[发明专利]利用直线型材组成带状曲面建筑表皮的设计方法

说明书

本发明涉及建筑设计技术领域，提供了一种利用直线型材组成带状曲面建筑表皮的设计方法。该方法带状曲面的上边界线和下边界线在XY平面对应投影出上边界投影和下边界投影，测量两者的长度为Lsubgt;上/subgt;和Lsubgt;下/subgt;；用直线段对应连接上边界线和下边界线的N+1个切分点，共得N+1条型材轴线；至此每条型材的轴线和长边方向确定，即可在XYZ空间坐标系排列生成一系列连续变化的型材，模拟出带状曲面的视觉效果；采用本申请设计方法对带状曲面进行几何信息分析，即可确定型材的安装位置，形成一系列连续变化的型材序列，模拟出带状曲面的视觉效果，从而形成带状曲面建筑表皮，上述直线型材便于生产和拆卸，可以很方便的拼装出不同形态的曲面建筑表皮。

技术领域

本发明属于建筑设计技术领域，特别涉及一种利用直线型材组成带状曲面建筑表皮的设计方法。

背景技术

在一些建筑设计类型中，例如临时性的展览性建筑或者观赏性建筑，为了提高观赏性和提升整体的视觉效果，建筑表皮不再是单一的直立式，而是采用造型感和艺术性较高的带状曲面，带状曲面为飘带状，其由上边界线、下边界线及两个侧边构成，其上边界线与下边界线长度接近，带状曲面顺延长度方向延伸，由不同曲率的多段曲面构成，带状曲面可通过模型软件进行生成，此带状曲面相对于常规单一的平面或弧面的形态要复杂许多。目前曲面建筑表皮的设计存在局限性，即使可以在计算机中对带状曲面建模，但是因为其实际表面积较大即使可以采用有弹性的整体成型表皮材料覆盖，但也有耐久性不强或视觉上不够平滑美观的问题，必须寻找一种易于批量生产、耐久性强的单元体，用特定的方式将其拼接起来。在现有技术中常用直线型的型材拼接形成平面状建筑表皮，但是如何采用直线型的型材高质量拼装带状曲面建筑表皮，这成了需要解决的技术难题；且如何在成型后的带状曲面建筑表皮设计展示图案，这也是需要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用直线型材组成带状曲面建筑表皮的设计方法，采用型材拼装成型带状曲面建筑表皮。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种利用直线型材组成带状曲面建筑表皮的设计方法，包括如下步骤：

在XYZ空间坐标系中，带状曲面的上边界线和下边界线在XY平面对应投影出上边界投影和下边界投影，测量两者的长度为L_上和L_下；

设型材的宽度为w，型材之间的间隙为s，则型材轴线的间距d＝w+s，带状曲面可被型材分割为N部分，N＝(L_上+L_下)/2d，其中N向下取整；

N等分上边界投影和下边界投影各得N-1个等分点，作等分点的法平面，上边界投影的等分点的法平面和下边界投影的等分点的法平面对应切分上边界线和下边界线，上边界线和下边界线各得N-1个切分点，加上各自的起点和止点，在上边界线和下边界线各得N+1个切分点；

用直线段对应连接上边界线和下边界线的N+1个切分点，共得N+1条型材轴线；

在XYZ空间坐标系中，得出上边界线的每个切分点的切向量为t_i(i＝1，2，3...N+1)，得出下边界线在每个切分点的切向量为r_i(i＝1，2，3...N+1)；

v_i＝t_i/|t_i|+r_i/|r_i|，在XYZ空间坐标系中做一个与第i条轴线垂直的平面，使得v_i在此平面进行投影得到的方向即为型材的长边方向；

至此每条型材的轴线和长边方向确定，即可在XYZ空间坐标系排列生成一系列连续变化的型材，模拟出带状曲面的视觉效果。

可选的，由如下步骤生成带状曲面：