[发明专利]一种壳体建筑微结构仿生参数化设计方法及存储介质

说明书

本申请涉及一种壳体建筑微结构仿生参数化设计方法，其先利用参数化设计软件Grasshopper构建壳体建筑参数逆吊算法模型，然后对壳体建筑参数逆吊算法模型输入边界曲线，然后将所述边界曲线转换成mesh网格，之后从自然结构中提取所述特定结构的网格肌理中的微结构，对mesh网格进行参数调整以生成具有微结构特征的mesh网格，然后利用力学模拟工具对步骤S4中的壳体建筑参数逆吊算法模型的力学性能和加工性能进行模拟，最后利用网格实体化软件对最终的壳体建筑参数逆吊算法模型进行实体化输出。该方法可以实现构建形态复杂的壳体结构，使得壳体结构的设计空间不受限制，且在实现壳体结构形态创新的同时还可提升壳体结构力学性能与建造性能。

技术领域

本申请涉及大跨建筑壳体结构形态设计的技术领域，尤其是涉及一种壳体建筑微结构仿生参数化设计方法及存储介质。

背景技术

大跨建筑是人类工程中挑战技术与艺术的代表性建筑类型，不仅在世界工程史中占有重要地位，还是影响范围广、技术要求高、多学科综合性强的建筑类别之一。目前的大跨建筑主要以壳体结构为主，壳体结构是一种优良的空间曲面结构，能够形成美观坚固的大跨度空间，在建筑设计和工业设计领域有着广泛的应用，由于壳体的厚度远小于壳体的其他尺寸，因此能以较小的构件厚度形成承载能力高、刚度大的承重结构，兼承重结构和围护结构的双重作用。但是，目前的壳体结构的网格几何形式较为固定，主要以正交网格、三角形网格等为主，其结构形态创新的空间有限，且目前的设计方法较难实现形态复杂的壳体结构形态，限制了设计空间。

发明内容

针对上述目前的壳体结构的网格几何形式较为固定，主要以正交网格、三角形网格等为主，其结构形态创新的空间有限，且目前的设计方法较难实现形态复杂的壳体结构形态，限制了设计空间的问题，本申请提出了一种壳体建筑微结构仿生参数化设计方法及存储介质。

第一方面，本申请提出了一种壳体建筑微结构仿生参数化设计方法，包括以下步骤：

S1：利用参数化设计软件Grasshopper构建壳体建筑参数逆吊算法模型；

S2：从设计任务中提取几何边界参数，利用所述几何边界参数构建边界曲线，将所述边界曲线输入步骤S1中的壳体建筑参数逆吊算法模型中；

S3：利用Grasshopper将所述边界曲线转换成mesh网格，对所述mesh网格进行参数调节，所述参数调节包括疏密程度调节和均质程度调节，然后将参数调节后的mesh网格输入步骤S2中的壳体建筑参数逆吊算法模型中；

S4：从自然结构中提取特定结构的网格肌理，然后提取所述特定结构的网格肌理中的微结构，对步骤S3中的mesh网格进行参数调整以生成具有微结构特征的mesh网格，然后将具有微结构特征的mesh网格输入步骤S3中的壳体建筑参数逆吊算法模型中；

S5：利用Grasshopper中的力学模拟工具对步骤S4中的壳体建筑参数逆吊算法模型的力学性能和加工性能进行性能优化，获得最终的壳体建筑参数逆吊算法模型；

S6：利用Grasshopper中的网格实体化工具对最终的壳体建筑参数逆吊算法模型进行实体化输出。