体育建筑看台的参数化设计方法和系统与流程

1.本发明涉及建筑设计领域，具体涉及一种体育建筑看台的参数化设计方法、系统、电子设备及储存介质。


背景技术：

2.随着体育产业的发展，高质量体育建筑的建设正在积极推进中。体育建筑的设计工作复杂繁琐，看台作为体育建筑最重要的空间组成部分，其设计优劣是决定体育建筑观赛体验好坏的关键，因此看台设计是体育建筑建筑设计的重点和设计质量控制的难点。
3.目前体育建筑的传统设计流程是设计师通过cad等设计绘图软件，进行反复的绘图和修改，直到推敲出合理的方案。传统的设计方式效率低、耗时长，且没有应用参数化设计手法，无法对看台进行三维的实时可视化和数据分析，难以在设计过程中准确直观地判断方案的合理性，导致体育建筑看台设计过程中需要耗费大量的人力、物力以及时间成本。
4.在建筑领域，国内有将参数化技术应用于体育建筑看台设计的研究,但通常针对某个单一的具体几何图形围绕看台升起展开，在实践项目中的通用性效果不佳。而参数化设计方法应用于体育建筑的全周期设计工作流程中，可实现各类体育建筑核心部分——看台与比赛场地的全设计周期参数化模拟、生成和分析，为项目设计全过程的科学决策、实施优化以及大数据应用提供依据，实现工程的数字化交付。有利于提高设计师的工作效率、优化项目的设计品质、提升团队的行业竞争力、降低设计单位的人力和时间成本。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的问题是提供一种体育建筑看台的参数化设计方法、系统、电子设备及储存介质，这种方法和系统从设计的疏散参数和视线分析入手，通过模块设计与实际设计流程相契合，将看台设计融入整体设计来考虑，并在设计之初便预测并考虑到后续设计修改、调控的需求，确保在参数化模块可随着后续设计过程的方案修改同时进行迭代与优化。
6.本发明提供的技术方案是：一种体育建筑看台的参数化设计方法，包括以下步骤：1.设置看台内轮廓；2.设置疏散参数：根据体育建筑规模确定总疏散时间上限和总疏散宽度，并进一步通过设置人流股数参数，确定实际总疏散时间、安全出口数量、单个安全出口宽度、主席台坐席数量和无障碍坐席数量。
7.3.平面轴网生成：根据体育建筑规模、安全出口数量、单个安全出口宽度确定看台每排座位数和疏散踏步宽度，并根据设计需求自定义坐席间距尺寸，自定义间距尺寸需满足观众席最小尺寸的坐宽；根据看台每排座位数、坐席间距和疏散踏步宽度，求得平面径向轴网线和平面径
向轴网中间线；以看台内轮廓作为平面环向轴网的首排线，依据平面环向轴网间距求得平面环向轴网线；将平面环向轴网线分别与平面径向轴网线和平面径向轴网中间线重叠，生成两套平面轴网，在后续设计中分别作为平面轴网和平面疏散路径使用；平面环向轴网是指将看台场芯轮廓向外进行偏移所得到的一组轴线；平面径向轴网是指从看台场芯轮廓中心点向外发散所得到的一组轴线；4.平面看台坐席序列线生成：自定义看台排距和看台排数，其中看台排距≥0.72m；以平面环向轴网的首排线作为平面看台坐席序列线的起始线；根据看台排距和看台排数，生成平面看台坐席序列线；5.综合看台生成：
①
根据实际项目要求自定义看台的首、末排标高，求得看台的垂直高度范围；
②
根据规范规定与实际项目需要选择视点o；以视点o为原点建立直角坐标系oxy，共有n排坐席，第i排眼位点oi的坐标为oi（xi，yi），其中xi为oi点至视点的水平距离，yi为oi点至视点的眼位高度；
③
定义参数列ej：式中， 令j=2~n， x
i-1
为第i-1排看台眼位点至视点的水平距离；由此可获得ei和en。
8.④
根据看台的垂直高度范围和参数列，按下式计算出每排看台的视线升高差c；式中，n为看台坐席总排数，变量参数yn为第n排看台眼位点至视点的眼位高度；变量参数xn为第n排看台眼位点至视点的水平距离；变量参数y1为第1排看台眼位点至视点的眼位高度；变量参数x1为第1排看台眼位点至视点的水平距离；
⑤
根据每排看台的视线升高差通过下式计算出每排看台眼位点oi至视点的眼位高度高度；
⑥
根据每排看台的视线升高差计算出yi后，通过对模数m的取值对看台采用模数化处理并计算每排看台眼位点oi至视点的模数化眼位高度hi，其中m为自然数；当m=0时，hi=yi；当m》0、2≤i≤n时，；然后通过下式计算出每排看台的模数化视线升高差；式中，ci为第i排看台的模数化视线升高差；h
i-1
为第i-1排看台眼位点oi至视点的
模数化眼位高度；通过调整模数m，对每排看台的模数化视线升高差进行数值的上下浮动调整，获得每排看台的模数化眼位高度、每排看台的模数化视线升高差和视线角度数据，并在模型中生成包括看台放样线、简易看台体量（指通过本步骤生成的看台体量模型）、映射在平面坐标上的二维剖面线和一组基于看台升起台阶的视线分析线的综合看台。
9.6.全息坐席点生成：根据简易看台体量获得每排看台高度、每排看台眼位高度和每排看台视线升高差；通过平面看台坐席序列线和每排看台的高度获得三维坐席序列线；通过参数化列表控制，将三维坐席序列线识别为奇数序号线和偶数序号线；依据在参数化平台中输入的坐席间距，按照奇数序号线和偶数序号线分别生成奇偶编号三维坐席点；通过0、1型因子筛选的方式，分别对奇数序号线和偶数序号线上的奇偶编号三维坐席点进行相邻点的间隔删除，即通过数字0选择删除奇数线或偶数线上的奇数点；数字1选择删除奇数线或偶数线上的偶数点；例如：通过在列表的第一行（对应奇数线）和第二行（对应偶数线）中分别输入0、1或1、0数值，来选择奇数序号线和偶数序号线需要删除的坐席点，其中在第一行输入0代表删除奇数序号线中的奇数号座位，输入1代表删除奇数序号线中的偶数号座位；同理，在第二行输入0代表删除偶数序号线中的奇数号座位，输入1代表删除偶数序号线中的偶数号座位，形成相邻两排水平错动的三维坐席点，并对三维坐席点进行数量统计；根据看台的视点轨迹线和每个三维坐席点的三维坐标，找到每个三维坐席点所对应的视点，并计算出每个三维坐席点的视线向量；根据每三维坐席点对应的视点、每个三维坐席点的视线向量、每排看台的三维坐席序列线及每排看台的眼位线，计算出视线升高差；在参数化平台中根据每个三维坐席点的视线向量和视线升高差，对三维坐席点进行视线质量等级评级；在参数化平台中根据每个三维坐席点与其对应的视点之间的水平间距，对三维坐席点进行清晰度质量等级评级；在参数化平台中根据每个三维坐席点与其对应的视点之间的垂直高差，对三维坐席点进行深感度质量等级评级；在参数化平台中根据每个三维坐席点与其距离比赛场地的短轴之间的视线方位角，对三维坐席点进行视线方位角质量等级评级；在参数化平台中设置或输入疏散路径线（疏散路径线包含安全出口的数据），对三维坐席点进行安全出口分区，得到每个三维坐席点所在的带有序号的安全出口分区区域；将每个三维坐席点的三维坐标、看台排数、视线向量、视线升高差、视觉质量等级、清晰度质量等级、深感度质量等级、视线方位角质量等级以及带有序号的安全出口分区区域赋值到每个对应的三维坐席点上，得到全息坐席点；在参数化平台中中设置一个字典类，用于储存全息坐席点，将这个字典类称为全息坐席点的键值数据库，在此键值数据库中所储存的任意一个全息坐席点（即键）都有与之对应的包括该全息坐席点的三维坐标、看台排数、视线向量、视线升高差、视觉质量等级、清晰度质量等级、深感度质量等级、视线方位角质量等级以及带有序号的安全出口分区区域的数据（即键所对应的值）；在对应的观众席分区所对应的全息坐席点上插入座椅图块，生成看台座位模型。
10.此处所述的坐席的视线升高差与步骤5中的任意某排看台的模数化视线升高差有所不同，步骤5的任意某排看台的模数化视线升高差为确保全部坐席处于允许视距范围内，所以都选择了同一个场地上的最远点作为平面视点，而坐席的视线升高差则是对每一个全息坐席点进行反推而获得，每一个全息坐席点所对应的视点有所不同，因此两者采用了不
同的计算方式。
11.所述全息坐席点的坐席的视线升高差由以下方式得到：依据三维坐席序列线和每排看台的模数化眼位高度，生成每排看台的模数化眼位线；依据第u排坐席的眼位线，确定第u排坐席所在的标高平面pu，及位于第u排眼位线上的任意眼位点ou；在视点轨迹线上找到距离ou最近的视点o0；以ou为起始点连接点o0，得到该坐席的向量，并设置一条通过ou和o0的直线lu；依据第u-1排坐席的眼位线，确定第u-1排坐席所在的标高平面p
u-1
；将lu映射到标高平面p
u-1
上，得到直线j
u-1
；j
u-1
与第u-1排坐席的眼位线相交于点s
u-1
；设置点s
u-1
垂直于lu的直线q
u-1
；q
u-1
与lu相交于点su；第u排坐席的视线升高差cu为s
u-1
与su的间距；通过上述方法，计算出所有全息坐席点的坐席的视线升高差。
12.在全息坐席点上插入座椅图块，生成看台座位模型。
13.通过调用全息坐席点中的键值数据，还可以生成包括方位质量、清晰度质量、深度感质量和视觉质量分区在内的坐席质量可视化分析图表；全息坐席点的使用方式并不局限于上述所提及的几种可视化分析图表，设计人员也可根据实施的需要，通过组合全息坐席点中的单个或多个数据，组成新的调用组合，以实现与实际实施需求对应的其他分析图表的生成；全息坐席点的三维坐标位置也可以与全息坐席点中的其余键值数据结合使用，并加以染色处理，在模型中形成直观的看台坐席分析模型；全息坐席点的键值数据库储存方式能够方便快捷地对坐席的数量、数据进行统计，大大提高设计人员效率，减少误差；全息坐席点经过数据整合，进行有效分析，使项目及时掌握方案阶段的坐席质量情况；在项目设计完成后，全息坐席点亦可作为体育建筑的坐席评估分析依据，运营团队可应用全息坐席点生成的分析图表来指导赛事门票的定价，实现了智慧建筑管理的信息化、精细化。
14.基于rhino三维建模软件的参数化插件grasshopper平台，通过步骤1-6， 新建或导入体育建筑看台。
15.本发明还提供了一种体育建筑看台的系统，包括：看台升起模块，用于看台各层台阶轮廓线和简易看台体量模型的参数化生成；疏散参数模块，用于设置体育建筑看台疏散参数，如满足gb50016-2014《建筑设计防火规范》（2018版）、jgj31-2003《体育建筑设计规范》、《建筑设计资料集》（第三版）和《国际足联足球场馆技术推荐与规范》要求的体育建筑看台疏散参数；平面看台坐席序列线生成模块，用于设置看台的排距、排数参数并生成平面看台坐席序列线；综合看台生成模块，用于计算出每排看台坐席的眼位高度、视线升高差、视线角度数据，并在模型中生成三维看台台阶序列线、简易看台体量、映射在平面坐标上的二维剖面线和一组基于看台升起台阶的视线分析线；剖面生成模块，用于生成具有标高、剖面轴网和视觉分析线的剖面；看台安全出口交通模块，用于生成看台的猫洞体量、猫洞墙体、前后疏散路径和两侧疏散路径；边界处理模块，用于生成处理好猫洞的完整看台模型；全息坐席点模块，用于生成全息坐席点和以字典形式储存的键值数据；
坐席图块模块，用于生成依照看台逐级排布的看台座位图块；数值分析模块；用于对全系坐席点键值数据库中任意一项或几项数据进行单独提取、根据所提取的数据生成分区表格、分区分布图和分区模型；视觉范围模块，用于生成的坐席向量、平面向量夹角范围和坐席视线平面范围向量，作为判断体育建筑看台的视觉质量的依据；分区疏散模块，用于生成坐席点、路径、疏散点的示意图，对看台坐席进行疏散分析模拟。
16.基于rhino三维软件的参数化grasshopper插件平台，通过运行本发明的体育建筑看台的参数化系统，新建或导入体育建筑看台。
17.一种电子设备，包括一个或多个处理器以及存储器；一个或多个程序被存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个程序配置用于执行上述的体育建筑看台的参数化设计方法和系统。
18.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有程序代码，其中,在程序代码运行时执行上述的体育建筑看台的参数化设计方法和系统。
19.本发明所述环向轴网是指将体育建筑环向看台的看台场芯轮廓向外进行偏移所得到的一组轴线。径向轴网是指从体育建筑的看台场芯轮廓中心点向外发散所得到的一组轴线。
20.本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：1.本发明可用于体育建筑看台的设计阶段，通过将参数化模块设计与实际设计流程相契合，将看台的设计融入整体设计流程，在设计之初便预测并考虑到后续设计修改、调控的需求，确保参数化模块可随着后续设计过程的方案修改进行同步迭代与优化；2.本发明可用于对体育建筑项目进行前期策划与后评估；包括但不限于：通过体育建筑项目的设计参数输入到本发明中的疏散参数模块，可以通过疏散检测体育建筑项目是否符合规范要求；通过将体育建筑项目的设计参数输入到本发明中的综合看台升起模块中，可以通过看台的视线升高差或坐席的视线升高差判断该体育建筑是否符合某项特定某项赛事的相关规范要求； 通过将体育建筑项目的设计参数输入到本发明中的分区疏散模块中，可以对进对整个体育建筑的看台进行包含坐席点、疏散路径、疏散点在内的疏散分析模拟；3.本发明可用于对体育建筑项目进行智慧管理；通过将体育建筑的设计参数输入到全息坐席点模块中，运用键值数据库分析坐席的视线向量、清晰度质量、深感度质量和方位质量，并根据不同赛事，对坐席进行质量等级区域的划分，为不同等级坐席区域的门票定价提供参考，以实现运营收益最大化；4.本发明优化了看台升起的算法，在本发明综合看台升起中采用的非固定每排看台的视线升高差算法可以确保末排眼位高度的可控性，设计的灵活性高，便于优化设计；且通过视线分析线来判断看台升起高度是否满足视线要求，比通过每排看台的视线升高差数值进行判断的传统判断方式更为直观，更加符合设计师的设计习惯，大大降低了参数化设计方法的操作难度；算法中的m模数化采用取整函数，将所生成的数值简化为符合施工精度及装配式建造模式的数值，提升了设计阶段与施工阶段之间的衔接效率；5.本发明所采用的平面轴网参数化生成方式，可以同时生成两套轴网供设计师进
行选择，其中一套作为轴网使用，另一套平面疏散路径进行使用；相比轴网的传统手绘方式，提升了绘制效率和准确率；同时，降低了前后疏散路径、两侧疏散路径、疏散台阶和猫洞的布置难度；6.常规的看台设计仅计算每排看台的视线升高差，而本发明方法中创新地计算了坐席的视线升高差，通过反推获得了每一个坐席的视线升高差，所得结果更加精确，可以更好地对体育场建筑进行设计、前期策划与后评估，以及智慧管理。
附图说明
21.图1本发明实施例的体育建筑看台的参数化设计方法的逻辑构成示意图；图2本发明实施例的体育建筑看台的参数化系统的流程模块示意图；图3本发明实施例的基本场芯形态预设示意图；图4本发明实施例的轴网生成效果示意图；图5本发明实施例的看台升起模块的公式创新示意图；图6 本发明实施例的带有视线分析线和标高轴线的剖面示意图；图7 本发明实施例的完整看台模型示意图；图8 本发明实施例的全息坐席点示意图；图9 本发明实施例的全息坐席点键值数据示意图；图10 本发明实施例的以全息坐席点生成的方位质量、清晰度质量、深度感质量、视觉质量分区示意图；图11 本发明实施例的坐席的视线升高差获得方法的示意图；图12 本发明实施例的看台座位示意图；图13本发明实施例的坐席的视线升高差分区表格和分布图；图14 本发明实施例的疏散分析示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清晰地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
23.如图1所示，本发明提供的一种体育建筑看台的参数化设计方法。
24.首先根据设计任务书和相关规范要求，确定所建设的体育建筑规模。随后，根据任务书的具体要求、结合设计师的哲学理念与造诣追求，基于rhino三维软件的参数化grasshopper插件平台，通过本发明的体育建筑看台参数化设计方法，新建或导入体育建筑看台。通过输入设计参数对体育建筑看台的形态、轴网、看台分区、座位分布、视线与疏散通道等内容进行参数化生成。设计参数是指在工程项目的参数化设计中，参与设计流程且会对工程项目的中间过程和最终结果造成影响的相关变量。最后根据所生成的子项内容是否同时满足设计任务书、相关政策规范导则以及设计师自身的要求，来判断是否已获得了体育建筑看台的最优方案。获得最优方案则完成设计，否则继续通过修改设计参数对设计进行迭代优化，直至获得最优方案。
25.本发明实施的体育建筑看台的参数化设计方法深度结合体育建筑的设计经验，贴合体育建筑设计的流程，由粗到细，是一种反复迭代优化的非线性设计方法。方法步骤如
下：1.首先确定场芯形态；在rhino三维建模软件平台中设置基本场芯形态，即如图3所示，二心长圆、圆形、六心长圆、矩形、多边形、切角矩形、弧多边形、四心椭圆、弧矩形，对于每个基本场芯形态的场芯，以一个矩形轮廓作为该场芯的边界范围，通过对该场芯的中心点偏移、直段范围、半径参数、边数、半径、角半径和切角的参数对矩形轮廓进行调节，得出同时符合规范和设计要求的看台内轮廓。
26.2.输入疏散参数；根据体育建筑规模确定总疏散时间上限和总疏散宽度，并进一步通过设置人流股数参数，确定实际总疏散时间、安全出口数量、单个安全出口宽度、主席台坐席数量和无障碍坐席数量，所得参数须满足gb50016-2014《建筑设计防火规范》（2018版）、jgj31-2003《体育建筑设计规范》、《建筑设计资料集》（第三版）和《国际足联足球场馆技术推荐与规范》要求。
27.3.以场芯形态和疏散参数为依据生成轴网；轴网设定同时影响到看台的疏散台阶、安全出口分布和看台每排坐席的数量范围，因此在设计之初先确定轴网设定；体育建筑的轴网由径向和环向轴线交错而成，以参数化方式进行轴网生成的效率和准确率较传统手绘方式更高；根据体育建筑规模、安全出口数量、单个安全出口宽度确定看台每排座位数和疏散踏步宽度，并根据设计需求自定义坐席间距尺寸，自定义间距尺寸需满足观众席最小尺寸的坐宽；根据看台每排座位数、坐席间距和疏散踏步宽度，求出平面径向轴网线和平面径向轴网中间线；以看台内轮廓作为平面环向轴网的首排线，依据平面环向轴网间距求出环向轴网线；应用0、1型因子筛选的方式将平面环向轴网线分别与平面径向轴网线和平面径向轴网中间线重叠，生成两套平面轴网，在后续设计中分别作为平面轴网和平面疏散路径使用；4.再以平面轴网为设计依据进入到主看台设计流，即“看台升起”模块中，或根据设计需要对多个子看台进行主看台设计流；根据jgj31-2003《体育建筑设计规范》中4.3.5条规定，确定看台排距和看台排数，其中看台排距≥0.72m；以平面环向轴网的首排线作为平面看台坐席序列线的起始线；根据看台排距和看台排数，生成平面看台坐席序列线；根据实际项目要求自定义看台的首、末排标高，求得看台的垂直高度范围；根据规范规定与实际项目需要选择视点，为保证全部坐席处于允许视距范围内，看台的平面视点需选择在场地上最远的点，而视点的高度根据规范中对不同赛事的视点高度规定来设置。
28.设置一个定义参数列，根据看台的垂直高度范围和定义参数列，计算出每排看台的视线升高差；根据每排看台的视线升高差求得每排坐席的眼位高度；设置一个看台模数变量，通过对看台采用模数化处理，计算出每排看台的模数化眼位高度；通过每排看台的模数化眼位高度，计算出每排看台的模数化视线升高差。
29.由于设计中的实际需求，如仅在看台设计尚处于概念方案阶段，暂不考虑施工精度时，设计师可能会选择不对看台采用模数化处理当选择不对看台作模数化处理时，所得的看台设计参数每排看台的视线升高差为固定值。
30.当选择对看台进行模数化处理时，通过取整函数对每排看台的眼位高度进行模数
化取值，所得的每排看台的眼位高度为模数m的倍数。此时看台的设计参数每排看台的模数化视线升高差为非固定值，设计师可以通过调整模数对看台进行调整。因此，对看台采用模数化，会将所生成的数值简化为符合施工精度及装配式建造模式的数值，能够提升设计阶段与施工阶段之间的衔接效率。
31.以平面看台坐席序列线根据每排看台的眼位高度或每排看台的模数化眼位高度，求得三维看台台阶序列线，作为看台放样线；以看台放样线放样生成简易看台体量；以一条穿越看台范围及视点轨迹线，即比赛场地边线及端线的直线段作为坐席的视点引导线；通过视点高度和每排坐席的眼位高度，或视点高度和每排坐席的模数化眼位高度，在视线引导线上生成视线分析线；根据视线分析线计算出坐席的俯视角角度。
32.经计算获得任意某排看台的模数化眼位高度、任意某排看台的模数化视线升高差、视线角度数据，并在模型中生成看台放样线、简易看台体量、映射在平面坐标上的二维剖面线和一组基于看台升起台阶的视线分析线。
33.当所生成的看台形态不符合设计师的审美，或计算得出的每排看台的模数化视线升高差不符合规范要求时，通过修改看台模数对每排看台的视线升高差进行上下浮动调整，从而对看台形态设计进行迭代优化；若所生成的看台形态符合设计师的审美且计算得出的每排看台的模数化视线升高差符合规范要求时，则视为完成综合看台生成；本方法中采用的计算方法可以确保末排眼位高度的可控性，设计的灵活性高，便于优化设计；且通过可视化的每排看台的视线升高差的圆圈和视线分析线来判断看台升起高度是否满足视线要求，比通过每排看台的视线升高差数值进行判断的传统判断方式更为直观，更加符合设计师的设计习惯，大大降低了参数化设计方法的操作难度。
34.5.在完成主看台设计流的后，进入到其余看台设计流，即“剖面生成”、“看台安全出口交通”；6.在进行4、5的过程中，如发现设计效果不理想，则继续重复3、4步骤进行设计迭代，直到达到理想的设计效果；7.完成设计后，输出看台模型，即“边界处理”和“图块布置”模块、视线质量分析，即“数值分析”模块、“可视化分析模块”和疏散模拟分析，即“分区疏散模块”。
35.如图2所示，本发明的系统，由看台形态流程、看台设计流程、看台分析流程三大流程组成。其中包括12个参数化流程模块，可完成多层级体育建筑看台的生成、分析设计。各模块之间存在设计参数和计算结果的共享和链接。各流程间实时联动，具有非线性、可迭代、可追溯的特性。设计者通过在基于rhino三维软件的参数化grasshopper插件平台中，通过运行本发明的体育建筑看台的参数化系统，在系统中设置、修改和调试设计参数，实现对方案的全面、实时可视化的设计优化。
36.参数化流程模块：看台形态流程包括看台形态模块、疏散参数模块、平面轴网生成模块三个模块。
37.1)看台形态模块：如图3所示，看台形态模块预设了8种业内通用的基本场芯形态，包括图3上排从左自右顺序排布的二心长圆、圆形、六心长圆、多边形，和图3下排从左自右顺序排布的切角矩形、弧多边形、四心椭圆、弧矩形。步骤1.看台形态模块以一个矩形轮廓为场芯边界范围，步骤2.每种形态均通过对中心点偏移、直段范围、半径参数、边数、半径、角半径、切角的参数进行调节，步骤3.得出同时符合规范和设计要求的看台轮廓，作为本流
程中的疏散参数模块和看台设计流程中的看台升起模块的输入参数。
38.2)疏散参数模块：步骤1.根据体育建筑规模确定总疏散时间上限和总疏散宽度；步骤2.进一步通过设置人流股数参数，确定包括实际总疏散时间、安全出口数量、单个安全出口宽度、主席台坐席数量和无障碍坐席数量在内的疏散参数，作为后续看台设计的依据，最终生成的看台必须满足疏散参数；所得参数须满足gb50016-2014《建筑设计防火规范》（2018版）、jgj31-2003《体育建筑设计规范》、《建筑设计资料集》（第三版）和《国际足联足球场馆技术推荐与规范》要求。后续设计流程中其他任意模块中所输出的疏散参数必须与疏散参数模块中输出的疏散参数一致，否则说明看台设计中的疏散条件不满足体育建筑的设计规范，须重新进行迭代设计直至与疏散参数模块中的疏散参数一致为止。
39.所述总疏散宽度由下式获得： 式中： w为总疏散宽度n为总观众人数k为每一百人所需的疏散宽度，是一个变量，照观众总人数n进行分级取值计算，当20001≤n＜40000时k=0.25m，当40000≤n＜60000时k=0.22m，当n≥60001时k=0.19m所述人流股数由下式获得：式中： b为人流股数，计算结果的余数进一位取整w为总疏散宽度w为单股人流宽度，当b≤4时w=0.55m，当b＞4时w=0.5m所述实际总疏散时间由下式获得：式中： t为实际总疏散时间，单位为mina为单股人流通行能力，以40~42人/min进行取值b为人流股数n为观众总人数，当20001≤n＜40000时，计算结果t不得大于6min，当40000≤n＜60000时，计算结果t不得大于7min，当n＜60001时，计算结果t不得大于8min所述安全出口的数量由下式获得：式中： d为安全出口的数量
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
n为观众总人数f为单个安全出口的人数，是一个变量，1000≤f＜2000所述的单个安全出口的宽度由下式获得：wv为该疏散口v的单股人流宽度，v=1~dbv
为该疏散口v的人流股数，当bv≤4时wv=0.55m，当bv＞4时wv=0.5m；所述主席台坐席数量由下式获得：式中： nr为主席台坐席数量
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
n为观众总人数l为区间范围变量，当n≤10000时1%≤l≤2%，当n＞10000时0.5%≤l≤1%所述无障碍坐席数量由下式获得：式中： na无障碍坐席数量
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n为观众总人数g≥0.2%3）平面轴网生成模块：平面轴网是看台结构的布置框架。平面轴网生成模块通过参数化方式，代替传统手绘方式，在场芯形态确立后通过参数调控，自动生成符合场芯形状的由平面径向轴线与平面环向轴线交错所构成的平面轴网。平面轴网与看台的结构体系相吻合，在修改场芯形态时，平面轴网布局会自动随之调整，作为后续结构设计的基础。同时，由于疏散路径及安全出口的布置与结构构造具有相关性，疏散路径的位置位于生成的平面轴网上，用于布置看台的疏散台阶。根据jgj31-2003《体育建筑设计规范》、《建筑设计资料集》（第三版）规定，平面径向轴网的间距确保每排最大座席数，满足舒适性及规范要求，平面环向轴网则用于保持各层看台位置之间的间距。
40.平面轴网生成模块分为看台径向轴网尺寸功能块和看台轴网生成功能块。
41.看台径向轴网尺寸功能块：步骤1.在看台径向轴网尺寸功能块中输入每排座位数、坐席间距、疏散踏步宽度，计算出到径向轴网的间距尺寸；任选看台中的一排，根据该排座位数、该排坐席间距和该排疏散踏步宽度，计算出相邻二根径向轴网线的间距尺寸和间距尺寸二分之一的数值：每相邻两根径向轴网线下该排处的间距=（该排座位数
×
该排坐席间距+该排疏散踏步宽度）
÷
2。
42.例如，选择看台末排，所述每相邻两根径向轴网线的间距选择该两根径向轴网线在末排处的间距，并由下式获得每相邻两根径向轴网线的间距=（看台末排座位数
×
看台末排坐席间距+看台末排疏散踏步宽度）
÷
2。
43.步骤2.同时生成两套的径向轴网，每套轴网中的任意一根轴线都位于另一套轴网的两根中线的中间线上；其中一套为从场芯轮廓的中心点向外发散的径向轴网线，另一套为从场芯轮廓的中心点向外发散的径向轴网中间线，其中每根径向轴网中间线均位于每两根相邻径向轴网线的中间。
44.看台轴网生成功能块：步骤1.在看台轴网生成功能块中，输入一条由将看台轮廓线进行偏移获得的曲线，作为最靠近体育建筑场芯的首排轴网线；步骤2.并对这根轴网进行编上基准环向轴网序号。由于环向轴网的间距受项目和场地的影响较大，在实际工程中具体尺寸存在不确定性，因此不设置通用算式；
步骤3.在流程中手动依次输入每根环向轴网的间距；步骤4.同时，将看台径向轴网尺寸功能块中计算出的纵向轴网间距尺寸输入“看台轴网生成”功能块中，以0、1型因子筛选的方式对所生成的两套径向轴网进行间隔筛选，即通过在列表的第一行和第二行中分别输入0、1或1、0数值，来选择奇数序号的径向轴网线和偶数序号的径向轴网线作为径向轴网线或径向轴网中间线，得到径向轴网1、径向轴网2；径向轴网1和径向轴网2与环向轴网共同构成如图4所示的两套重叠的轴网，分别作为轴网和疏散路径使用。
45.看台设计流程：看台设计流程分为看台升起模块、剖面生成模块、看台安全出口交通、边界处理模块和全息坐席点模块五个模块。
46.1)看台生成模块：步骤1.根据实际项目要求自定义看台的首、末排标高，求得看台的垂直高度范围；步骤2.确定看台的排距和看台排数，以平面环向轴网的首排线作为平面看台坐席序列线的起始线，根据看台排距和看台排数，生成平面看台坐席序列线；步骤2，根据规范规定与实际项目需要选择视点，为保证全部坐席处于允许视距范围内，看台的平面视点需选择在场地上最远的点，而视点的高度根据规范中对不同赛事的视点高度规定来设置；步骤3. 以一条穿越看台范围及视点轨迹线，即比赛场地边线及端线的直线段作为坐席的视点引导线；步骤4. 设置一个定义参数列，根据看台的垂直高度范围和定义参数列，计算出每排看台的视线升高差；步骤5.根据每排看台的视线升高差求得每排坐席的眼位高度；步骤6.选择是否对看台进行模数化处理，若不对看台进行模数化处理，进入步骤9，若对看台进行模数化处理，进入步骤7；步骤7.设置一个看台模数变量，通过对看台采用模数化处理，计算出每排看台的模数化眼位高度；步骤8. 通过每排看台的模数化眼位高度，计算出每排看台的模数化视线升高差；步骤9.以平面看台坐席序列线根据每排坐席的眼位高度，或每排看台的模数化眼位高度，求得三维看台台阶序列线；步骤10.以三维看台台阶序列线作为看台放样线，放样生成简易看台体量；步骤11.通过视点和每排坐席的眼位点，或每排坐席的模数化眼位点，在视点引导线上生成视线分析线；步骤12.由于不同类型的体育建筑对于每排看台的视线升高差的最小数值要求标准不同，大致可分为逐排-每排看台的视线升高差≥60、隔排-每排看台的视线升高差≥90、fifa国际足联-每排看台的视线升高差≥120，因此在综合看台系统功能块中设置了逐排、隔排、fifa国际足联三个每排看台的视线升高差选项供设计师参考。在模块中选中任意一种每排看台的视线升高差选项，软件会自动在每一条看台升起台阶的视线分析线的端点生成代表每排看台的视线升高差半径的圆圈，当代表每排看台的视线升高差半径的圆圈是超出了后一排看台升起台阶的视线分析线，则说明看台的升起高度不满足视线要求。也可以
通过检查每排看台的视线升高差的数值是否符合实际项目的要求来判断看台升起高度是否满足视线要求；步骤13.输入的设计参数经计算获得任意某排看台的眼位高度或模数化眼位高度、任意某排看台的视线升高差或模数化视线升高差、视线角度数据，并在模型中生成看台放样线、简易看台体量、映射在平面坐标上的二维剖面线和一组基于看台升起台阶的视线分析线；若选择不对看台进行模数化，进入步骤14，若选择对看天进行模数化，进入进入步骤15；步骤14.当选择不对看台进行模数化时，若所生成看台形态不符合设计师的审美，或计算得出的每排看台的视线升高差不符合规范，通过修改看台的首、末排标高和总排数，对看台进行迭代优化；若所生成看台形态符合设计师的审美且计算得出的每排看台的视线升高差符合规范时，结束本模块的流程，进入下一个模块的流程；步骤15.当选择对看台进行模数化时，若所生成的看台形态不符合设计师的审美，或计算得出的每排看台的模数化视线升高差不符合规范要求时，通过修改看台模数对每排看台的视线升高差进行上下浮动调整，从而对看台形态设计进行迭代优化；若所生成的看台形态符合设计师的审美且计算得出的每排看台的模数化视线升高差符合规范要求时，结束本模块的流程，进入下一个模块的流程；看台升起模块中所涉及的计算方式如下：如图5所示，以视点o为原点建立直角坐标系oxy，看台共有n排坐席，每排看台眼位点（定义在第一象限）；其中任意看台的眼位点oi的坐标为)；定义参数列ej；式中， 令j=2~n， x
i-1
为第i-1排看台眼位点至视点的水平距离；根据看台的垂直高度范围和参数列，按下式计算出每排看台的视线升高差c；式中，n为看台坐席总排数，变量参数yn为第n排看台眼位点至视点的眼位高度；变量参数xn为第n排看台眼位点至视点的水平距离；变量参数y1为第1排看台眼位点至视点的眼位高度；变量参数x1为第1排看台眼位点至视点的水平距离；检查计算出的每排看台的视线升高差是否满足规范要求和设计需要，若不满足，则调整变量参数进行设计优化直到所得结果满足后，根据每排看台的视线升高差通过下式计算出每排看台眼位点oi至视点的眼位高度：；根据每排看台的视线升高差计算出yi后，通过对模数m的取值对看台采用模数化处理并计算每排看台眼位点oi至视点的模数化眼位高度hi，其中m为自然数；
当m=0时，hi=yi；当m》0、2≤i≤n时，；然后通过下式计算出每排看台的模数化视线升高差；式中，ci为第i排看台的模数化视线升高差；h
i-1
为第i-1排看台眼位点oi至视点的模数化眼位高度；通过调整模数m，对每排看台的模数化视线升高差进行数值的上下浮动调整，获得每排看台的模数化眼位高度、每排看台的模数化视线升高差和视线角度数据，并在模型中生成包括看台放样线、简易看台体量、映射在平面坐标上的二维剖面线和一组基于看台升起台阶的视线分析线的综合看台；由于设计中的实际需求，如仅在看台设计尚处于概念方案阶段，暂不考虑施工精度时，设计师可能会选择不对看台采用模数化处理；具体可以通过将m的参数设置为0来实现；当m取值为0时，上述模数化在数学上无意义，程序不会运行模数化公式，每排看台的视线升高差为固定值；当选择对看台采用模数化时，当m取值不为0时，通过取整函数对yi进行模数化取值，所得hi为m的倍数，看台的模数化视线升高差为非固定值。因此，对看台采用模数化，会将所生成的数值简化为符合施工精度及装配式建造模式的数值，能够提升设计阶段与施工阶段之间的衔接效率。
47.2)剖面生成模块：剖面生成模块用于生成剖面线。
48.步骤1.在rhino三维建模软件中设置一个用于生成和储存剖面线的三维坐标几何图元；步骤2.在此三维坐标几何图元中设置一个定位基点；步骤3.根据定位基点将平面径向轴网和平面环向轴网投影在三维坐标几何图元中，步骤4.通过将投影线在z轴方向进行标高赋值，生成剖面轴网；步骤6.如图6所示，将视点引导线、视线分析线和简易看台模型映射到剖面轴网，生成具有视点引导线、视线分析线和看台轮廓线的看台剖面线。
49.看台剖面线也作为看台安全出口交通模块中猫洞的定位线。
50.3)看台安全出口交通模块：看台安全出口交通模块用于生成猫洞、前后疏散路径和两侧疏散路径。猫洞是指体育建筑中位于看台上的安全出口，因此猫洞的起始和末端边线必须根据看台剖面线进行定位；步骤1.在看台剖面线上绘制猫洞的起始边线和末端边线，对两条边线进行放样得到猫洞的剖面截面；步骤2.依据安全出口宽度和猫洞的剖面截面，生成猫洞体量；
步骤3.根据猫洞的起始边线选择一根环向轴线，依据平面疏散路径生成猫洞体量的分布位置，求得全部猫洞体量；步骤4.在猫洞口的外边线处偏移墙体厚度，得到猫洞的墙体；步骤5.依据安全出口宽度和疏散踏步宽度，按照平面疏散路径生成前后疏散路径与两侧疏散路径。
51.4） 边界处理模块：边界处理模块用于生成完整看台模型。
52.步骤1.在模型中偏移出一条看台边界线，以看台边界线和看台放样线生成未挖除猫洞的初步看台体量；步骤2.在初步看台体量上通过挖除全部猫洞体量，生成如图7所示的完整看台模型。
53.实际体育建筑工程项目中可能存在的存在单个场芯配合多个子看台的情况，因此本体育建筑看台的参数化驱动生成方法从体育建筑的设计和使用的现实需求出发，每个子看台均可根据设计需要，分别设置不同的坐席、坐席间距、疏散参数。通过在边界处理模块中同时输入多个子看台的数据，实现多个子看台的同步生成。这种参数化子看台的组合方式灵活、易于操作，充分满足体育建筑项目工程设计中的实际要求。
54.5） 全息坐席点模块：如图8，全息坐席点将坐席的布置抽象成带有一系列属性参数的点，根据不同分析逻辑的自定义组合为后续设计及研究提供了全面的功能性和丰富的可能性；如图9，具体是以编程的字典形式储存看台全息坐席点位的键值数据库；在全息坐席点中，每个全息坐席点都有一个唯一对应的键值；每个键值对应了该全息坐席点的视线向量、清晰度质量分析指数、深感度质量分析指数、方位质量分区指数、坐席排数、坐席向量、坐席分区和坐席的视线升高差的信息；需要注意的是；如图10所示，全息坐席点可用于生成方位质量、清晰度质量、深度感质量和视觉质量分区的可视化分析图。
55.如图11所示，所述全息坐席点的坐席的视线升高差由以下方式得到：依据三维坐席序列线和每排看台的模数化眼位高度，生成每排看台的模数化眼位线；依据第u排坐席的眼位线，确定第u排坐席所在的标高平面pu，及位于第u排眼位线上的任意眼位点ou；在视点轨迹线上找到距离ou最近的视点o0；以ou为起始点连接点o0，得到该坐席的向量，并设置一条通过ou和o0的直线lu；依据第u-1排坐席的眼位线，确定第u-1排坐席所在的标高平面p
u-1
；将lu映射到标高平面p
u-1
上，得到直线j
u-1
；j
u-1
与第u-1排坐席的眼位线相交于点s
u-1
；设置点s
u-1
垂直于lu的直线q
u-1
；q
u-1
与lu相交于点su；第u排坐席的视线升高差cu为s
u-1
与su的间距；通过上述方法，计算出所有全息坐席点的坐席的视线升高差。
56.在实际项目中，设计师会根据实际需要，将每排前后相邻的坐席沿径向轴网方向进行阵列排布，或将每排前后相邻的坐席座位进行一个座位的水平错动排布，水平错动的尺寸范围视实际项目需求而定。在使用本发明方法进行坐席点排布时，会先通过坐席序列线和设计师在坐席间距中根据座位的实际宽度尺寸输入间距数值升成坐席点，随后通过隔排升起布置的列表将坐席序列线识别为奇数序号线和偶数序号线。隔排升起布置的列表应用0、1型因子筛选法，通过在列表的第一行和第二行中分别输入0、1或1、0数值，来选择奇数序号线和偶数序号线需要删除的坐席点，其中在第一行输入0代表删除奇数序号线中的奇
数号座位，输入1代表删除奇数序号线中的偶数号座位；同理，在第二行输入0代表删除偶数序号线中的奇数号座位，输入1代表删除偶数序号线中的偶数号座位，以此达到相邻两排间水平错动一个座位进行坐席点排布的效果。
57.全息坐席点模块分为“隔排坐席布置”和“坐席点属性”两个功能块。
58.隔排坐席布置功能块：步骤1. 在隔排坐席布置功能块中，根据简易看台体量获得每排看台高度、每排看台眼位高度和每排看台视线升高差；步骤2. 在隔排坐席布置功能块中，通过平面看台坐席序列线和每排看台的高度获得三维坐席序列线；步骤3. 在隔排坐席布置功能块中，通过参数化列表控制，将每排三维坐席序列线识别为奇数序号线和偶数序号线；步骤3.输入的坐席间距，按照奇数序号线和偶数序号线生分别成三维坐席点坐席点属性功能块：步骤1. 通过0、1型因子筛选的方式，分别对奇数序号线和偶数序号线上的三维坐席点进行相邻点的间隔删除，形成相邻两排水平错动的三维坐席点；步骤2. 根据看台的视点轨迹线和每个三维坐席点的三维坐标，找到每个三维坐席点所对应的视点，并计算出每个三维坐席点的视线向量；步骤3.根据每三维坐席点对应的视点、每个三维坐席点的视线向量、每排看台的三维坐席序列线及每排看台的眼位线，计算出视线升高差；步骤4. 在隔排坐席布置功能块中根据每个三维坐席点的视线向量和视线升高差，对三维坐席点进行视线质量等级评级；步骤5. 在隔排坐席布置功能块中根据每个三维坐席点与其对应的视点之间的水平间距，对三维坐席点进行清晰度质量等级评级；步骤6. 在隔排坐席布置功能块中根据每个三维坐席点与其对应的视点之间的垂直高差，对三维坐席点进行深感度质量等级评级；步骤7. 在隔排坐席布置功能块中根据每个三维坐席点与其距离比赛场地的短轴之间的视线方位角，对三维坐席点进行视线方位角质量等级评级；步骤8. 在隔排坐席布置功能块中设置或输入疏散路径线（疏散路径线包含安全出口的数据），对三维坐席点进行安全出口分区，得到每个三维坐席点所在的带有序号的安全出口分区区域；步骤9. 在隔排坐席布置功能块中将每个三维坐席点的三维坐标、看台排数、视线向量、视线升高差、视觉质量等级、清晰度质量等级、深感度质量等级、视线方位角质量等级以及带有序号的安全出口分区区域赋值到每个对应的三维坐席点上，得到全息坐席点；步骤10. 在隔排坐席布置功能块中设置一个字典类，用于储存全息坐席点，将这个字典类称为全息坐席点的键值数据库，在此键值数据库中所储存的任意一个全息坐席点（即键）都有与之对应的包括该全息坐席点的三维坐标、看台排数、视线向量、视线升高差、视觉质量等级、清晰度质量等级、深感度质量等级、视线方位角质量等级以及带有序号的安全出口分区区域的数据（即键所对应的值）； 3.看台分析流程：看台分析流程分为图块布置模块、数值分析模块、视觉范围模
块和分区疏散模块。
59.1)坐席图块模块：步骤1.如图12所示，在对应的观众席分区所对应的全息坐席点上插入座椅图块，生成看台座位模型。
60.2)数值分析模块：数值分析模块分为分布数值功能块、数值分组功能块与对象分组分析功能块；分布数值功能块：步骤1.用于将全息坐席点的键值数据库中的坐席的视线升高差单独提取出来。
61.数值分组功能块：步骤1.将坐席的视线升高差根据数值大小进行分组，得到每组坐席的视线升高差数据的数值区间。
62.对象分组分析功能块：步骤1.如图13所示，将全息坐席点作为分析对象，以坐席的视线升高差作为分析数值，将每组坐席的视线升高差数据的数值区间作为分析区间，生成坐席的视线升高差分区表格；步骤2.将经过坐席的视线升高差分区处理后的全息坐席点进行颜色划分，生成坐席的视线升高差分区模型。
63.3) 视觉范围模块:步骤1.依据视点轨迹和全息坐席点形成一组向量夹角序列，包括生成的坐席向量、平面向量夹角范围和坐席视线平面范围向量。
64.设计者可通过将这三项输出参数对应jgj31-2003《体育建筑设计规范》、《建筑设计资料集》（第三版）和《国际足联足球场馆技术推荐与规范》视觉范围的规定与分级，来判断体育建筑场看台的视觉质量。
65.4)分区疏散模块：步骤1.将疏散参数模块中的生成的参数安全出口、纵向疏散参数和横向疏散参数、安全出口分区数及全息坐席点一同输入到分区疏散模块中进行疏散分析模拟，生成包含坐席点、疏散路径、疏散点的疏散分析示意图。
66.图14展示了看台中某个安全出口分区的疏散分析模拟效果。
67.本发明还提供一种电子设备，包括一个或多个处理器以及存储器；一个或多个程序被存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个程序配置用于执行上述的体育建筑看台的参数化设计方法和系统。
68.本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有程序代码，其中，在程序代码运行时执行上述的体育建筑看台的参数化设计方法和系统。