一种建筑表面施工曲面分格方法技术

本发明专利技术提供了一种建筑表面施工曲面分格方法，属于建筑网格划分技术领域，该建筑表面施工曲面分格方法具体包括以下步骤：S10：结合建筑表面的设计需求，建立u、v双向参数域的自由曲面；S20：对所述自由曲面做近似展开处理形成二维曲面；S30：采用节点衍生规律在所述二维曲面上逐层生成第二节点，连接所述第二节点构成多个节点封闭环，形成所述二维曲面的网格；S40：将所述二维曲面的网格映射回所述自由曲面形成空间曲面网格；S50：验证所述空间曲面网格；S60：输出所述空间曲面网格的划分结果；本发明专利技术有利于解决现有的建筑表面曲面网格划分方法不能同时实现曲面网格结构的均匀光顺和力学性能联合优化的问题。力学性能联合优化的问题。力学性能联合优化的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑表面施工曲面分格方法


[0001]本专利技术属于建筑网格划分
，具体而言，涉及一种建筑表面施工曲面分格方法。

技术介绍

[0002]近年来，自由曲面的网壳结构以其丰富强大的视觉表现力备受建筑师青睐。正如其名，自由曲面的形态自由流畅，给人轻松自然的感觉。然而，网格的划分并不像其形态一样能自如确定，而是有诸多限制，网格划分的好坏，对建筑美观和造价有质的影响，常常失之毫厘，差之千里。
[0003]公开号为CN103678820B的中国专利技术专利(申请号：CN201310720955.X)提出了一种用于建筑结构几何信息模型网格划分的方法，包括如下步骤：针对建筑结构模型布置协调边界点；根据该建筑结构的不同构件进行相应构件网格划分，对于框架构件，则直接生成2节点单元，对于楼板或基础筏板采用自由网格划分，对于剪力墙，则区分直墙和曲面墙，对于直墙直接判断其能否拆分并采用映射网格或自由网格划分，对于曲面墙，则先将曲面映射到参数平面，然后根据能否拆分来选用映射网格或自由网格划分，最后再将参数平面网格映射回原始空间曲面以得到曲面网格，实现了建筑结构几何信息模型的网格划分，可用于任意复杂建筑结构，具有很强的通用性。
[0004]上述的专利仅使用了常规拉普拉斯方法计算节点抹平矢量来对网格进行优化抹平，未考虑网格结构的力学性能，具有不能同时实现曲面网格结构的均匀光顺和力学性能联合优化的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提出一种建筑表面施工曲面分格方法，可以解决现有的建筑表面曲面网格划分方法不能同时实现曲面网格结构的均匀光顺和力学性能联合优化的问题。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]本专利技术提供一种建筑表面施工曲面分格方法，其中，具体包括以下步骤：
[0008]S10：结合建筑表面曲面的设计需求，建立u、v双向参数域的自由曲面；
[0009]S20：对所述自由曲面做近似展开处理形成二维曲面；
[0010]S30：采用节点衍生规律在所述二维曲面上逐层生成第二节点，连接所述第二节点构成多个节点封闭环，形成所述二维曲面的网格；
[0011]S40：将所述二维曲面的网格映射回所述自由曲面形成空间曲面网格；
[0012]S50：验证所述空间曲面网格；
[0013]S60：输出所述空间曲面网格的划分结果。
[0014]本专利技术提供的一种建筑表面施工曲面分格方法的技术效果如下：通过该建筑表面施工曲面分格方法，可适应多种复杂无规则的建筑曲面，通过在网格划分过程中引入空间曲面网格的验证，使得生成的网格大小均匀、线条流畅，较大程度的保证曲面网格的均匀性
和美观性，既满足了建筑美学的审美要求，又达到了优异的力学性能，实现了曲面网格结构的均匀光顺和力学性能联合优化。
[0015]在上述技术方案的基础上，本专利技术的一种建筑表面施工曲面分格方法还可以做如下改进:
[0016]其中，所述S20的步骤具体为：
[0017]第一步、将所述自由曲面沿参数域u向等分为p次、沿v向等分为q次，在等分点处设置第一节点，得到所述第一节点在所述自由曲面的坐标一；
[0018]第二步、以参数域对角线所对应的空间曲面对角线为展开基线，按照展开前后面积近似不变的基本原则，对所述自由曲面由中心逐步向外展开形成所述二维曲面，得到所述第一节点在所述二维曲面的坐标二；
[0019]第三步、结合所述坐标一、所述坐标二，建立空间自由曲面表达式。
[0020]进一步的，所述采用节点衍生规律在所述二维曲面上逐层生成第二节点的步骤具体为：
[0021]第一步、以展开后的所述二维曲面的对角线方向作为划分方向，在所述对角线上等距设置多个初始节点；
[0022]第二步、将所述初始节点作为父代节点，分别向两侧进行初次推进，生成子代节点；
[0023]第三步、将所述子代节点作为二次推进的父代节点，沿推进方向生成二次推进的子代节点；
[0024]第四步、重复所述第三步的步骤，直至达到预设的节点推进步数。
[0025]通过节点衍生规律在二维曲面上逐层生成第二节点，适应各种变化的曲面，可以实现对任意复杂自由曲面网格划分的控制，生成不同规模和形式的曲面网格，使自由曲面结构的网格划分更加灵活可控。
[0026]进一步的，所述S50具体包括以下步骤：
[0027]第一步、验证所述空间曲面网格的均匀度，若均匀度高，则执行下一步；否则，调整所述初始节点数量、调整所述预设的节点的推进步数，返回步骤S60；
[0028]第二步、验证所述空间曲面网格的结构刚度，若结构刚度符合设计要求，则执行下一步；否则，增大所述初始节点数量和所述预设的节点的推进步数，返回步骤S60；
[0029]进一步的，所述验证所述空间曲面网格的均匀性的步骤具体为：
[0030]第一步、从所述空间曲面网格中随机抽取100个网格作为验证样本；
[0031]第二步、计算所述验证样本中网格的形状质量系数的均值和标准差；
[0032]第三步、判断所述均值和所述标准差的大小，当所述均值范围为0.9～1且所述标准差值小于1时，所述空间曲面网格的均匀度高，否则，所述空间曲面网格的均匀度低。
[0033]通过验证空间曲面的均匀度，在均匀度不够时调整初始节点数量，节点的推进步数，以更好地划分网格，可保证空间曲面划分后，网格杆件长度、杆件夹角、网格面积更为均匀，视觉效果更佳。
[0034]进一步的，所述验证所述空间曲面网格的结构刚度的步骤具体为：
[0035]第一步、在所述空间曲面网格中每个网格的边界处设置杆件，每个所述网格内设置幕墙安装单元；在ANSYS软件中建立空间曲面网格结构作为有限元模型；
[0036]第二步、位于所述第二节点处的多根所述杆件之间通过焊接球刚性连接；所述幕墙安装单元与所述杆件之间为Bonbed绑定连接；
[0037]第三步、设置所述杆件和所述幕墙安装单元的材料参数，有限元网格类型，并进行有限元网格划分，向所述空间曲面网格结构施加外部荷载和恒荷载；
[0038]第四步、运行静应力分析，得出所述空间曲面网格结构各个所述第二节点的位置在最大荷载状态下受到的最大形变的方向、数值；
[0039]第五步、当水平方向的所述最大形变的数值小于所述空间曲面网格结构悬挑长度的1/125、竖直方向的最大形变竖直小于所述空间曲面网格结构总高度的1/300时，所述空间曲面网格的结构刚度符合设计要求；否则，所述空间曲面网格的结构刚度不符合设计要求。
[0040]通过在网格划分过程中引入空间曲面网格结构的结构刚度验证，有助于提高网格结构的稳定性及时发现薄弱部位，减少返工，减轻后续工序的工作量；通过增大初始节点数量和预设的节点推进步数来对划分的网格进行加密处理，有助于在保证结构的稳定性的情况下使得空间曲面网格结构获得更大的通透性。
[0041]进一步的，所述外部荷载包括：风荷载、雪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑表面施工曲面分格方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S10：结合建筑表面曲面的设计需求，建立u、v双向参数域的自由曲面；S20：对所述自由曲面做近似展开处理形成二维曲面；S30：采用节点衍生规律在所述二维曲面上逐层生成第二节点，连接所述第二节点构成多个节点封闭环，形成所述二维曲面的网格；S40：将所述二维曲面的网格映射回所述自由曲面形成空间曲面网格；S50：验证所述空间曲面网格；S60：输出所述空间曲面网格的划分结果。2.根据权利要求1所述的一种建筑表面施工曲面分格方法，其特征在于，所述S20的步骤具体为：第一步、将所述自由曲面沿参数域u向等分为p次、沿v向等分为q次，在等分点处设置第一节点，得到所述第一节点在所述自由曲面的坐标一；第二步、以参数域对角线所对应的空间曲面对角线为展开基线，按照展开前后面积近似不变的基本原则，对所述自由曲面由中心逐步向外展开形成所述二维曲面，得到所述第一节点在所述二维曲面的坐标二；第三步、结合所述坐标一、所述坐标二，建立空间自由曲面表达式。3.根据权利要求2所述的一种建筑表面施工曲面分格方法，其特征在于，所述采用节点衍生规律在所述二维曲面上逐层生成第二节点的步骤具体为：第一步、以展开后的所述二维曲面的对角线方向作为划分方向，在所述对角线上等距设置多个初始节点；第二步、将所述初始节点作为父代节点，分别向两侧进行初次推进，生成子代节点；第三步、将所述子代节点作为二次推进的父代节点，沿推进方向生成二次推进的子代节点；第四步、重复所述第三步的步骤，直至达到预设的节点推进步数。4.根据权利要求3所述的一种建筑表面施工曲面分格方法，其特征在于，所述S50具体包括以下步骤：第一步、验证所述空间曲面网格的均匀度，若均匀度高，则执行下一步；否则，调整所述初始节点数量、调整所述预设的节点的推进步数，返回步骤S60；第二步、验证所述空间曲面网格的结构刚度，若结构刚度符合设计要求，则执行下一步；否则，增大所述初始节点数量和所述预设的节点的推进步数，返回步骤S60。5.根据权利要求4所述的一种建筑表面施工曲面分格方法，其特征在于，所述验证所述空间曲面网格的均匀性的步骤具体为：第一步、从所述空间曲面网格中随机抽取100个网格作为验证样本；第二步、计算所述验证样本中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张传省，赵训涛，付林，徐萌，张友帅，王宇，温庆明，许媛媛，李强，王聪，
申请(专利权)人：中建八局发展建设有限公司，
类型：发明
国别省市：