设计的降雨量，通过设备在穿孔板样板上模拟降水过程，使雨水均匀降落在穿孔板样板表面；
[0029]S25、收集透过穿孔板样板的雨水以及沿穿孔板样板流动的雨水，通过体积测量，对应得到该穿孔板的透水率。
[0030]进一步地，所述步骤S3具体包括以下步骤：
[0031]S31、采用Grasshopper绘制屋面模型，在屋面表面随机散布一些列的采样点，以作为待分析的“雨滴”；
[0032]S32、模拟出“雨滴”落在屋面流动所形成的水流迹线；
[0033]S33、根据穿孔板的透水率，计算得到穿过该穿孔板的水的存活率；
[0034]S34、根据水流迹线，确定每条水流迹线流经的穿孔板，结合穿孔板对应的存活率，计算得到水流迹线的雨滴到达屋面边缘时的雨水存活率；
[0035]S35、根据水流迹线得出最终的雨水汇集点，统计每条边缘线上的水流迹线数量，把每条屋面边缘线的所有水流迹线的雨水存活率相加，得出此屋面边缘的总存活率；
[0036]S36、将屋面边缘的总存活率除以雨滴总数，得到该雨水汇集点的汇水百分比，之后将汇水百分比乘以屋面总面积，及得到该屋面边缘对应的汇水面积；
[0037]S37、重复执行步骤S34～S35，以得到每个屋面边缘对应的汇水面积，即完成穿孔屋面汇水面积的计算。
[0038]进一步地，所述步骤S34中水流迹线的雨滴到达屋面边缘时的雨水存活率具体为：
[0039]P
边缘雨水存活率
＝P
存活率1
×
P
存活率2
×…×
P
存活率n
[0040]其中，P
边缘雨水存活率
是雨水经过特定水流迹线到达屋面边缘后的存活率，P
存活率n
是经流穿孔板n的水的存活率。
[0041]进一步地，所述步骤S36中雨滴总数即为对应于该雨水汇集点的水流迹线的总数。
[0042]与现有技术相比，本专利技术提出一种穿孔屋面汇水面积计算方法，通过物理实验测量出穿孔板的透水率，以及利用Grasshopper进行汇水模拟计算出径流可渗透屋面形成的汇水面积，由此解决了在可渗透材料影响下的汇水面积计算问题，尤其在复杂穿孔屋面情况下，能够大大提高计算效率，且能保证计算的准确可靠性；
[0043]本专利技术通过模拟“雨滴”落在屋面流动所形成的水流迹线，利用设计的雨滴数量，结合水流迹线的雨水的存活率，能够计算得到精确度较高的汇水面积，以此能够保证后续给排水系统设计的科学化，有利于节省成本造价。
附图说明
[0044]图1为本专利技术的方法流程示意图；
[0045]图2为实施例的应用过程示意图；
[0046]图3为实施例中计算穿孔板开孔率的过程示意图；
[0047]图4为实施例中计算汇水面积的过程示意图；
[0048]图5为实施例中屋面三角形穿孔板示意图；
[0049]图6为实施例中屋面水流迹线示意图；
[0050]图7为实施例中屋面边缘线示意图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种穿孔屋面汇水面积计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取穿孔屋面的设计CAD图纸，并计算得到不同穿孔板的开孔率；S2、根据不同穿孔板的开孔率，进一步计算不同穿孔板的透水率；S3、采用Grasshopper模拟雨滴经流穿孔板水量衰减的过程，在屋面边缘进行汇水百分比统计，以得到屋面汇水面积。2.根据权利要求1所述的一种穿孔屋面汇水面积计算方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：S11、获取穿孔屋面的设计CAD图纸；S12、将CAD图纸导入Grasshopper，通过清除无关数据、组合曲线以及筛选处理，确定出孔边缘以及穿孔板边缘；S13、根据孔边缘以及穿孔板边缘，分别计算对应的闭合区域面积；S14、结合孔洞闭合区域总面积以及对应穿孔板闭合区域面积，计算得到不同穿孔板的开孔率。3.根据权利要求2所述的一种穿孔屋面汇水面积计算方法，其特征在于，所述步骤S12具体包括以下步骤：S121、将CAD图纸导入Grasshopper；S122、清除CAD图纸上的无关数据；S123、将清除无关数据之后的CAD图纸的所有曲线进行组合操作，得到多个闭合曲线；S124、若闭合曲线的长度大于或等于设定阈值，则判断该闭合曲线为穿孔板边缘，否则判断该闭合曲线为孔边缘。4.根据权利要求3所述的一种穿孔屋面汇水面积计算方法，其特征在于，所述无关数据包括图框和注释文字。5.根据权利要求2所述的一种穿孔屋面汇水面积计算方法，其特征在于，所述步骤S13具体包括以下步骤：S131、确定穿孔板边缘与其内部包含的孔边缘的对应关系，以将不同穿孔板边缘及其内部的孔划分为一组；S132、计算穿孔板边缘闭合区域面积以及该穿孔板内部所有孔洞的面积。6.根据权利要求5所述的一种穿孔屋面汇水面积计算方法，其特征在于，所述步骤S14具体是将穿孔板内部所有孔洞的总面积除以该穿孔板闭合区域面积，以得到该穿孔板的开孔率。7.根据权利要求1所述的一种穿孔屋面汇水面积计算方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：S21、根据不同穿孔板的开孔率数值大小，对不同穿孔板进行分类，统计得到穿孔板种类；S...

【专利技术属性】
技术研发人员：张开剑，王广斌，张峥，王涛，马心将，乔壮，潘梦真，杜明，汪成，赖坚，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：