基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法及系统

本发明涉及建筑结构设计与人工智能交叉，尤其涉及一种基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法及系统。

背景技术：

1、建筑物结构是由板、梁、柱以及墙等基础建筑构件形成的具有一定空间功能，并能安全承受建筑物各种正常荷载作用的骨架结构。现有的建筑结构构件的尺寸设计过程，通常需要拥有多年的设计经验的结构工程师进行尺寸的初步设置，并且需要通过反复建模计算来进行调整。这一过程具有较高的专业壁垒，重复性劳动多，耗费时间较长，人工成本高，难以实现自动化处理，造成了结构设计效率的低下。

2、针对这一挑战，国内外的专家学者致力于研究自动化设计建筑结构构件尺寸的方法。一些解决方案采用优化式算法，尽管能在一定程度上减少人工操作的流程，但需要大量的时间进行迭代求解，且优化目标较为单一，难以考虑到构件的局部尺寸问题。

3、因此，为了提升结构设计的效率，亟需一种高效的建筑结构构件尺寸生成方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法及系统，可以快速生成实际可用的建筑结构构件尺寸，提高建筑结构设计的效率，并保证设计结果的效果。

2、本发明提供一种基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，包括：确定结构构件的特征和所述结构构件的设计条件；将所述结构构件的特征和所述结构构件的设计条件整合为所述结构构件的特征张量；所述结构构件包括待设计构件；确定所述待设计构件的掩膜张量；将所述结构构件的特征张量和所述掩膜张量输入建筑结构构件尺寸设计的扩散生成模型，得到所述扩散生成模型输出的构件尺寸特征数据；根据所述构件尺寸特征数据，确定所述待设计构件的设计尺寸。

3、根据本发明提供的一种基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，所述确定结构构件的特征和所述结构构件的设计条件，包括：通过优先遍历算法，从结构布置图纸中获取所述结构构件的特征，并将所述结构构件的特征以结构化形式保存；所述结构构件的特征包括位置坐标和相关特征，所述相关特征为材料属性、连接关系和预估荷载中的一种或多种的组合；通过搜索结构尺寸设计文本，提取所述结构构件的设计条件，并将所述结构构件的设计条件以数值形式保存。

4、根据本发明提供的一种基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，所述将所述结构构件的特征和所述结构构件的设计条件整合为所述结构构件的特征张量，包括：根据所述结构构件的特征，构建构件三维张量；所述构件三维张量的第一维度和第二维度与所述位置坐标对应，所述构件三维张量的第三维度与所述相关特征对应；将所述结构构件的设计条件与所述构件三维张量整合对应，得到所述结构构件的特征张量。

5、根据本发明提供的一种基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，所述确定所述待设计构件的掩膜张量，包括：确定待设计构件；根据所述待设计构件，构建掩膜三维张量；所述掩膜三维张量的第一维度和第二维度与所述位置坐标对应，所述掩膜三维张量的第三维度在当前掩膜位置为所述待设计构件位置为第一数值，所述掩膜三维张量的第三维度在当前掩膜位置为非所述待设计构件位置为第二数值。

6、根据本发明提供的一种基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，所述将所述结构构件的特征张量和所述掩膜张量输入建筑结构构件尺寸设计的扩散生成模型，得到所述扩散生成模型输出的构件尺寸特征数据，包括：生成高斯噪声张量；将所述高斯噪声张量与所述掩码张量的内积与所述结构构件的特征张量连接，得到含噪声的输入特征张量；将所述含噪声的输入特征张量输入所述建筑结构构件尺寸设计的扩散生成模型，得到所述扩散生成模型输出的预测噪声特征张量；根据所述预测噪声特征张量更新所述含噪声的输入特征张量，并重复迭代执行所述扩散生成模型的步骤，直至迭代步数达到预设步数，得到所述扩散生成模型输出的构件尺寸特征数据。

7、根据本发明提供的一种基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，所述将所述结构构件的特征张量和所述掩膜张量输入建筑结构构件尺寸设计的扩散生成模型，得到所述扩散生成模型输出的构件尺寸特征数据之前，还包括：创建建筑结构构件尺寸训练集；基于所述建筑结构构件尺寸训练集对所述扩散生成模型的生成能力进行训练。

8、根据本发明提供的一种基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，所述根据所述构件尺寸特征数据，确定所述待设计构件的设计尺寸，包括：根据所述待设计构件的各位置对应的构件尺寸特征数据，得到所述待设计构件的初步尺寸；将所述待设计构件的初步尺寸与预设建筑结构模数对应，得到所述待设计构件的设计尺寸。

9、根据本发明提供的一种基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，所述根据所述构件尺寸特征数据，确定所述待设计构件的设计尺寸之后，还包括：根据所述待设计构件尺寸确定构件尺寸图和结构分析模型。

10、根据本发明提供的一种基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，所述根据所述待设计构件尺寸确定构件尺寸图和结构分析模型之后，还包括：根据所述结构分析模型对所述扩散生成模型的生成效果进行验证。

11、本发明还提供一种基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计系统，包括：前处理器，用于确定结构构件的特征和所述结构构件的设计条件；特征融合器，用于将所述结构构件的特征和所述结构构件的设计条件整合为所述结构构件的特征张量；所述结构构件包括待设计构件；构件选择器，用于确定所述待设计构件的掩膜张量；模型处理模块，用于将所述结构构件的特征张量和所述掩膜张量输入建筑结构构件尺寸设计的扩散生成模型，得到所述扩散生成模型输出的构件尺寸特征数据；后处理器，用于根据所述构件尺寸特征数据，确定所述待设计构件的设计尺寸。

12、本发明提供的一种基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法及系统，该方法包括：确定结构构件的特征和结构构件的设计条件；将结构构件的特征和结构构件的设计条件整合为结构构件的特征张量；结构构件包括待设计构件；确定待设计构件的掩膜张量；将结构构件的特征张量和掩膜张量输入建筑结构构件尺寸设计的扩散生成模型，得到扩散生成模型输出的构件尺寸特征数据；根据构件尺寸特征数据，确定待设计构件的设计尺寸。本发明可以完成对建筑结构构件尺寸的高效设计，同时保证尺寸设计结果的经济性和安全性。

技术特征：

1.一种基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，其特征在于，所述确定结构构件的特征和所述结构构件的设计条件，包括：

3.根据权利要求2所述的基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，其特征在于，所述将所述结构构件的特征和所述结构构件的设计条件整合为所述结构构件的特征张量，包括：

4.根据权利要求2所述的基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，其特征在于，所述确定所述待设计构件的掩膜张量，包括：

5.根据权利要求1所述的基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，其特征在于，所述将所述结构构件的特征张量和所述掩膜张量输入建筑结构构件尺寸设计的扩散生成模型，得到所述扩散生成模型输出的构件尺寸特征数据，包括：

6.根据权利要求1所述的基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，其特征在于，所述将所述结构构件的特征张量和所述掩膜张量输入建筑结构构件尺寸设计的扩散生成模型，得到所述扩散生成模型输出的构件尺寸特征数据之前，还包括：

7.根据权利要求1所述的基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，其特征在于，所述根据所述构件尺寸特征数据，确定所述待设计构件的设计尺寸，包括：

8.根据权利要求1所述的基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，其特征在于，所述根据所述构件尺寸特征数据，确定所述待设计构件的设计尺寸之后，还包括：

9.根据权利要求8所述的基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法，其特征在于，所述根据所述待设计构件尺寸确定构件尺寸图和结构分析模型之后，还包括：

10.一种基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种基于扩散模型的建筑结构构件尺寸的设计方法及系统，该方法包括：确定结构构件的特征和结构构件的设计条件；将结构构件的特征和结构构件的设计条件整合为结构构件的特征张量；结构构件包括待设计构件；确定待设计构件的掩膜张量；将结构构件的特征张量和掩膜张量输入建筑结构构件尺寸设计的扩散生成模型，得到扩散生成模型输出的构件尺寸特征数据；根据构件尺寸特征数据，确定待设计构件的设计尺寸。本发明可以完成对建筑结构构件尺寸的高效设计，同时保证尺寸设计结果的经济性和安全性。

技术研发人员：陆新征,覃思中,廖文杰
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10