[发明专利]一种异形曲面台阶构件建模方法及装置

说明书

本发明公开了一种异形曲面台阶构件建模方法及装置，属于计算机辅助建筑设计领域，利用rhino+grasshopper参数化平台针对异形曲面台阶优化设计的自动建模，以输入台阶边缘控制线作为已知参数，踏步的级数、高度、深度和异形曲面台阶预制构件的长度为可变参数，踏步的上表面为直纹曲面，建立数字化台阶模型，便于设计时进行的反复修改和调整。可用于在输入或改变参数时快速得到完整台阶模型，可扩展加入通过优化获得最优解的功能，大幅减少预制构件的种类，最终降低总成本。能节约大量的时间成本，同时能避免在传统方法中建模时造成的误差积累，便于方案深化的后期三维图纸的输出，有利于设计深化工作的开展。

技术领域

本发明属于计算机辅助建筑设计领域，更具体地，涉及一种异形曲面台阶构件建模方法及装置。

背景技术

随着数字化技术的普遍运用和建筑大众审美的提高，越来越多的建筑设计开始追求非线性的异形曲面的造型。在方案深化时，一部分异形曲面的构件将面临较难的施工问题，如在非线性造型的台阶处出现水平面扭转至斜面的异形曲面构件，其现场支模、浇筑及抛光均较为困难，并且这些异形曲面构件相互之间略有不同，如在现场直接施工，需消耗大量的时间和精力，而且无法保证统一的效果。

在异形曲面台阶构件的优化设计过程中，权衡现场施工的弊端，可选择将多种相似的异形曲面构件优化成种类较少的预制构件，交由工厂统一定制，减少开模费用并保证完成面效果。在异形曲面构件优化时，通常难以预知何种尺寸可以用以拼好全部的台阶段，故有假定尺寸、生成模型、判断是否匹配及重新确定尺寸的迭代过程。生成模型采用传统方法在Rhino建模软件里建构，但一次迭代中的假定尺寸到获得生成的模型将花费较多建模精力，因此如何通过输入参数来重复生成模型，以提高优化设计效率，是目前亟需解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种异形曲面台阶构件建模方法及装置，由此解决现有方式设计过渡面构件的数量多、开模难度及造价均太大的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种异形曲面台阶构件建模方法，包括：

(1)根据场地设计图，绘制台阶的边线，并从所述台阶的边线的最上沿绘制踏步平面线作为梯段起点，以初定构件长度参数，所述踏步平面线包括第一端点和第二端点；

(2)垂直于所述踏步平面线绘制第一边和第二边，以初定所述第一边和所述第二边的深度参数，连接所述第一边的第二端点与所述第二边的第二端点，其中，所述第一边的第一端点与所述踏步平面线的第一端点重合，所述第二边的第一端点与所述踏步平面线的第二端点重合，所述第一边的第二端点与所述第二边的第二端点组成第三边；

(3)从所述踏步平面线的第一端点、所述踏步平面线的第二端点、所述第一边的第二端点及所述第二边的第二端点向上绘制目标线段作为构件厚度；

(4)将所述踏步平面线的第一端点处的垂直线延长，延长高度为踏步高度，并分别用直线段连接由所述第一边、所述第二边及所述第三边升起的垂直线的端点；

(5)以曲线连接由所述踏步平面线升起的垂直线的端点，连接获得的所有图元形成曲面，完成第一级踏步的建模，指定所述第三边为下一级踏步的平面轮廓边缘线段所在的直线，延长所述第三边与所述台阶的边线相交获得交点，令所述下一级踏步的平面轮廓边缘线段的起点与所述交点重合；

重复步骤(2)～步骤(5)，直到完成所有踏步的建模。

优选地，所述构件厚度根据建筑构造做法确定。

优选地，所述踏步高度由台阶总高度除以台阶段数确定。

优选地，所述以曲线连接由所述踏步平面线升起的垂直线的端点，包括：