CN113919034B - 用于变截面双曲梁的gh参数化建模方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于变截面双曲梁的GH参数化建模方法及系统，主要用于建立基于双曲面异性混凝土屋面顶标高随坡的变截面双曲梁。用犀牛软件(Rhino)建立双曲混凝土屋面三维模型时，用常规建模方法逐个建立基于屋面随坡的变截面双曲梁相对复杂、繁琐，使用犀牛软件的GRASSHOPPER插件编写相应的可视化编程组，仅需通过拾取定位点的三维空间信息，输入梁的两端截面信息，便可以直接生成三维模型，此种方式更加具有效率性。
Description
技术领域
本发明涉及辅助建筑结构设计技术领域，尤其涉及一种用于变截面双曲梁的GH参数化建模方法及系统。
背景技术
用犀牛软件(Rhino)建立双曲混凝土屋面三维模型时，用常规建模方法逐个建立基于屋面随坡的变截面双曲梁相对复杂、繁琐。
Grasshopper(简称GH)是一款可视化编程语言，它基于Rhino平台运行，是数据化设计方向的主流软件之一，同时与交互设计也有重叠的区域。与传统设计方法相比，GH的最大的特点有两个：一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，视频流媒体以及可视化方案。二是通过编写算法程序，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，方案调整也可通过参数的修改直接得到修改结果，这些方式可以有效的提升设计人员的工作效率。
因此，有必要提出一种基于Rhino+Grasshopper的三维模型的建模方法来解决变截面双曲梁的建模过程复杂、繁琐的问题。
发明内容
针对上述现有技术中存着的不足之处，本发明提出了一种用于变截面双曲梁的GH参数化建模方法及系统，解决变截面双曲梁的建模过程复杂、繁琐的问题。
为实现上述技术效果，本发明提供了一种用于变截面双曲梁的GH参数化建模方法，其包括以下步骤：
在Rhino软件的Grasshopper插件中，根据梁的设计图纸坐标，通过X、Y、Z三轴坐标建立梁的多个定位点；
使用内插曲线生成通过多个所述定位点的空间曲线A；
按照设定精度将所述曲线A均匀拆分成n-1段，获得n个点的点集a(n)；
在XoZ平面上建立关于梁高变化的线性函数F(X)：X＝点在曲线A上的从起点到该点的路径长度，Z＝梁高；
将梁高变化函数F(X)均匀拆分成n-1段，获得n个点；
逐个提取梁高变化函数F(X)上各点的Z轴分量，将曲线A上对应的点集a(n)向Z轴移动对应分量，获得点集b(n)；
通过移动后的点集b(n)建立内插空间曲线B；
将曲线A向外侧偏移任意距离后均匀拆分成n-1段，获得n个点，将对应的点一一连接，获得向外偏移的标准向量集合N；
在XoZ平面上建立关于梁宽变化的线性函数G(X)：X＝点在曲线A上的从起点到该点的路径长度，Z＝梁高；
将梁宽变化函数G(X)均匀拆分成n-1段，获得n个点，逐个提取梁宽变化函数G(X)上各点的Z轴分量；
将曲线A上对应的点在向量集N的方向上移动梁宽变化函数G(x)各点Z轴分量对应的数值，获得点集c(n)，通过移动后的点集c(n)建立内插空间曲线C；
将曲线B上对应的点在向量集N的方向上移动梁宽变化函数G(x)各点Z轴分量对应的数值，获得点集d(n)，通过移动后的点集d(n)建立内插空间曲线D；
分别以曲线A、B、C、D为边缘两两建立空间曲面；
从Grasshopper插件返回Rhino软件主界面。
较佳的，在返回Rhino软件主界面后，还包括步骤：利用Rhino软件主界面的CAP功能，将空间曲面封闭为实体模型。
本发明还提供了一种可被计算机执行的用于变截面双曲梁的GH参数化建模系统，所述系统在被计算机执行时实现如上所述的方法。
由于采用上述技术方案，使得本发明取得的技术效果是：
采用本发明用于变截面双曲梁的GH参数化建模方法，使用犀牛软件的GRASSHOPPER插件编写相应的可视化编程组，仅需通过拾取定位点的三维空间信息，输入梁的两端截面信息，便可以直接生成三维模型，此种方式更加具有效率性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1-16为本发明实施例用于变截面双曲梁的GH参数化建模方法的流程示意图。
图17为本发明实施例用于变截面双曲梁的GH参数化建模系统的原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
首先参阅图1-16，本发明实施例提供了一种用于变截面双曲梁的GH参数化建模方法，主要用于建立基于双曲面异形混凝土屋面顶标高随坡的变截面双曲梁。
该用于变截面双曲梁的GH参数化建模方法的步骤流程如下：
第一步，在Rhino软件的Grasshopper插件中，根据梁的设计图纸坐标(平面坐标)，通过X、Y、Z三轴坐标建立梁的多个定位点11，如图1所示；
第二步，使用内插曲线生成通过多个定位点的空间曲线A，如图2所示；其中，内插曲线功能是Rhino软件的自带功能，其主要功能是根据曲线上的已知点，分段建立代数多项式，通过已知点并保持已知点上一阶或二阶导数连续，按一定步距计算加密点的方法。
第三步，按照设定精度将曲线A均匀拆分成n-1段，获得n个点，即点集a(n)，对该n各点分别编号，如图3所示；
第四步：在XoZ平面上建立关于梁高变化的线性函数F(X)：X＝点在曲线A上的从起点到该点的路径长度，Z＝梁高，如图4所示；
第五步，将梁高变化函数F(X)均匀拆分成n-1段，获得n个点，对该n各点分别编号，如图5所示；
第六步，按编号逐个提取梁高变化函数F(X)上各点的Z轴分量，将曲线A上对应编号的点集a(n)向Z轴移动对应分量，获得点集b(n)，如图6所示；
第七步，通过移动后的点集b(n)建立内插空间曲线B，如图7所示；
第八步，将曲线A向外侧偏移一定任意距离，将偏移后得到的曲线C均匀拆分成n-1段，获得n个点，将对应的点一一连接，获得向外偏移的标准向量集合N，如图8所示；
第九步，在XoZ平面上建立关于梁宽变化的线性函数G(X)：X＝点在曲线A上的从起点到该点的路径长度，Z＝梁高，如图9所示；
第十步，将梁宽变化函数G(X)均匀拆分成n-1段，获得n个点，对该n各点分别编号，按编号逐个提取梁宽变化函数G(X)上各点的Z轴分量，如图10所示；
第十一步，将曲线A上对应编号的点在向量集N的方向上移动梁宽变化函数G(x)各点Z轴分量对应的数值，获得点集c(n)，如图11所示；
第十二步，通过移动后的点集c(n)建立内插空间曲线C，如图12所示；
第十三步，将曲线B上对应编号的点在向量集N的方向上移动梁宽变化函数G(x)各点Z轴分量对应的数值，获得点集d(n)，如图13所示；
第十四步，通过移动后的点集d(n)建立内插空间曲线D，如图14所示；
第十五步，分别以曲线A、B、C、D为边缘两两建立空间曲面，如图15所示；
第十六步，通过Rhino软件自带Bake功能将所建立的空间曲面从Grasshopper插件返回Rhino软件主界面，再利用Rhino软件主界面的CAP功能，将空间曲面封闭为实体模型，完成变截面双曲梁的三维建模，如图16所示。
本发明实施例还提供了一种可被计算机执行的用于变截面双曲梁的GH参数化建模系统，该系统在被计算机执行时实现如上实施例中所描述的用于变截面双曲梁的GH参数化建模方法。
参阅图17所示，在该变截面双曲梁GH建模系统下，需通过拾取定位点的三维空间信息，输入梁的两端截面信息，再设定点划分精度，便可以直接生成三维模型，此种方式更加具有效率性，可以有效的提升设计人员的工作效率。
采用本发明用于变截面双曲梁的GH参数化建模方法，使用犀牛软件的GRASSHOPPER插件编写相应的可视化编程组，仅需通过拾取定位点的三维空间信息，输入梁的两端截面信息，便可以直接生成三维模型，此种方式更加具有效率性。
本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种用于变截面双曲梁的GH参数化建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
在Rhino软件的Grasshopper插件中，根据梁的设计图纸坐标，通过X、Y、Z三轴坐标建立梁的多个定位点；
使用内插曲线生成通过多个所述定位点的空间曲线A；
按照设定精度将所述曲线A均匀拆分成n-1段，获得n个点的点集a(n)；
在XoZ平面上建立关于梁高变化的线性函数F(X)：X＝点在曲线A上的从起点到该点的路径长度，Z＝梁高；
将梁高变化函数F(X)均匀拆分成n-1段，获得n个点；
逐个提取梁高变化函数F(X)上各点的Z轴分量，将曲线A上对应的点集a(n)向Z轴移动对应分量，获得点集b(n)；
通过移动后的点集b(n)建立内插空间曲线B；
将曲线A向外侧偏移任意距离后均匀拆分成n-1段，获得n个点，将对应的点一一连接，获得向外偏移的标准向量集合N；
在XoZ平面上建立关于梁宽变化的线性函数G(X)：X＝点在曲线A上的从起点到该点的路径长度，Z＝梁高；
将梁宽变化函数G(X)均匀拆分成n-1段，获得n个点，逐个提取梁宽变化函数G(X)上各点的Z轴分量；
将曲线A上对应的点在向量集N的方向上移动梁宽变化函数G(x)各点Z轴分量对应的数值，获得点集c(n)，通过移动后的点集c(n)建立内插空间曲线C；
将曲线B上对应的点在向量集N的方向上移动梁宽变化函数G(x)各点Z轴分量对应的数值，获得点集d(n)，通过移动后的点集d(n)建立内插空间曲线D；
分别以曲线A、B、C、D为边缘两两建立空间曲面；
从Grasshopper插件返回Rhino软件主界面。
2.如权利要求1所述的用于变截面双曲梁的GH参数化建模方法，其特征在于，在返回Rhino软件主界面后，还包括步骤：利用Rhino软件主界面的CAP功能，将空间曲面封闭为实体模型。
3.一种可被计算机执行的用于变截面双曲梁的GH参数化建模系统，其特征在于，所述系统在被计算机执行时实现如权利要求1或2所述的方法。
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