(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210676112.3 (22)申请日 2022.06.15 (71)申请人 中南建筑设计院股份有限公司 地址 430071 湖北省武汉市武昌区中南 二 路 (72)发明人 柳子通　肖志杨　纪晗　 (74)专利代理 机构 湖北武汉 永嘉专利代理有限 公司 42102 专利代理师 钟锋　李丹 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种张弦立体拱架的参数化建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种张弦立体拱架的参数化 建模方法， 包括以下步骤： 1)获取待建模型的拱 形曲面及其倾斜角度， 调整曲面的方向角度， 以 利于杆件 方向的参数化描述； 2)根据输入的拱形 曲面、 立体拱架方向、 立体拱架间隔、 撑杆间距和 垂跨比生成拱架的三根弦杆、 张拉索和撑杆； 3) 生成各榀张弦拱架模型； 4)将步骤3)中的各榀桁 架进行输 出， 分析选用最合理的垂跨比梯度值带 入步骤2)； 5)生成拱架面外的支撑桁架， 使生成 的拱架面外支 撑桁架与拱架的搭接节点重合； 6) 根据原曲面及调整角度组合模型， 生成最终的张 弦拱架参数化模 型。 本发明方法在保证良好拱形 曲面适应性的同时， 大大提高了建模的速度和模 型的合理性， 继而提高了结构分析工作效率。 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 CN 114969942 A 2022.08.30 CN 114969942 A 1.一种张弦立体拱架的参数化建模方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 1)获取待建模型的拱形曲面及其倾斜角度， 调整曲面的方向角度， 以利于杆件方向的 参数化描述； 2)根据输入的拱形曲面、 立体拱架方向、 立体拱架间隔、 撑杆间距和垂跨比生成拱架的 三根弦杆、 张拉索和撑杆； 对于未参与计算的规范指标， 由Gr asshopper软件输出相应指标 的模型数据， 用于判断合理性， 若合理性 不满足则调整输入值使 整体结构尺寸满足规范； 3)在步骤2)中生成的三 根弦杆的基础上， 使用参数化杆件角度优化方法生成斜腹杆： 结合弦杆长度和距离， 迭代优化弦杆分段， 合理编号节点并连接相应节点， 保证所有腹 杆轴线和弦杆轴线间的角度均不小于规范限值， 生成角度均匀且合理的斜腹杆， 保证弦杆 间的斜腹杆及节点的连接合理； 并在弦杆端部生成相应的端部杆件， 组合步骤1)中的拱形曲面生成各榀张弦拱架模 型； 若步骤2)中输入 的垂跨比参数为垂跨比梯度值， 则转入步骤4)， 若步骤2)中输入 的垂 跨比参数为单一 值， 则转入步骤5)； 4)将步骤3)中的各榀桁架进行输出， 将输出桁架导入计算软件进行分析计算， 比较同 工况下桁架受力性能， 分析选用最 合理的垂跨比梯度值带入步骤2)； 或通过比较不同垂跨比下典型拱架结构单元的性能指标， 缩小梯度区间， 选用区间和 梯度更小的垂跨比梯度值代入步骤2)， 重复步骤2)和步骤3)直至该垂 跨比梯度区间内各模 型受力性能指标差距小于预设值； 5)根据步骤3)中生成的各榀张弦拱架模型部分， 使用参数化杆件角度优化方法在满足 弦杆和斜腹杆角度的约束下， 生成拱架面外的支撑桁架， 使生成的拱架面外支撑桁架与拱 架的搭接节点重合； 6)根据原曲面及调整角度组合模型， 生成最终的张弦拱架参数化模型。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114969942 A 2一种张弦立 体拱架的参数化建模方 法 技术领域 [0001]本发明涉及建筑结构辅助设计技术， 尤其涉及一种张弦立体拱架的参数化建模方 法。 背景技术 [0002]Grasshopper是一款基于Rhino的可视化编程语言 的三维建模软件， Gr asshopper 的最大的特点是可以通过输入指令， 使计算机根据拟定的算法自动生成结果， 算法结果不 限于模型， 并且通过编写算法程序， 机械性的重复操作及大量具有逻辑的演化过程可被计 算机的循环运 算取代， 现被大量应用于结构设计分析的建模阶段。 [0003]随着我国经济快速发展及建筑业的不断进步， 大跨度结构在我国发展前景愈发广 阔。 张弦立体拱架体系中各构件受力明确， 立体桁架与索取长补短、 刚柔并济， 对于超百米 跨的超大跨度结构而言， 其相对常规的网架、 桁架体系有着更好的适用性。 但张弦拱架结构 的受力性能与其桁架高度、 桁架矢跨比、 索垂 跨比等几何特征关系密切， 且受规范构 造要求 等因素限制， 故需设计人员反复调试、 建模比选才能达到最优的结构设计。 因此， 使用传统 的建模方法则效率较低， 降低了结构设计整体效率。 [0004]本发明采用Grasshopper编制一种张弦立体拱架改进参数化建模方法， 不仅能快 速建立符合复曲面外形的张弦立体拱架结构， 还可以根据规范对杆件角度等要求及人为设 定的垂跨比等几何指标自动循环进行杆件筛选并反 复优化已有模型， 且能批量输出不同几 何指标下 的典型拱架结构单元， 便于导入结构分析软件进行快速计算比选， 克服了传统参 数化建模方法中部 分杆件快速 建立后不符合规范要求仍需手动反 复调整、 且不同几何指标 的模型需多次反复建模导出的两大缺陷， 为张弦立体拱架结构建模设计提供了一套兼具准 确性和灵活性的方法， 可显著提高设计人员的建模准确性和分析效率。 发明内容 [0005]本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷， 提供一种张弦立体拱架的 参数化建模方法。 [0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种张弦立体拱架的参数化建模方 法， 包括以下步骤： [0007]1)获取待建模型的拱形曲面及其倾斜角度， 调整曲面的方向角 度， 以利于杆件方 向的参数化描述； [0008]2)根据输入的拱形曲面、 立体拱架方向、 立体拱架间隔、 撑杆 间距和垂跨比生成拱 架的三根弦杆、 张拉索和撑杆， 对于未参与计算的规范指标， 由Gr asshopper软件输出相应 指标的模型数据， 用于判断合理性； 若合理性不满足则需调整输入值使整体结构尺寸满足 规范 [0009]3)在步骤2)中生成的三根弦杆的基础上， 使用参数化杆件角度优化方法生成斜腹 杆：说　明　书 1/4 页 3 CN 114969942 A 3