(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 202210822612.3 (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 中信建筑设计研究总院有限公司 地址 430014 湖北省武汉市江岸区四唯路8 号 (72)发明人 张可　张博　费久猴　 (74)专利代理 机构 武汉天力专利事务所 42 208 专利代理师 程祥 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于grasshopper的空间张弦结构参数 化建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于grasshopper的空间 张弦结构参数化建模方法， 步骤如下： 拾取待建 立张弦结构的建筑表皮三维模型； 确定结构类型 及几何控制参数， 调用输入运算器输入参数； 基 于输入的参数， 调用打包好的张弦梁线框模型生 成运算器或 张弦桁架线框模型生成运算器， 得到 张弦结构三维线框模型。 本发明能根据建筑表 面， 快速地建立其张弦结构三维模型， 且可自由 控制结构类型和几何参数， 设计方法简单、 高效， 为空间张弦结构 的结构找型、 方案对比、 计算分 析与优化设计提供了极大便利。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115310171 A 2022.11.08 CN 115310171 A 1.一种基于grasshopper的空间张弦结构参数化建模方法， 其特征在于， 包括： 拾取待 建立张弦结构的建筑表面三维模型； 确定结构类型及 几何控制参数， 调用输入运算器输入 参数； 基于输入的几何和类型参数， 调用打包好的张弦梁线框模型生成运算器或张弦桁架 线框模型生成运 算器， 得到张弦结构三维线框模型。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 由张弦梁线框模型生成运算器生成张弦梁 结构三维线框模型 的方法为： 由建筑表皮面S1， 根据输入的退距参数使建筑面向下移动相 应距离得到结构面S2， 将结构面S2进行分解得到结构边线， 通过比较得到长跨两边线L1, L2； 将长跨两边线L1,L2按照输入的参数纵向分段数进行等分， 得到点列表[P1],  点列表 [P2]， 将点列表[P2]进行翻 转得到点列表[P3]； 在点列表[P1]和点列表[P3]间建立悬链线 [L3]， 其垂度按照输入值定； 将点列表[P1]和点列表[P3]连线得到线列表[L4]， 将线列表 [L4]中线段按照输入的参数横向分段数进行等分， 得到点阵[P4]； 沿点阵[P4]中的点作射 线与结构面S2相交得到上弦节点点阵[P5]， 与线阵[L3]相交得到下弦节点点阵[P6]； 上弦 节点点阵[P5]自身连线得到上弦梁线阵[X1],  下弦节点点阵[P6]自身连线得到下弦索线 阵[X2]， 上弦节点点阵[P5]与下弦节点点阵[P6]连线得到中间撑杆线阵[X3]， 将上弦节点 点阵[P5]进行矩阵转置后连线得到檩条线阵[X4]， 将上弦梁线阵[X1]、 下弦索线阵[X2]、 中 间撑杆线阵[X3]和檩条线阵[X4]进行整合后得到最终张弦梁结构三维线框模型[X]。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 由张弦桁架线框模型生成运算器生成张弦 桁架结构三维线框模型的方法为： 由建筑表皮面S1， 根据输入的退距参数使建筑面向下移 动相应距离得到结构面S2， 将结构面S2进行分解得到结构边线， 通过比较得到长跨两边线 L1,L2； 将长跨两边线L1,L2一端切去长度为d 的线段， d为输入的参数横向间距， 然后按照输 入的参数纵向分段数进 行等分， 得到两点阵， 连接两点阵， 得到倒三角立体桁架上弦线框模 型中的一组[L3]； 将 长跨两边线L1,L2另一端切去d后， 重复上一步， 得到倒三角立体桁架上 弦线框模型中的另一组[L4]； 将长跨两边线L1,L2两端均切去长度为d/2的线段， 重复上一 步， 得到线组[L5],将[L5]中的线竖向平移h， h的值为输入的参数桁架高度， 将两端切去长 度为l/2的线 段， l的值等于[L5 ]中线段长度除以n， n为输入的参数横向分段数， 得到倒三角 立体桁架下弦线组[L6]； 将[L3]， [L4]分别等分成n段， 得到点阵[P 1],[P2]， 将线组[L6]等 分成n‑1段， 得到点阵[P3]； 将点阵[P1][P2][P3]中的点按照不同的组合进行编组、 连线， 即 可得到斜腹杆线组、 上弦系杆线组和檩条线组， 最后与 弦杆线组整合可以得到倒三角立体 桁架整体线框模 型[X1];通过线组[L6 ]建立悬链线， 其垂度按照输入的参数， 过点阵[P3]作 射线与悬链线相交得到索节点点阵[P4],将点阵[P3]与[P4]连线得到撑杆线组[X2],将点 阵[P4]连线得到索线组[X3]； 最后将线组[X1][X2][X3]进行整合后得到最终张弦桁架结构 三维线框模型[X]。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 结构类型包括张弦梁结构、 张弦桁架结构； 几何控制参数包括横向分段数、 纵向分段数、 桁架高度、 索垂度、 横向间距和退距； 通过可变 的设计参数， 根据建筑造型的特点， 拟合建筑造型面 来生成张弦结构三维线框模型。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115310171 A 2一种基于gr asshopper的空间张弦结构参数化建模方 法 技术领域 [0001]本发明属于计算机辅助结构设计领域， 具体应用于空间张弦结构的参数化驱动生 成， 是一种基于Rhino平台， 通过Grasshopper可视化编程技术， 进行空间张弦结构的通用参 数化建模实现方法。 背景技术 [0002]近年来， 随着我国建筑水平的飞速提升， 各种体育场馆、 交通枢纽站房、 工业厂房 的屋盖中都能见到张弦结构的应用， 张弦结构是一种杂交结构， 具有刚柔并济的特点， 受力 方式明确， 极大的发挥了材 料的特点， 且外形美观， 在大跨度结构中应用逐渐增多。 [0003]在结构建模 阶段， 目前面对平屋面和坡屋面， 设计师还可以通过传统设计方式在 CAD等绘图软件中一步一步的绘制出张弦结构线框模型， 虽然耗时长， 但也可以完成； 但是 当结构面为 曲面， 甚至曲面曲率不一致， 毫无规律可循时， 传统设计方法就显得寸步难行。 在结构计算阶段， 经常会出现结构 计算结果不合理， 承载力过大或过小， 需要重新调整结构 模型的情况， 或者建筑方案本身也需要调整， 这样设计师就需要重头再来。 由此可知， 传统 设计方法效率极低， 耗时也长， 且 存在缺陷， 急需一种参数化的设计方法。 [0004]本发明将参数化作为主要设计方法应用于空间张弦结构的建模工作流程中， 可贴 合建筑表皮建立结构模型， 解决了传统建模面对不规则曲面无法建模的问题； 同时， 可以自 由控制结构类型及几何控制参数， 定义好参数后即可立刻生成结构线框模型， 用于后续方 案比选及结构计算分析。 本发 明将会极大地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 。 发明内容 [0005]本发明所要解决的问题是提供一种空间张弦结构的参数化建模方法， 这种方法基 于Rhino三维建模软件中的grasshopper程序， 利用其编制电池组程序模块， 调整自定义的 输入参数， 运行模块即可快速输出张弦结构线框模型， 此线框模型可直接导入结构分析软 件， 随后可进行后续深化设计。 [0006]本发明采用如下的技术方案： 一种基于grasshopper的空间张弦结构参数化建模 方法， 包括： 拾取待建立张弦结构的建筑表面三维模型； 确定结构类型及 几何控制参数， 调 用输入运算器输入参数； 基于输入的几何和类型参数， 调用打包好的张弦梁线框模型生成 运算器或张弦桁架线框模型生成运 算器， 得到张弦结构三维线框模型。 [0007]由张弦梁线框模型生成运算器生成张弦梁结构的三维线框模型的方法为： 由建筑 表皮面S1， 根据输入的退距参数使建筑面向下移动相应距离得到结构面S2， 将结构面S2进 行分解得到结构边线， 通过比较得到长跨两边线L1,L2； 将长跨两边线L1,L2按照输入的参 数纵向分段数进行等分， 得到点列表[P1],  点列表[P2]， 将点列表[P2]进行翻转得到点列 表[P3]； 在点列表[P1]和点列表[P3]间建立悬链线[L3]， 其垂度按照输入值定； 将点列表 [P1]和点列表[P3]连线 得到线列表[L4]， 将线列表[L4]中线段按照输入的参数横向分段数说　明　书 1/4 页 3 CN 115310171 A 3