一种异形钢结构屋面模型设计构建方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种异形钢结构屋面模型设计构建方法及系统，包括：获取待处理的三维建筑效果图对应的结构线型骨架图和多个定位点的三维坐标值；将结构线型骨架图和所有定位点的三维坐标值导入Grasshopper，并按照结构线型骨架图中节点与节点之间的连接关系，连接定位点以形成若干个节间线段；利用多个构件生成程序，根据所有节间线段生成第一异形钢结构屋面三维模型；利用分析程序，分析第一异形钢结构屋面三维模型，并根据分析结果优化第一异形钢结构屋面三维模型的各构件的参数。本发明专利技术在Grasshopper环境下，实现异形钢结构屋面三维模型的参数化设计与优化，而无需将模型导入其他建模、分析软件，提升设计效率和精度。提升设计效率和精度。提升设计效率和精度。

【技术实现步骤摘要】
一种异形钢结构屋面模型设计构建方法及系统


[0001]本专利技术涉及异形钢结构模型构建领域，尤其涉及一种异形钢结构屋面模型设计构建方法及系统。

技术介绍

[0002]对于异形钢结构屋面这种结构复杂多样且不规则的大型建筑物，其结构模型的设计手段落后，基本上停留在经验设计、参数静态仿真设计的阶段，其设计效率较低，并且设计精度得不到保障。现有技术中，通常还会采用AutoCAD绘图技术进行大型建筑物项目设计，然而，传统的AutoCAD绘图技术存在幅面信息表现力不足、设计效率与质量低、各专业协同难以及缺乏设计要素联动性等缺点，需要投入大量人力、时间成本进行重复修改设计错误。特别是在后期项目设计出现变更时，每一次修改均需要重新核对图纸，在缺乏联动性的情况下，许多地方往往无法进行正确修改，造成施工阶段的返工率高、施工成本增加等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种异形钢结构屋面模型设计构建方法及系统，在Grasshopper环境下，实现构件的定位、生成与组合并基于各个分析程序的实时分析结果进行模型结构优化，提升整体的设计效率和设计精度。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种异形钢结构屋面模型设计构建方法，包括：
[0005]获取待处理的三维建筑效果图对应的结构线型骨架图，并对所述结构线型骨架图进行分析计算，得到对应的多个定位点的三维坐标值；
[0006]将所述结构线型骨架图和所有所述定位点的三维坐标值导入Grasshopper，并按照所述结构线型骨架图中节点与节点之间的连接关系，对所有所述定位点进行连接，形成若干个节间线段；
[0007]利用多个构件生成程序，根据所有所述节间线段，定位各个构件的位置并生成各所述构件的拉伸路径，并基于所有所述构件的位置和拉伸路径，组合得到第一异形钢结构屋面三维模型；
[0008]利用若干个分析程序，对所述第一异形钢结构屋面三维模型进行分析，并根据分析结果，优化所述第一异形钢结构屋面三维模型的各所述构件的参数，得到第二异形钢结构屋面三维模型；
[0009]其中，所述构件生成程序和所述分析程序都是基于Grasshopper预先编写得到的。
[0010]实施本专利技术实施例，在Grasshopper环境下，根据待处理的三维建筑效果图对应的结构线型骨架图、以及结构线型骨架图中多个定位点的三维坐标值，确定各个定位点之间的连接关系，形成若干个节间线段，并根据所有节间线段，定位各个构件的位置并生成各个构件的拉伸路径，以便基于所有构件的位置和拉伸路径，组合得到由多个构件关联构成的
第一异形钢结构屋面三维模型，然后利用若干个分析程序，对第一异形钢结构屋面三维模型进行分析，并根据分析结果，优化第一异形钢结构屋面三维模型的各个构件的参数，以关联地变更第一异形钢结构屋面三维模型的结构，从而得到第二异形钢结构屋面三维模型，使得第一异形钢结构屋面三维模型的结构变更能够参数化地传播到所有视图，保证所有建筑图纸的一致性，而无需一一对所有视图进行修改，并且由于上述技术手段均是在Grasshopper环境下实现的，无需将模型导入其他建模、分析软件，避免了将模型导入其他建模、分析软件的时间、各计算参数二次调整的时间，从而提升整体的设计效率和工作质量。此外，根据各个分析程序的实时分析结果进行模型结构优化，为用户提供更为贴合应用需求的异形钢结构屋面三维模型结构图，从而节约建筑材料盈余。
[0011]作为优选方案，所述利用若干个分析程序，对所述第一异形钢结构屋面三维模型进行分析，并根据分析结果，优化所述第一异形钢结构屋面三维模型的各所述构件的参数，得到第二异形钢结构屋面三维模型，具体为：
[0012]将所述第一异形钢结构屋面三维模型分别接入风环境分析程序、日照环境分析程序、热环境分析程序、光环境分析程序、噪声环境分析程序和结构受力分析程序，进行环境分析和结构受力分析，得到对应的环境分析结果和结构受力分析结果；
[0013]根据所述环境分析结果和所述结构受力分析结果，对所述第一异形钢结构屋面三维模型的各所述构件的参数进行迭代调整，每次迭代调整时根据当前的环境分析结果和结构受力分析结果调整当前的第一异形钢结构屋面三维模型的各个构件的参数，并将调整后的第一异形钢结构屋面三维模型分别接入风环境分析程序、日照环境分析程序、热环境分析程序、光环境分析程序、噪声环境分析程序和结构受力分析程序，进行环境分析和结构受力分析，得到调整后的第一异形钢结构屋面三维模型对应的环境分析结果和结构受力分析结果，直至当前的环境分析结果和结构受力分析结果满足预设的精度范围，并将当前的第一异形钢结构屋面三维模型作为所述第二异形钢结构屋面三维模型。
[0014]实施本专利技术实施例的优选方案，利用基于Grasshopper预先编写的风环境分析程序、日照环境分析程序、热环境分析程序、光环境分析程序、噪声环境分析程序和结构受力分析程序，对接入的第一异形钢结构屋面三维模型进行环境分析和结构受力分析，并根据当前的环境分析结果和结构受力分析结果，对当前的第一异形钢结构屋面三维模型的各个构件的参数进行迭代调整，以逐步优化第一异形钢结构屋面三维模型的结构，最终得到满足预设精度要求的第二异形钢结构屋面三维模型。
[0015]作为优选方案，所述利用多个构件生成程序，根据所有所述节间线段，定位各个构件的位置并生成各所述构件的拉伸路径，并基于所有所述构件的位置和拉伸路径，组合得到第一异形钢结构屋面三维模型，具体为：
[0016]根据各所述节间线段对应的截面尺寸，对各所述节间线段进行分类，以将各所述节间线段归属到对应的图层；其中，一个所述节间线段对应一种截面尺寸，所述截面尺寸与所述图层一一对应；
[0017]利用各所述构件生成程序，调用对应的所述图层中的所有所述节间线段，并根据调用的所有所述节间线段，定位各所述构件的位置并生成各所述构件的拉伸路径，并基于所有所述构件的位置和拉伸路径，组合得到所述第一异形钢结构屋面三维模型；其中，所述构件生成程序与所述图层一一对应，所述图层与所述构件一一对应。
[0018]实施本专利技术实施例的优选方案，针对每一种截面尺寸，设置一个图层，并按照各个节间线段的截面尺寸，对各个节间线段进行分类，以将各个节间线段归属到对应的图层中，然后利用构件生成程序，调用对应的图层中的所有节间线段，接着根据所调用的所有节间线段，定位各个构件的位置并生成各个构件的拉伸路径，并基于所有构件的位置和拉伸路径，组合得到第一异形钢结构屋面三维模型，从而建立模型与构件参数的关联性，以便后续通过调整构件参数优化模型，同时更新模型的多个视图。
[0019]作为优选方案，所述获取待处理的三维建筑效果图对应的结构线型骨架图，并对所述结构线型骨架图进行分析计算，得到对应的多个定位点的三维坐标值，具体为：
[0020]根据待处理的所述三维建筑效果图，绘制出对应的所述结构线型骨架图；
[0021]获取所述结构线型骨架图对应的多个所述定位点和各所述定位点在绝对坐标系下的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异形钢结构屋面模型设计构建方法，其特征在于，包括：获取待处理的三维建筑效果图对应的结构线型骨架图，并对所述结构线型骨架图进行分析计算，得到对应的多个定位点的三维坐标值；将所述结构线型骨架图和所有所述定位点的三维坐标值导入Grasshopper，并按照所述结构线型骨架图中节点与节点之间的连接关系，对所有所述定位点进行连接，形成若干个节间线段；利用多个构件生成程序，根据所有所述节间线段，定位各个构件的位置并生成各所述构件的拉伸路径，并基于所有所述构件的位置和拉伸路径，组合得到第一异形钢结构屋面三维模型；利用若干个分析程序，对所述第一异形钢结构屋面三维模型进行分析，并根据分析结果，优化所述第一异形钢结构屋面三维模型的各所述构件的参数，得到第二异形钢结构屋面三维模型；其中，所述构件生成程序和所述分析程序都是基于Grasshopper预先编写得到的。2.如权利要求1所述的一种异形钢结构屋面模型设计构建方法，其特征在于，所述利用若干个分析程序，对所述第一异形钢结构屋面三维模型进行分析，并根据分析结果，优化所述第一异形钢结构屋面三维模型的各所述构件的参数，得到第二异形钢结构屋面三维模型，具体为：将所述第一异形钢结构屋面三维模型分别接入风环境分析程序、日照环境分析程序、热环境分析程序、光环境分析程序、噪声环境分析程序和结构受力分析程序，进行环境分析和结构受力分析，得到对应的环境分析结果和结构受力分析结果；根据所述环境分析结果和所述结构受力分析结果，对所述第一异形钢结构屋面三维模型的各所述构件的参数进行迭代调整，每次迭代调整时根据当前的环境分析结果和结构受力分析结果调整当前的第一异形钢结构屋面三维模型的各个构件的参数，并将调整后的第一异形钢结构屋面三维模型分别接入风环境分析程序、日照环境分析程序、热环境分析程序、光环境分析程序、噪声环境分析程序和结构受力分析程序，进行环境分析和结构受力分析，得到调整后的第一异形钢结构屋面三维模型对应的环境分析结果和结构受力分析结果，直至当前的环境分析结果和结构受力分析结果满足预设的精度范围，并将当前的第一异形钢结构屋面三维模型作为所述第二异形钢结构屋面三维模型。3.如权利要求1所述的一种异形钢结构屋面模型设计构建方法，其特征在于，所述利用多个构件生成程序，根据所有所述节间线段，定位各个构件的位置并生成各所述构件的拉伸路径，并基于所有所述构件的位置和拉伸路径，组合得到第一异形钢结构屋面三维模型，具体为：根据各所述节间线段对应的截面尺寸，对各所述节间线段进行分类，以将各所述节间线段归属到对应的图层；其中，一个所述节间线段对应一种截面尺寸，所述截面尺寸与所述图层一一对应；利用各所述构件生成程序，调用对应的所述图层中的所有所述节间线段，并根据调用的所有所述节间线段，定位各所述构件的位置并生成各所述构件的拉伸路径，并基于所有所述构件的位置和拉伸路径，组合得到所述第一异形钢结构屋面三维模型；其中，所述构件生成程序与所述图层一一对应，所述图层与所述构件一一对应。
4.如权利要求1所述的一种异形钢结构屋面模型设计构建方法，其特征在于，所述获取待处理的三维建筑效果图对应的结构线型骨架图，并对所述结构线型骨架图进行分析计算，得到对应的多个定位点的三维坐标值，具体为：根据待处理的所述三维建筑效果图，绘制出对应的所述结构线型骨架图；获取所述结构线型骨架图对应的多个所述定位点和各所述定位点在绝对坐标系下的绝对坐标值，并建立绝对坐标系与相对坐标系的平移矩阵；按照预设的绝对坐标系与相对坐标系变换算法，结合各所述定位点在绝对坐标系下的绝对坐标值、以及绝对坐标系与相对坐标系的平移矩阵，分析计算得到各所述定位点的三维坐标值。5.如权利要求4所述的一种异形钢结构屋面模型设计构建方法，其特征在于，所述预设的绝对坐标系与相对坐标系变换算法，具体为：式中，B
′
表示定位点在相对坐标系下的三维坐标值，x
′
表示定位点在相对坐标系下的三维坐标值中的横坐标，y
′
表示定位点在相对坐标系下的三维坐标值中的纵坐标，z
′
表示定位点在相对坐标系下的三维坐标值中的竖坐标，B表示定位点在绝对坐标系下的绝对坐标值，M表示绝对坐标系与相对坐标系的平移矩阵，x表示定位点在绝对坐标系下的绝对坐标值中的横坐标，y表示定位点在绝对坐标系下的绝对坐标值中的纵坐标，z表示定位点在绝对坐标系下的绝对...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁勇，彭少棠，沈杰，吴民泽，李昶，
申请(专利权)人：广州市设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：