一种基于主梁的次梁生成方法技术

本发明专利技术提供了一种基于主梁的次梁生成方法，它解决了建筑主次梁构建效果不佳等问题，其包括如下步骤：根据原始主梁和其他元素生成最初次梁方案；对初始方案接线初步优化；采用区域生长算法；制造区域抖动；开始区域扩张；消灭小区域；采用博弈树算法分配所有未分配区域，再次处理和修正错误次梁。本发明专利技术具有次梁设计效率高、方便选取最优解等优点。方便选取最优解等优点。方便选取最优解等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于主梁的次梁生成方法


[0001]本专利技术属于建筑设计
，具体涉及一种基于主梁的次梁生成方法。

技术介绍

[0002]建筑行业的主梁和次梁，一般是整个房屋建筑中的整体的支撑结构，属于那种不能被随意破坏的结构，其中次梁一般是搭接在主梁上，主要起传递荷载的作用。建筑设计行业中，结构专业设计师在设计次梁的布置时，需要根据周围主梁的“环境”以及根据建筑行业的某些规范，设计出合理且美观的次梁布置。但是当设计师去设计次梁布置的时候，会面临一个很普遍的问题，因为周边主梁的环境不是一成不变的，周边主梁可能会存在三角形主梁区隔，四边形主梁区隔，五边形主梁区隔或者更复杂的一些情况，而且根据周围的主梁区隔环境，每个区隔都可生成好几种都可满足需求的一个次梁布置方案，也就是说每一个梁隔区域都会有好几种设计方案，而设计师需要把所有的梁隔区域进行次梁布置，找到一个整体的最佳方案，选出整体最美观，最符合建筑设计要求的整体方案出来，这对设计师来说是一个很费时费力的事情。而且人为的选择次梁构建，也可能会出现千人千面的效果，不同的设计师对同一张图纸设计的次梁布置很可能不会完全一致。
[0003]为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种基于BIM平台的次梁结构生成方法及相关设备[202210757473.0]，其包括：加载包含有主梁结构的BIM模型；启动次梁辅助设计装置，并识别BIM模型的次梁布置方向和各个结构分区；按照预设分区布置策略，在各结构分区确定对应的次梁生成范围；根据次梁布置方向，按照预设分区布置优先级，在各结构分区对应的次梁生成范围内依次生成次梁结构。
[0004]上述方案在一定程度上解决了次梁设计效率较低的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如采用手动设计无法选取最优布置方案等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，方便选取最优次梁设计方案的基于主梁的次梁生成方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：一种基于主梁的次梁生成方法，包括如下步骤：
[0007]S1：根据原始主梁和其他元素生成最初次梁方案；
[0008]S2：对初始方案接线初步优化，消除明显异常区域；
[0009]S3：采用区域生长算法，以一组种子开始，将与种子性质相近的相邻像素附加到生长区域的种子上，对目前布置结果按照次梁布置的方向接线区域划分，建立区域的概念；
[0010]S4：制造区域抖动，抖落不规则区域；
[0011]S5：开始区域扩张，为每个区域进行计算凸包，然后为凸包内的未分配区隔分配到该区域内；
[0012]S6：同源区域融合然后重新扩张，异源区域对接壤区域进行划分，把接壤区域合并到两个区域内；
[0013]S7：消灭小区域，把小区域打散融入到未区分区域之间；
[0014]S8：采用博弈树算法分配所有未分配区域，再次处理和修正错误次梁。整体的思路是统一安装次梁生成逻辑，生成每个梁隔区间的最优解，然后逐步优化局部的最优解，使得局部最优解逐渐破坏，单逐渐达到全局最优解。
[0015]在上述的一种基于主梁的次梁生成方法中，步骤S1中主梁区域全部采用局部最优解求得次梁，其中其他元素包括柱子、墙以及其他障碍物。根据不同的主梁隔区域生成不同的最优解次梁方案。
[0016]在上述的一种基于主梁的次梁生成方法中，步骤S2中，若一个区域的连接方向是上下或左右方向，而该区域的上下左右相邻区域的方向都是左右或上下方向，则将该区域的方向调整位左右或上下方向。
[0017]在上述的一种基于主梁的次梁生成方法中，步骤S3中的种子性质为布置方向。
[0018]在上述的一种基于主梁的次梁生成方法中，步骤S4抖落生长区域边缘部分和尖角部分。
[0019]在上述的一种基于主梁的次梁生成方法中，步骤S5包括如下步骤：
[0020]S51：生长区域扩大并与周围区域相碰；
[0021]S52：划分碰撞区域；
[0022]S53：碰撞部分划分融入生长区域。
[0023]在上述的一种基于主梁的次梁生成方法中，步骤S6中同源区域为方向相同的区域，异源区域为方向不同的区域。
[0024]在上述的一种基于主梁的次梁生成方法中，步骤S8包括如下步骤：
[0025]S81：构建博弈树，将下一步的每一个可能出现的局面，视为一棵树上的一个节点，将每一个动作视为树上的边；
[0026]S82：将评估函数应用于叶子节点，为每一步都进行评估；
[0027]S83：α
‑
β剪枝，利用极小化极大算法对整体树进行剪枝，剪掉很多没必要产生的分支和不可能走向的结果；
[0028]S84：选择最优结果，根据剪枝结果选择评估出的最优解。
[0029]在上述的一种基于主梁的次梁生成方法中，步骤S81包括如下步骤：
[0030]S811：将未分配区域作为一场游戏，将该区域相邻的已分配区域作为一个玩家；
[0031]S812：玩家组队完成后创建棋盘和预处理棋盘，把未分配区域抽象成棋盘，而内部的一个个的梁隔区域作为棋盘内的空位置；
[0032]S813：按组量级排序，从最大量级的组开始下棋，估值为整体的评分。
[0033]在上述的一种基于主梁的次梁生成方法中，步骤S812按布置方向分组；步骤S813不允许跨格落子而允许连子。
[0034]与现有的技术相比，本专利技术的优点在于：自动生成次梁布置方案代替人工设计，提高了出图效率，通过博弈树快速寻找最优解；可根据自身需求修改和更新设计结构，自主选择手动或者自动生成所需次梁设计结果；自动适应不同形状的主梁，可一次性生成多种设计方案。
附图说明
[0035]图1是本专利技术的次梁布置算法的执行思路图；
[0036]图2是本专利技术的次梁生成流程图；
[0037]图3是本专利技术的异常区域的结构示意图；
[0038]图4是本专利技术的区域生长算法的效果图。
[0039]图5是本专利技术的实际应用案例的输入示意图。
[0040]图6是本专利技术的实际应用案例的输出示意图。
具体实施方式
[0041]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。
[0042]如图1
‑
2所示，一种基于主梁的次梁生成方法，包括如下步骤：
[0043]S1：根据原始主梁和其他元素生成最初次梁方案，其中次梁的布置基本分为三个布置结构，双次梁，框架大板，单次梁；主梁隔区域也主要分为三个区域，三角形区域，四边形区域和五边形区域；
[0044]S2：对初始方案接线初步优化，消除明显异常区域；不同的形状可能会布置出不同的“最优解”次梁方案，但是同时又会有3
‑
4种备选的次优方案，需要根据这个梁隔区间周边的环境，自动找出一个多个次优解和在一次的最优解；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于主梁的次梁生成方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：根据原始主梁和其他元素生成最初次梁方案；S2：对初始方案接线初步优化，消除明显异常区域；S3：采用区域生长算法，以一组种子开始，将与种子性质相近的相邻像素附加到生长区域的种子上，对目前布置结果按照次梁布置的方向接线区域划分，建立区域的概念；S4：制造区域抖动，抖落不规则区域；S5：开始区域扩张，为每个区域进行计算凸包，然后为凸包内的未分配区隔分配到该区域内；S6：同源区域融合然后重新扩张，异源区域对接壤区域进行划分，把接壤区域合并到两个区域内；S7：消灭小区域，把小区域打散融入到未区分区域之间；S8：采用博弈树算法分配所有未分配区域，再次处理和修正错误次梁。2.根据权利要求1所述的一种基于主梁的次梁生成方法，其特征在于，所述的步骤S1中主梁区域全部采用局部最优解求得次梁，其中其他元素包括柱子、墙以及其他障碍物。3.根据权利要求1所述的一种基于主梁的次梁生成方法，其特征在于，所述的步骤S2中，若一个区域的连接方向是上下或左右方向，而该区域的上下左右相邻区域的方向都是左右或上下方向，则将该区域的方向调整位左右或上下方向。4.根据权利要求1所述的一种基于主梁的次梁生成方法，其特征在于，所述的步骤S3中的种子性质为布置方向。5.根据权利要求1所述的一种基于主梁的次梁生成方法，其特征在于，所述的步骤S4抖落生长区域边缘部分和尖角部分。6.根据权利要求1所述的一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：田开贺，董士崇，肖魁，
申请(专利权)人：上海天华建筑设计有限公司，
类型：发明
国别省市：