[发明专利]索膜结构的信息化模型设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑设计技术领域，具体而言，涉及一种索膜结构的信息化模型设计方法。

背景技术

索膜结构是从上世纪九十年代开始在我国兴起的新型建筑形式，它以轻质高强的薄膜为主要的建筑材料，结合张拉索和钢骨架构成变化丰富的几何造型。到目前已发展了20多年，建成了一大批有世界影响的大型建筑，如鸟巢和水立方以及全国十几座能容纳几万人的大型体育场馆，可以说从设计方法到施工安装都达到相当成熟的阶段，积累了很多经验。即便是目前公认代表这个行业最高技术水平的索穹顶膜结构也被中国公司依靠自己的技术独立建成了。但从另一方面看，这个行业还存在着一些明显的不足，整个行业的设计理念和工具、施工管理和企业对一个项目从投标到工程交付的全过程运作，所采用的方法还是上个世纪的传统的建筑业的方法——即更多依靠人力的分工协作，也就难以避免其固有的弊端——即难以建立起高效精确规范的运作流程。

在这方面国际建筑界在七八年前兴起的全新的设计方法简称BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)设计管理方法正是克服以往弊端的下一代建筑业的设计管理体系。这种方法是计算机技术高速发展的产物，该方法简单的说首先是在特定的软件平台上建立整个建筑的精确的三维模型，模型中的构件除了包含几何信息还可以包含力学信息、施工顺序信息、材料信息、生产厂家信息等几乎所有建筑信息，以此模型为基础，以前需要手工绘制的平面、立面和剖面图可以由软件根据模型的几何信息自动生成，并完成碰撞检查和各专业协同设计所需要的信息交流，引入时间作为第四维度以控制施工进度管理信息，引入成本信息作为第五维度处理建筑概算预算结果的变化对设计和施工的反馈影响。

这套体系理念非常先进，但该方法直到目前还很不完善，且规模过于庞大，至今并没有完全取代传统的设计方法，要想在整个建筑界推广普及开来还有很多工作要做，比如目前还没有一个软件平台的成熟度能适应各类建筑物中各专业分工的协同工作的需求，比如芬兰的Tekla平台和美国的Revit平台，前者擅长钢结构详图设计，后者擅长建筑学专业设计。其根本原因就是对于千变万化的各类建筑物要想建立精确的三维模型在很多时候是很困难的，其困难度甚至超过使用该方法代来的方便度。所以BIM设计方法目前多用于形态规则的传统建筑。因此，能否在现有条件不甚完备的情况下在某一类建筑中实现BIM的先进理念，提高生产和管理的效率，成为目前亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种索膜结构的信息化模型设计方法，包括：步骤102，根据所述索膜结构中所有构件以及各局部节点构造对应的参数信息和所有构件之间的主从关系，在三维空间中构建三维模型；步骤104，在所述所有构件中的主要构件对应的参数信息发生变化时，根据所述主要构件变化后的参数信息和预设的函数关系确定所述所有构件中其他从属构件对应的变化后的参数信息，以得到变化后的三维模型。

在该技术方案中，索膜结构区别于传统建筑的最大特点是其建筑表面大多为自由曲面，曲面边界为不规则空间曲线，构件往往不是横平竖直而是在三维空间任意交织组合的。在三维空间对膜结构所有构件的三维实体的精确建模，并在构件之间建立从属关系，使得从构件的尺寸和空间位置随主构件的尺寸和空间位置的改变而按照预设的函数关系自动改变，从而达到设计的自动化和精确化，以便绘制施工建造图纸，提高生产和管理的效率。

在上述技术方案中，优选地，所述所有构件包括膜构件、索构件、梁构件和杆构件，其中，所述梁构件包括直线梁构件和曲线梁构件。

在上述技术方案中，优选地，所述步骤102包括：根据所述杆构件对应的参数信息在所述三维空间中构建杆构件，根据所述梁构件对应的参数信息构建梁构件，根据所述梁构件对应的参数信息构建索构件，根据所述梁构件对应的参数信息和所述索结构对应的参数信息构建膜构件。

现在BIM的设计思路为：按照面向对象的软件编程思想先从整体上将膜结构看成由梁组成的骨架，然后梁和梁之间通过索连接起来，索是属于一根梁或两根梁的，膜在索和梁之间或梁和梁之间构成曲面，所以膜是属于梁或索的。