建筑结构导荷虚面的建模方法与流程

本发明涉及建筑结构的建模领域，特别涉及一种建筑结构导荷虚面的建模方法。

背景技术：

目前，建筑结构及幕墙工程越来复杂及建筑体量庞大，其制造及设计过程中都需要导荷虚面来辅助设计，以保证其结构强度。手工建立导荷虚面不仅效率低，而且存在严重的误差，从而导致建模精度低。另外，手工建立导荷

虚面的建模周期长、建模效率低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供了一种建筑结构导荷虚面的建模方法，以实现自动建模、提高建模效率和建模精度。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种建筑结构导荷虚面的建模方法，包括：

步骤201，在具有编程接口的建模软件中提供建筑结构的轴线模型，其中轴线模型由若干杆件连接而成；

步骤202，建立整体杆件容器、外边缘杆件容器、第一相邻边容器和第二相邻边容器；

步骤203，将需要建立导荷虚面的轴线模型的全部杆件存储到整体杆件容器之中；

步骤204，提取轴线模型中的最外边缘杆件，将最外边缘杆件存储到外边缘杆件容器之中，同时将最外边缘杆件从整体杆件容器中删除；

步骤205，提取外边缘杆件容器之中最外边缘杆件的端点的坐标点及整体杆件容器之中其余杆件的端点的坐标点，计算最外边缘杆件的每个端点与整体杆件容器之中其余杆件的每个端点之间的距离，当最外边缘杆件的端点与整体杆件容器之中其余杆件的端点之间的距离符合端点公差范围时，确定符合端点公差范围对应的其余杆件为第一相邻杆件，将第一相邻杆件存储到第一相邻边容器之中；

步骤206，提取第一相邻边容器之中的第一相邻杆件的端点的坐标点，计算全部第一相邻杆件的端点之间距离；判断是否存在两个第一相邻杆件的端点之间距离符合端点公差范围；当存在两个第一相邻杆件的端点之间距离符合端点公差范围时，确定两个第一相邻杆件与最外边缘杆件之间存在三角形封闭连接，以构建三角形封闭连接的最外边缘杆件和两个第一相邻杆件中的任意一个端点为起点按同一方向自动建立三角形导荷虚面单元；否则确定第一相邻边容器中没有第一相邻杆件与最外边缘杆件之间存在三角形封闭连接；执行步骤209；

步骤208，在三角形导荷虚面单元建立完成之后，将对应三角形封闭连接中的最外边缘杆件从外边缘杆件容器中删除，将对应三角形封闭连接中的第一相邻杆件从第一相邻边容器中转移存储到外边缘杆件容器之中作为最外边缘杆件并将其从整体杆件容器中删除，清空第一相邻边容器；循环执行步骤205；

步骤209，提取第一相邻边容器之中的全部第一相邻杆件的端点的坐标点，计算第一相邻杆件的端点与整体杆件容器之中其余杆件的端点之间的距离；当第一相邻杆件的端点与整体杆件容器之中其余杆件的端点之间的距离是否符合端点公差范围时，确定第一相邻杆件与整体杆件容器之中其余杆件之间存在连接，并将符合端点公差范围的其余杆件确定为第二相邻杆件存储到第二相邻边容器之中；

步骤210，检查第二相邻边容器之中的全部第二相邻杆件，当第二相邻边容器之中存在重叠的第二相邻杆件时，确定重叠的第二相邻杆件与相邻的两个第一相邻杆件及最外边缘杆件之间存在四边形封闭连接，以构建四角形封闭连接的最外边缘杆件、两个第一相邻杆件和一个第二相邻杆件中的任意一个端点为起点按同一方向自动建立四边形导荷虚面单元；

步骤211，在四边形导荷虚面单元建立完成之后，将对应四边形封闭连接中的最外边缘杆件从外边缘杆件容器中删除，同时将对应四边形封闭连接中的第一相邻杆件从第一相邻边容器中转移存储到外边缘杆件容器之中作为最外边缘杆件；以及将对应四边形封闭连接中的第二相邻杆件从第二相邻边容器中转移存储到外边缘杆件容器之中作为最外边缘杆件，清空第一相邻边容器和第二相邻边容器；循环执行步骤205；

步骤212，在轴线模型上完成所有导荷虚面单元的建立之后，完成建筑结构的导荷虚面的自动建模。

进一步地，本发明提供的建筑结构导荷虚面的建模方法，在步骤202之前，去除轴线模型中重叠的杆件。

进一步地，本发明提供的建筑结构导荷虚面的建模方法，所述轴线模型通过手工建立。

进一步地，本发明提供的建筑结构导荷虚面的建模方法，通过编程语言捕捉坐标点自动建立轴线模型。

进一步地，本发明提供的建筑结构导荷虚面的建模方法，在步骤204中，提取轴线模型中的最外边缘杆件通过手工点取或者自动捕捉获取。

进一步地，本发明提供的建筑结构导荷虚面的建模方法，所述步骤206和步骤210中同一方向为顺时针方向或者逆时针方向。

进一步地，本发明提供的建筑结构导荷虚面的建模方法，端点公差范围为0以上的预设值。

进一步地，本发明提供的建筑结构导荷虚面的建模方法，当存在三角形封闭连接和四边形封闭连接时，当端点之间的距离小于端点公差范围时，以任意一个端点为基础构建相应的三角形或者四边形导荷虚面单元。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供的建筑结构导荷虚面的建模方法，能够根据轴线模型由外向内部自动寻找三角形封闭连接和四边形封闭连接杆件，并自动建立相应的三角形导荷虚面单元和四边形导荷虚面单元，直到对轴线模型的所有杆件自动完成完整的导荷虚面的建立，实现了建筑结构导荷虚面的自动化，降低了手工建模由于视觉疲劳引起的误差，提高了建模效率和建模精度以及缩短了建模周期。特别对于大型的项目效果，其建模效率和建模周期更为显著。

附图说明

图1是建筑结构的轴线模型的结构示意图；

图2是在轴线模型上提取最外边缘杆件的结构示意图；

图3至图4是建立三角形导荷虚面单元的局部放大结构示意图；

图5是在轴线模型上建立三角形导荷虚面单元的整体结构示意图；

图6是在一根最外边缘杆件上确定其连接的第一相邻杆件的结构示意图；

图7是最外边缘杆件上一根第一相邻杆件上确定其连接的第二相邻杆件的结构示意图；

图8是最外边缘杆件上另一根第一相邻杆件上确定其连接的第二相邻杆件的结构示意图；

图9是确定重叠的第二相邻杆件及构建四边形导荷虚面单元的结构示意图；

图10是沿顺时针方向建立四边形导荷虚面单元的结构示意图；

图11是沿逆时针方向建立四边形导荷虚面单元的结构示意图；

图12是在轴线模型上建立四边形导荷虚面单元的整体结构示意图；

图13是在轴线模型上建立完整的导荷虚面的结构示意图；

图14是轴线模型及其上的导荷虚面设置在梁的结构示意图；

图15是通过导荷虚面设计的钢筋结构；

图16是对根据设计的钢筋结构浇筑混凝土形成的建筑结构的结构示意图；

图中所示：

100、轴线模型，300、导荷虚面，310、三角形导荷虚面单元，320、四边形导荷虚面单元，400、梁，500、钢筋结构；600、建筑结构；w为最外边缘杆件，q为第一相邻杆件，p为第二相邻杆件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述：

请参考图1至图8，本发明实施例提供一种建筑结构导荷虚面的建模方法，可以包括以下步骤：

步骤201，请参考图1，在具有编程接口的建模软件中提供建筑结构的轴线模型100，其中轴线模型100由若干杆件连接而成。其中轴线模型100是根据建筑结构的设计要求而建立的。其中建模软件包括但不限于cad工程制图软件，其编程接口的编程语言包括但不限于lisp、vb、arx(c++)、c#等开放编程语言。建模软件包括但不限于rhino，其对应的编程语言可以grasshopper(gh)、python、vb、c#、java等。任何工程软件只要提供编程接口的可以进行二次开发的都可以利用本方法逻辑实现高效精确建模。

步骤202，建立整体杆件容器、外边缘杆件容器、第一相邻边容器和第二相邻边容器；

步骤203，请参考图1，将需要建立导荷虚面的轴线模型100的全部杆件存储到整体杆件容器之中。

步骤204，请参考图2，建立外边缘杆件容器，提取轴线模型100中的最外边缘杆件，将最外边缘杆件存储到外边缘杆件容器之中，同时将最外边缘杆件从整体杆件容器中删除。其中最外边缘杆件用字母w表示。不同的最外边缘杆件通过在w后面的数字编码表示。例如第1号最外边缘杆件为w1，第2号最外边缘杆件为w2，依次类推。

步骤205，请参考图3至图4，提取外边缘杆件容器之中最外边缘杆件的端点的坐标点及整体杆件容器之中其余杆件的端点的坐标点，计算最外边缘杆件的每个端点与整体杆件容器之中其余杆件的每个端点之间的距离，当最外边缘杆件的端点与整体杆件容器之中其余杆件的端点之间的距离符合端点公差范围时，确定符合端点公差范围对应的其余杆件为第一相邻杆件，将第一相邻杆件存储到第一相邻边容器之中。本发明实施例的第一相邻杆件用字母q表示，不同的第一相邻杆件通过q后面的数字编码表示，例如q1-q5表示第1号至第5号第一相邻杆件，依次类推。本发明实施例以最外边缘杆件w1进行说明，其两端包括近端点和远端点，分别计算最外边缘杆件w1的近端点和远端点与整体杆件容器之中的其余杆件的两个端点之间的距离，当其余杆件的端点与最外边缘杆w1的近端点或者远端点符合端点公差范围时，确定q1-q5为第一相邻杆件，其余杆件中的剩余杆件不是第一相邻杆件。其中端点公差范围为0以上的预设值。当端点公差范围为0时，说明最外边缘杆件w1与第一相邻杆件为存在交点的连接关系，当端点公差范围大于0时，说明最外边缘杆件w1与第一相邻杆件为不存在交点的连接关系，导致不存在交点而实质为连接关系的原因是由于手工建模的选取误差或者自动建模时的捕捉误差而导致的。本发明实施例将最外边缘杆件w1与第一相邻杆件的端点与端点之间不存在交点而实质为连接关系的方面考虑，一方向增加了自动建模的包容性，另一方面提高了建模精度，避免了遗漏。

步骤206，请参考图3至图4，提取第一相邻边容器之中的第一相邻杆件的端点的坐标点，计算全部第一相邻杆件的端点之间距离。

步骤207，请参考图3至图4，判断是否存在两个第一相邻杆件的端点之间距离符合端点公差范围；当存在两个第一相邻杆件的端点之间距离符合端点公差范围时，确定两个第一相邻杆件与最外边缘杆件之间存在三角形封闭连接，以构建三角形封闭连接的最外边缘杆件和两个第一相邻杆件中的任意一个端点为起点按同一方向自动建立三角形导荷虚面单元。否则确定第一相邻边容器中没有第一相邻杆件与最外边缘杆件之间存在三角形封闭连接；执行步骤209。本发明实施例以最外边缘杆件w1为例进行说明，其中第一相邻杆件q1、q2的端点与端点之间的距离符合端点公差范围，则判断第一相邻杆件q1、q2之间存在相交连接关系，而第一相邻杆件q1与q3、q4和q5之间以及第一相邻杆件q2与q3、q4和q5之间均不符合端点公差范围，故不存在相交关系，则第一相邻杆件q1、q2与最外边缘杆件w1之间存在三角形封闭连接，以构建三角形导荷虚面单元310。图4中示出了第一相邻杆件q1与q2之间的距离为0的情况，即存在相交的连接关系，图3中示出了第一相邻杆件q1与q2之间的距离大于0的情况，存在不相交而实质连接关系。通过端点公差范围大于0的情况的判断，提高了建立导荷虚面单元的准确性和建模精度，避免了遗漏。

步骤208，请参考图5，在三角形导荷虚面单元建立完成之后，将对应三角形封闭连接中的最外边缘杆件从外边缘杆件容器中删除，将对应三角形封闭连接中的第一相邻杆件从第一相邻边容器中转移存储到外边缘杆件容器之中作为最外边缘杆件并将其从整体杆件容器中删除，清空第一相邻边容器；循环执行步骤205。即删除最外边缘杆件w1，将第一相邻杆件q1、q2作为最外边缘杆件向内继续循环运算建模。将已构建的三角形导荷虚面单元中的最外边缘杆件w1删除，能够减少后续杆件的运算量，提高建模效率。

步骤209，请参考图6至图9，提取第一相邻边容器之中的全部第一相邻杆件的端点的坐标点，计算第一相邻杆件的端点与整体杆件容器之中其余杆件的端点之间的距离；当第一相邻杆件的端点与整体杆件容器之中其余杆件的端点之间的距离是否符合端点公差范围时，确定第一相邻杆件与整体杆件容器之中其余杆件之间存在连接，并将符合端点公差范围的其余杆件确定为第二相邻杆件存储到第二相邻边容器之中。即通过是否符合端点公差范围判断与最外边缘杆件w1相连接的第一相邻杆件为q1-q5，其余杆件中的剩余杆件不是第一相邻杆件。本发明实施例用字母p表示第二相邻杆件，不同的第二相邻杆件通过p后面的数字编码表示，例如p1-p5表示第1号至第5号第二相邻杆件，依次类推。其中第一相邻杆件q1与其余杆件之中的符合端点公差范围对应的杆件为第二相邻杆件p1-p3，第一相邻杆件q2与其余杆件之间符合端点公差范围对应的杆件为第二相邻杆件p1、p4和p5。即第二相邻杆件为p1-p5，其余杆件不是第二相邻杆件。

步骤210，请参考图7至图9，检查第二相邻边容器之中的全部第二相邻杆件，当第二相邻边容器之中存在重叠的第二相邻杆件时，确定重叠的第二相邻杆件与相邻的两个第一相邻杆件及最外边缘杆件之间存在四边形封闭连接，以构建四角形封闭连接的最外边缘杆件、两个第一相邻杆件和一个第二相邻杆件中的任意一个端点为起点按同一方向自动建立四边形导荷虚面单元。即分别检查第二相邻杆件第二相邻杆件p1为重叠的第二相邻杆件。由此确定，最外边缘杆件w1、第一相邻杆件q1、q2和第二相邻杆件p1之间构成四边形封闭连接，以自动建立四边形导荷虚面单元320。本发明实施例通过重叠的第二相邻杆件判断是否存在四边形封闭连接，并以此建立四边形导荷虚面单元320。从而提高了建模效率与建模精度，避免了遗漏，避免了由于连接误差而导致无法判断是否存在四边形封闭连接的情况。请参考图10至图11，在四边形导荷虚面单元320建立时，可以沿顺时针方向，也可以沿逆时针方向进行。为了使建模更加有序且规则建立，所有导荷虚面单元的建立均按同一方向进行，以避免建立导荷虚面单元时出现混乱和重复建模的情形。

步骤211，请参考图12，在四边形导荷虚面单元建立完成之后，将对应四边形封闭连接中的最外边缘杆件从外边缘杆件容器中删除，同时将对应四边形封闭连接中的第一相邻杆件从第一相邻边容器中转移存储到外边缘杆件容器之中作为最外边缘杆件；以及将对应四边形封闭连接中的第二相邻杆件从第二相邻边容器中转移存储到外边缘杆件容器之中作为最外边缘杆件，清空第一相邻边容器和第二相邻边容器；循环执行步骤205。即删除最外边缘杆件w1，将第一相邻杆件q1、q2和第二相邻杆件p1作为最外绝缘杆件，向内继续循环运算建模。

步骤212，请参考图13，在轴线模型100上完成所有导荷虚面单元的建立之后，完成建筑结构的导荷虚面的自动建模。

请参考图14至图16，将轴线模型100及其上的导荷虚面300设置在梁400上，通过加载荷载力以匹配建筑结构的钢筋结构500，然后在钢筋结构500上浇筑混凝土或者设置外包装表皮以完成建筑结构600。本发明实施例特别适用于复杂空间异形建筑结构600设计。其中建筑结构600包括但不限于棚、顶结构，还可以是其余任意具有曲面关系的复杂空间异形结构。此处的异形结构主要是指非平面关系。

本发明实施例提供的建筑结构导荷虚面的建模方法，在步骤202之前，去除轴线模型中重叠的杆件。去除重叠的杆件，可以减小运算量，提高建模效率。另外去除重叠的杆件能够避免重叠杆件的端点坐标位置不统一而捕捉坐标点错误情形，以及同时捕捉重叠杆件不同坐标点而出现混乱建立导荷虚面单元和部分重叠建立导荷虚面单元的情形，以提高建模精度。

本发明实施例提供的建筑结构导荷虚面的建模方法，所述轴线模型可以通过手工建立，也可以通过编程语言捕捉坐标点自动建立轴线模型。

本发明实施例提供的建筑结构导荷虚面的建模方法，在步骤204中，提取轴线模型中的最外边缘杆件通过手工点取或者自动捕捉获取。其中自动捕捉获取是指通过在具有编程接口的建模软件中通过编程语言的输入而自动捕捉。

本发明实施例提供的建筑结构导荷虚面的建模方法，所述步骤206和步骤210中同一方向均可以为顺时针方向或者逆时针方向。即三角形导荷虚面单元和四边形导荷虚面单元的建立均按同一方向进行，以规则有序进行，避免混乱和重复。

本发明实施例提供的建筑结构导荷虚面的建模方法，端点公差范围为0以上的预设值。预设值可以根据建模软件的识别精度进行调整。其中“以上”包括本数。

本发明实施例提供的建筑结构导荷虚面的建模方法，当存在三角形封闭连接和四边形封闭连接时，当端点之间的距离小于端点公差范围时，以任意一个端点为基础构建相应的三角形或者四边形导荷虚面单元。

本发明实施例提供的建筑结构导荷虚面的建模方法，能够根据轴线模型由外向内部自动寻找三角形封闭连接和四边形封闭连接杆件，并自动建立相应的三角形导荷虚面单元和四边形导荷虚面单元，直到对轴线模型的所有杆件自动完成完整的导荷虚面的建立，实现了建筑结构导荷虚面的自动化，降低了手工建模由于视觉疲劳引起的误差，提高了建模效率和建模精度以及缩短了建模周期。特别对于大型的项目效果，其建模效率和建模周期更为显著。

本发明实施例提供的建筑结构导荷虚面的建模方法，导荷虚面单元的建立均是由具有编程接口的建模软件通过编程寻找容器中的杆件之间的三角形或者四边形的封闭连接关系自动建模，能够减少手动操作鼠标建模的工作量及工作强度，避免视觉疲劳引起的误差。其中容器是指存储空间。

本发明不限于上述具体实施方式，显然，上述所描述的实施例是本发明实施例的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本领域的技术人员可以对本发明进行其他层次的修改和变动。如此，若本发明的这些修改和变动属于本发明权利要求书的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变动在内。