CN103489217A - 基于柱系统的建筑物的建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于柱系统的建筑物的建模方法，包括采集已知柱的信息，建立基于柱的梁系统的模型，根据上述的梁系统模型确定完成整体建筑物模型，根据上述的整体建筑物模型得出施工图纸用于指导施工，最终得到完整的建筑物实体。采用本发明建造的建筑物实体与采用传统的方法建造的建筑实体相比较，在施工过程中有效的避免了返工，工期大大缩短、可以有效的控制施工成本、并且其建筑物结构更加合理，每一根梁都具有均分载荷的功能，使得其结构更加稳定，具有额外的一些抗震能力。

Description

基于柱系统的建筑物的建模方法

技术领域

本发明属于建筑计算机相关应用领域，具体涉及一种基于柱系统的梁系统自动布置方法。

背景技术

随着我国城市建设的快速发展，城市建筑物已经成为城市建设不可分割的部分。通俗的讲，城市建设就是建筑物的建设，包括办公楼、商店、旅馆、影剧院、体育馆、展览馆、学校、医院、住宅等。所以这些建筑物的设计就成为了一项庞大而艰巨的任务。应用计算机高效的完成这些建筑物的前期设计工作已成为事实。随着计算机技术的发展人们从最初二维的图纸设计逐渐转向三维可视化的模型设计。这就使得设计人员面临着大量的三维建模工作。所谓三维建模，就是利用三维数据将现实中的三维物体或场景在计算机中进行重建，最终实现在计算机上模拟出真实的三维物体或场景。而三维数据、记录了有限体表面在离散点上的各种物理参量。它包括的最基本的信息是物体的各离散点的三维坐标，其它的可以包括物体表面的颜色、透明度、纹理特征等等。

对于设计人员来说在建模过程中对所建模型的质量要求也是极高的，因为模型将用于生成施工图纸来指导后续的施工。所以可以这样理解，模型设计将直接决定了建筑工程的成败。一个好的模型可以减少工程的返工次数从而提高施工效率、节约施工成本。据统计每年由于设计失误而反工的工程项目占总数的三分之一以上，浪费的资金在10亿以上。可以想象这是对人力、物力的一项巨大浪费。

在以建筑信息模型（BIM）思想为基础的三维设计平台中，三维模型的创建过程要求建模人员尽可能的将模型真实化，参数的标准化。在建筑领域，三维模型的快速、准确的建立，能够提高建模人员的效率，保证建模的质量。这对于减轻建模人员的劳动、减少对建模经费的投资、对于保证工程的顺利施、减少施工中返工的次数工等都有着重要的意义。

快速准确的实现梁系统的自动布置对于建筑领域中三维模型的快速建立起着重要的作用。传统的三维建模中梁的设计是建模人员一点一滴的搭建完成的，这样做的缺点是建模效率低、模型的质量难以保证。例如，梁的最高使用效率是均分载荷，这就要求我们在结构梁上搭建连系梁时，连系梁将结构梁等分，传统的方法很难保证这一点。结构梁是指具有特定结构的梁构件，是指直接搭建在柱系统上用来承受较大载荷的建筑梁；连系梁是指连系结构梁的系梁，连系梁主要起连接的作用，以增大建筑物刚度，连系来那个出承受自身重力载荷及上部隔墙载荷作用外，不在承受其他载荷作用。实现基于三维设计平台的梁系统自动布置将对提高设计效率、设计质量，以及解放设计人员劳动力，使其从事更高级的劳动有着重要的意义，同时也是完善三维设计平台的一个重要步骤。

发明内容

本发明提供一种基于柱系统的梁系统自动布置方法，解决了现有技术中存在的建模效率低、模型质量难以保证、工程施工时的返工次数多，施工时间长，施工效率低，施工成本高的问题。

本发明的技术方案是：一种基于柱的建筑物的建模方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1、采集已知柱系统的信息；

步骤2、建立基于柱系统的梁系统的模型；

步骤3、根据上述的梁系统模型确定完成整体建筑物模型，；

步骤4、根据上述的整体建筑物模型得出施工图纸用于指导施工，最终得到完整的建筑物实体。

本发明的特点还在于，

建筑物是三层以上的建筑物。

步骤1中的采集已知柱系统的信息具体按照以下步骤实施：

基于所要建设的建筑物，设计出关于该建筑物的柱系统的三维模型，所述的柱系统为M*N的矩阵，其中，M、N均为正整数，采集该柱系统模型中任意一根柱P_ji的信息，其中，i、j为正整数，记上表面的四个顶点分别为P_ij1(p_ij1x,p_ij1y,p_ij1z)、P_ij2(p_ij2x,p_ij2y,p_ij2z)、P_ij3(p_ij3x,p_ij3y,p_ij3z)、P_ij4(p_ij4x,p_ij4y,p_ij4z)。

步骤2中的建立基于柱系统的梁系统的模型，具体按照以下步骤实施：

步骤2.1、确定任一根柱上表面的中点的位置坐标；

根据已知柱的顶点位置P₁(p_1x,p_1y,p_1z)、P₄(p_4x,p_4y,p_4z)确定该柱的上表面中心点位置P_ij0(p_ij0x,p_ij0y,p_ji0z)：

$\left\{\begin{array}{c}{p}_{\mathrm{ij}0x}=\frac{(p_{\mathrm{ij}1x}+p_{\mathrm{ij}4x})}{2}\\ p_{\mathrm{ij}0y}=\frac{(p_{\mathrm{ij}1y}+p_{\mathrm{ij}4y})}{2}\\ p_{\mathrm{ij}0z}=\frac{(p_{\mathrm{ij}1z}+p_{\mathrm{ij}4z})}{2}\end{array}\right.$

步骤2.2、确定相邻两柱之间的纵向距离，纵向距离记为H：

$\left|H\right|=\sqrt{{(P_{\mathrm{ij}0x}-P_{(i+1)j0x})}^2+{(P_{\mathrm{ij}0y}-P_{(i+1)j0y})}^2+{(P_{\mathrm{ij}0z}-P_{(i+1)j0z})}^2}$

步骤2.3、确定结构梁的长、宽和高的长度，具体按如下步骤实施：

纵向上两相邻柱上表面中心点之间的距离记为H，结构梁的长即为纵向上两相邻的柱上表面中心点之间的距离，其中，结构梁的长记为s，即：s=H；结构梁的宽为结构梁长s的1/9.6倍，结构梁的宽记为b，即：b=（1/9.6）s；而结构梁的高h是结构梁宽b的1.8倍，结构梁的高记为h，即：h=1.8b；

步骤2.4、完成结构梁系统的布置，

根据步骤2.1中得到的柱系统的上表面的中点P_ij0以及步骤2.2中结构梁的宽b、高h来完成结构梁的布置，具体按照如下步骤实施：

将柱系统中每根柱的上表面中心点P_ij0的坐标在坐标轴的Z方向上分别向上移动h/2，记为P_ijc，这些点可以作为结构梁的起点或终点，具体分配如下：

在柱系统的纵向上以P_1jc作为任意一个纵向上第一根结构梁的起点，其中j是正整数，P_2jc作为任意一个纵向上第一根结构梁的终点，同时也是任意一个纵向上第二根结构梁的起点，P_3jc作为任意一个纵向上第二根结构梁的终点，则同时也是任意一个纵向上第三根结构梁的起点，以此类推，可以确定一系列结构梁的起点和终点，至此完成结构梁的布置；

步骤2.5、采集结构梁上表面沿长边方向的中线长度及其中点的位置坐标，

基于步骤2.4得到搭建在柱系统纵向上相邻两根柱之间的结构梁为标准的长方体模型，采集该结构梁系统中任意一根结构梁G_ij的上表面的四个顶点G_ij1、G_ij2、G_ij3、G_ij4，记各顶点的坐标分别为G_ijl(g_ij1x,g_ij1y,g_ij1z)、G_ij2(g_{ij2 x},g_ij2y,g_ij2z)、G_ij3(g_ij3x,g_ij3y,g_ij3z)、G_ij4(g_ij4x,g_ij4y,g_ij4z)；

步骤2.5.1、确定该结构梁上表面的沿长边方向的中线的长度及其中点位置坐标，具体按照以下步骤实施：

根据结构梁上表面短边G_ij1G_ij2的两个顶点G_ij1(g_ij1x,g_ij1y,g_ij1z)、G_ij2(g_ij2x,g_ij2y,g_ij2z)可以确定短边G_ij1G_ij2的中点M_ij(m_ijx,m_ijy,m_ijz)：

$\left\{\begin{array}{c}{m}_x=\frac{(a_x+b_x)}{2}\\ m_y=\frac{(a_y+b_y)}{2}\\ m_z=\frac{(a_z+b_z)}{2}\end{array}\right.$

同样根据结构梁上表面的另一个短边的顶点G_ij3(g_ij3x,g_ij3y,g_ij3z)、G_ij4(g_{ij4 x},g_ij4y,g_ij4z)的位置确定另一短边G_ij3G_ij4中点的位置N_ij(n_ijx,n_ijy,n_ijz)的位置：

$\left\{\begin{array}{c}{n}_{\mathrm{ijx}}=\frac{(g_{\mathrm{ij}3x}+g_{\mathrm{ij}4x})}{2}\\ n_{\mathrm{ijy}}=\frac{(g_{\mathrm{ij}3y}+g_{\mathrm{ij}4y})}{2}\\ n_{\mathrm{ijz}}=\frac{(g_{\mathrm{ij}3z}+g_{\mathrm{ij}4z})}{2}\end{array}\right.$

则结构梁上表面沿长边方向的中线M_ijN_ij的长度S及结构梁上表面的中点P_ij的位置坐标P_ij(p_ijx,p_ijy,p_ijz)：

$\left|S\right|=\sqrt{{(m_{\mathrm{ij}x}-n_{ijx})}^2+{(m_{\mathrm{ij}y}-n_{\mathrm{ijy}})}^2+{(m_{\mathrm{ij}z}-n_{ijz})}^2}$

$\left\{\begin{array}{c}{p}_{\mathrm{ijx}}=\frac{(m_{\mathrm{ij}x}+n_{\mathrm{ij}x})}{2}\\ p_{\mathrm{ijy}}=\frac{(m_{\mathrm{ij}y}+n_{\mathrm{ij}y})}{2}\\ p_{\mathrm{ijz}}=\frac{(m_{\mathrm{ij}z}+n_{\mathrm{ij}z})}{2}\end{array}\right.$

因此确定任一根结构梁的上表面沿长边方向的中线M_ijN_ij的长度S及结构梁上表面中点P_ij的位置坐标P_ij(p_ijx,p_ijy,p_ijz)；

步骤2.6、确定连系梁的长、宽、高的长度及相邻连系梁之间的距离L，

步骤2.6.1、确定连系梁长、宽和高的长度，具体按如下步骤实施：

两相邻结构梁中线M_ijN_ij和M_i（j+1）N_i（j+1）之间的距离记为d₀，则连系梁的长s₀为两相邻柱中心点之间的距离，其中，梁的长记为s₀，即：s₀=d₀；梁的宽为1/9.6倍的梁的长s₀，梁的宽记为b₀，即：b₀=（1/9.6）s₀；而梁的高h₀又是梁宽b₀的1.8倍，即：h₀=1.8b₀；

步骤2.6.2、确定连系梁与连系梁之间的距离L，具体按如下步骤实施：

连系梁与连系梁之间的距离L与建筑中选取的楼板的长度相等，记楼板的长度为S_楼板，则L=S_楼板；

步骤2.7、完成连系梁系统的布置，

根据步骤2.4中得到的结构梁的上表面的两个短边的中点M_ij和N_ij及上表面的中心点P_ij(p_ijx,p_ijy,p_ijz)，即得到结构梁的长度记为S， $S=\sqrt{{(m_{\mathrm{ij}x}-n_{ijx})}^2+{(m_{\mathrm{ij}y}-n_{\mathrm{ijy}})}^2+{(m_{\mathrm{ij}z}-n_{ijz})}^2},$ 根据步骤2.5中给定的两相邻连系梁之间的距离L以及连系梁的宽b₀、高h₀对连系梁系统进行布置，具体按照如下步骤实施：

记正数N=S/L，其中，S是结构梁的长度，L是连系梁与连系梁之间的距离，若N为整数，则选取将结构梁N等分的点及结构梁两端的端点，将这些点在坐标轴的Z方向上向上移动h₀/2后即得到连系梁的起点坐标；

若N不为整数，则进行如下处理：记S/L=N₀，其中，N₀为非整数，N₁=N₀+1，N=[N₁]，其中，[]表示取整，即为取一个非整数的整数部分；这样即将结构梁N等分；然后同上，取将结构梁N等分的点及结构梁两端的端点，将这些点在Z方向上向上移动h₀/2后即得到连系梁的起点坐标；

步骤2.8、重复步骤2.5、步骤2.6、步骤2.7即可得到连系梁的终点坐标，至此完成同一楼层中基于柱系统的梁系统布置；

步骤2.9、重复步骤2.5、步骤2.6、步骤2.7、步骤2.8以确定其他各楼层中基于主系统的梁系统布置。

步骤3中的确定完成整体建筑物模型，具体按照如下步骤实施：

根据已有的梁系统模型，在梁与梁之间搭建楼板；在必要的地方添加楼梯、门、窗等附加设备，来完成整体建筑物模型的建立。

本发明的有益效果是：提高建筑工程的施工效率，降低施工成本。应用本发明构建的模型可以在一定程度上提高模型的质量，从而得到正确的施工图纸，减少工程施工时的返工次数，减少施工时间，提高施工效率，降低施工成本。

附图说明

图1是本发明基于柱系统的建筑物的建模方法的已知柱系统上表面的结构示意图；

图2是本发明基于柱系统的建筑物的建模方法的已知柱系统中任意单根柱模型结构示意图；

图3是本发明基于柱系统的建筑物的建模方法的已知柱系统中相邻柱之间的纵向距离H和横向距离S示意图；

图4是本发明基于柱系统的建筑物的建模方法的已知结构梁模型示意图；

图5是本发明基于柱系统的建筑物的建模方法的已知结构梁布置示意图；

图6是本发明基于柱系统的建筑物的建模方法的已知结构梁上表面示意图；

图7是本发明基于柱系统的建筑物的建模方法的已知结构梁上表面两短边中点及沿长边方向的中线示意图；

图8是本发明基于柱系统的建筑物的建模方法的已知连系梁模型示意图；

图9是本发明基于柱系统的建筑物的建模方法的已知同一楼层中基于柱系统的梁系统布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供一种基于柱系统的建筑物的建模方法，此方法是基于三层以上的建筑物，一般具有垂直扶梯、包括有地下室或地下车库的建筑物适合此方法的梁系统的快速布置，具体按照如下步骤实施：

步骤1、采集已知柱系统的信息：

基于所要建设的建筑物，设计出关于该建筑物的柱系统的三维模型，如图1所示，柱系统为M*N的矩阵，其中，M、N均为正整数，如图2所示，采集该柱系统模型中任意一根柱P_ji的信息，其中，i、j为正整数，记上表面的四个顶点分别为P_ij1(p_ij1x,p_ij1y,p_ij1z)、P_ij2(p_ij2x,p_ij2y,p_ij2z)、P_ij3(p_ij3x,p_ij3y,p_ij3z)、P_ij4(p_ij4x,p_ij4y,p_ij4z)；

步骤2、建立基于柱系统的梁系统的模型，具体按照以下步骤实施：

步骤2.1、确定任一根柱上表面的中点的位置坐标；

根据已知柱的顶点位置P₁(p_1x,p_1y,p_1z)、P₄(p_4x,p_4y,p_4z)确定该柱的上表面中心点位置P_ij0(p_ij0x,p_ij0y,p_ji0z)：

$\left\{\begin{array}{c}{p}_{\mathrm{ij}0x}=\frac{(p_{\mathrm{ij}1x}+p_{\mathrm{ij}4x})}{2}\\ p_{\mathrm{ij}0y}=\frac{(p_{\mathrm{ij}1y}+p_{\mathrm{ij}4y})}{2}\\ p_{\mathrm{ij}0z}=\frac{(p_{\mathrm{ij}1z}+p_{\mathrm{ij}4z})}{2}\end{array}\right.,---\left(1\right)$

步骤2.2、确定相邻两柱之间的纵向距离，纵向距离记为H，如图3所示，则：

$\left|H\right|=\sqrt{{(P_{\mathrm{ij}0x}-P_{(i+1)j0x})}^2+{(P_{\mathrm{ij}0y}-P_{(i+1)j0y})}^2+{(P_{\mathrm{ij}0z}-P_{(i+1)j0z})}^2},---\left(2\right)$

步骤2.3、确定结构梁的长、宽和高的长度，具体按如下步骤实施：

结构梁是搭建在相邻柱子上用来支撑连系梁一种建筑构件。如图4所示，纵向上两相邻柱上表面中心点之间的距离记为H，结构梁的长即为纵向上两相邻的柱上表面中心点之间的距离，其中，结构梁的长记为s，即：s=H；结构梁的宽为结构梁长s的1/9.6倍，结构梁的宽记为b，即：b=（1/9.6）s；而结构梁的高h是结构梁宽b的1.8倍，结构梁的高记为h，即：h=1.8b；

步骤2.4、完成结构梁系统的布置，

如图5所示，根据步骤2.1中得到的柱系统的上表面的中点P_ij0以及步骤2.2中结构梁的宽b、高h来完成结构梁的布置，具体按照如下步骤实施：

将柱系统中每根柱的上表面中心点P_ij0的坐标在坐标轴的Z方向上分别向上移动h/2，记为P_ijc，这些点可以作为结构梁的起点或终点，具体分配如下：

在柱系统的纵向上以P_1jc作为任意一个纵向上第一根结构梁的起点，其中j是正整数，P_2jc作为任意一个纵向上第一根结构梁的终点，同时也是任意一个纵向上第二根结构梁的起点，P_3jc作为任意一个纵向上第二根结构梁的终点，则同时也是任意一个纵向上第三根结构梁的起点，以此类推，可以确定一系列结构梁的起点和终点，至此完成结构梁的布置；

步骤2.5、采集结构梁上表面沿长边方向的中线长度及其中点的位置坐标，

如图6和图7所示，基于步骤2.4得到搭建在柱系统纵向上相邻两根柱之间的结构梁为标准的长方体模型，采集该结构梁系统中任意一根结构梁G_ij的上表面的四个顶点G_ij1、G_ij2、G_ij3、G_ij4，记各顶点的坐标分别为G_ij1(g_ij1x,g_ij1y,g_ij1z)、G_ij2(g_ij2x,g_ij2y,g_ij2z)、G_ij3(g_ij3x,g_ij3y,g_ij3z)、G_ij4(g_ij4x,g_ij4y,g_ij4z)；

步骤2.5.1、确定该结构梁上表面的沿长边方向的中线的长度及其中点位置坐标，具体按照以下步骤实施：

根据结构梁上表面短边G_ij1G_ij2的两个顶点G_ij1(g_ij1x,g_ij1y,g_ij1z)、G_ij2(g_ij2x,g_ij2y,g_ij2z)可以确定短边G_ij1G_ij2的中点M_ij(m_ijx,m_ijy,m_ijz)：

$\left\{\begin{array}{c}{m}_x=\frac{(a_x+b_x)}{2}\\ m_y=\frac{(a_y+b_y)}{2}\\ m_z=\frac{(a_z+b_z)}{2}\end{array}\right.,\left(3\right)$

同样根据结构梁上表面的另一个短边的顶点G_ij3(g_ij3x,g_ij3y,g_ij3z)、G_ij4(g_ij4x,g_ij4y,g_ij4z)的位置确定另一短边G_ij3G_ij4中点的位置N_ij(n_ijx,n_ijy,n_ijz)的位置：

$\left\{\begin{array}{c}{n}_{\mathrm{ijx}}=\frac{(g_{\mathrm{ij}3x}+g_{\mathrm{ij}4x})}{2}\\ n_{\mathrm{ijy}}=\frac{(g_{\mathrm{ij}3y}+g_{\mathrm{ij}4y})}{2}\\ n_{\mathrm{ijz}}=\frac{(g_{\mathrm{ij}3z}+g_{\mathrm{ij}4z})}{2}\end{array}\right.,\left(4\right)$

则结构梁上表面沿长边方向的中线M_ijN_ij的长度S及结构梁上表面的中点P_ij的位置坐标P_ij(p_ijx,p_ijy,p_ijz)：

$\left|S\right|=\sqrt{{(m_{\mathrm{ij}x}-n_{ijx})}^2+{(m_{\mathrm{ij}y}-n_{\mathrm{ijy}})}^2+{(m_{\mathrm{ij}z}-n_{ijz})}^2},---\left(5\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{p}_{\mathrm{ijx}}=\frac{(m_{\mathrm{ij}x}+n_{\mathrm{ij}x})}{2}\\ p_{\mathrm{ijy}}=\frac{(m_{\mathrm{ij}y}+n_{\mathrm{ij}y})}{2}\\ p_{\mathrm{ijz}}=\frac{(m_{\mathrm{ij}z}+n_{\mathrm{ij}z})}{2}\end{array}\right.,\left(6\right)$

因此确定任一根结构梁的上表面沿长边方向的中线M_ijN_ij的长度S及结构梁上表面中点P_ij的位置坐标P_ij(p_ijx,p_ijy,p_ijz)；

步骤2.6、确定连系梁的长、宽、高的长度及相邻连系梁之间的距离L，

步骤2.6.1、确定连系梁长、宽和高的长度，具体按如下步骤实施：

如图8所示，两相邻结构梁中线M_ijN_ij和M_i（j+1）N_i（j+1）之间的距离记为d₀，则连系梁的长s₀为两相邻柱中心点之间的距离，其中，连系梁的长记为s₀，即：s₀=d₀；连系梁的宽为1/9.6倍的梁的长s₀，连系梁的宽记为b₀，即：b₀=（1/9.6）s₀；而连系梁的高h₀又是连系梁宽b₀的1.8倍，即：h₀=1.8b₀；

步骤2.6.2、确定连系梁与连系梁之间的距离L，具体按如下步骤实施：

连系梁与连系梁之间的距离L与建筑中选取的楼板的长度相等，记楼板的长度为S_楼板，则L=S_楼板；

步骤2.7、完成连系梁系统的布置，

如图9所示，根据步骤2.4中得到的结构梁的上表面的两个短边的中点M_ij和N_ij及上表面的中心点P_ij(p_ijx,p_ijy,p_ijz)，即得到结构梁的长度记为S， $\left|S\right|=\sqrt{{(m_{\mathrm{ij}x}-n_{ijx})}^2+{(m_{\mathrm{ij}y}-n_{\mathrm{ijy}})}^2+{(m_{\mathrm{ij}z}-n_{ijz})}^2},$ 根据步骤2.5中给定的两相邻连系梁之间的距离L以及连系梁的宽b₀、高h₀对连系梁系统进行布置，具体按照如下步骤实施：

记正数N=S/L，其中，S是结构梁的长度，L是连系梁与连系梁之间的距离，若N为整数，则选取将结构梁N等分的点及结构梁两端的端点，将这些点在坐标轴的Z方向上向上移动h₀/2后即得到连系梁的起点坐标；

若N不为整数，则进行如下处理：记S/L=N₀，其中，N₀为非整数，N₁=N₀+1，N=[N₁]，其中，[]表示取整，即为取一个非整数的整数部分；这样即将结构梁N等分；然后同上，取将结构梁N等分的点及结构梁两端的端点，将这些点在Z方向上向上移动h₀/2后即得到连系梁的起点坐标；

步骤2.8、重复步骤2.5、步骤2.6、步骤2.7即可得到连系梁的终点坐标，至此完成同一楼层中基于柱系统的梁系统布置；

步骤2.9、重复步骤2.5、步骤2.6、步骤2.7、步骤2.8以确定其他各楼层中基于主系统的梁系统布置；

步骤3、根据上述的梁系统模型确定完成整体建筑物模型，具体按照如下步骤实施：

根据已有的梁系统模型，在梁与梁之间搭建楼板；在必要的地方添加楼梯、门、窗等附加设备，来完成整体建筑物模型的建立；

步骤4、根据上述的整体建筑物模型得出施工图纸用于指导施工，最终得到完整的建筑物实体。

采用本发明建造的建筑物实体与采用传统的方法建造的建筑实体相比较，在施工过程中有效的避免了返工，工期大大缩短、可以有效的控制施工成本、并且其建筑物结构更加合理，每一根梁都具有均分载荷的功能，使得其结构更加稳定，具有额外的一些抗震能力。

Claims (5)

1.一种基于柱系统的建筑物的建模方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：

步骤1、采集已知柱系统的信息；

步骤2、建立基于柱系统的梁系统的模型；

步骤3、根据上述的梁系统模型确定完成整体建筑物模型，；

步骤4、根据上述的整体建筑物模型得出施工图纸用于指导施工，最终得到完整的建筑物实体。

2.根据权利要求1所述的一种基于柱系统的建筑物的建模方法，其特征在于，所述的建筑物是三层以上的建筑物。

3.根据权利要求1所述的一种基于柱系统的建筑物的建模方法，其特征在于，所述的步骤1中的采集已知柱系统的信息具体按照以下步骤实施：

基于所要建设的建筑物，设计出关于该建筑物的柱系统的三维模型，所述的柱系统为M*N的矩阵，其中，M、N均为正整数，采集该柱系统模型中任意一根柱P_ji的信息，其中，i、j为正整数，记上表面的四个顶点分别为P_ij1(p_ij1x,p_ij1y,p_ij1z)、P_ij2(p_ij2x,p_ij2y,p_ij2z)、P_ij3(p_ij3x,p_ij3y,p_ij3z)、P_ij4(p_ij4x,p_ij4y,p_ij4z)。

4.根据权利要求1所述的一种基于柱系统的建筑物的建模方法，其特征在于，所述的步骤2中的建立基于柱系统的梁系统的模型，具体按照以下步骤实施：

步骤2.1、确定任一根柱上表面的中点的位置坐标；

根据已知柱的顶点位置P₁(p_1x,p_1y,p_1z)、P₄(p_4x,p_4y,p_4z)确定该柱的上表面中心点位置P_ij0(p_ij0x,p_ij0y,p_ji0z)：

$\left\{\begin{array}{c}{p}_{\mathrm{ij}0x}=\frac{(p_{\mathrm{ij}1x}+p_{\mathrm{ij}4x})}{2}\\ p_{\mathrm{ij}0y}=\frac{(p_{\mathrm{ij}1y}+p_{\mathrm{ij}4y})}{2}\\ p_{\mathrm{ij}0z}=\frac{(p_{\mathrm{ij}1z}+p_{\mathrm{ij}4z})}{2}\end{array}\right.$

步骤2.2、确定相邻两柱之间的纵向距离，纵向距离记为H：

$\left|H\right|=\sqrt{{(P_{\mathrm{ij}0x}-P_{(i+1)j0x})}^2+{(P_{\mathrm{ij}0y}-P_{(i+1)j0y})}^2+{(P_{\mathrm{ij}0z}-P_{(i+1)j0z})}^2}$

步骤2.3、确定结构梁的长、宽和高的长度，具体按如下步骤实施：

纵向上两相邻柱上表面中心点之间的距离记为H，结构梁的长即为纵向上两相邻的柱上表面中心点之间的距离，其中，结构梁的长记为s，即：s=H；结构梁的宽为结构梁长s的1/9.6倍，结构梁的宽记为b，即：b=（1/9.6）s；而结构梁的高h是结构梁宽b的1.8倍，结构梁的高记为h，即：h=1.8b；

步骤2.4、完成结构梁系统的布置，

根据步骤2.1中得到的柱系统的上表面的中点P_ij0以及步骤2.2中结构梁的宽b、高h来完成结构梁的布置，具体按照如下步骤实施：

将柱系统中每根柱的上表面中心点P_ij0的坐标在坐标轴的Z方向上分别向上移动h/2，记为P_ijc，这些点可以作为结构梁的起点或终点，具体分配如下：

在柱系统的纵向上以P_1jc作为任意一个纵向上第一根结构梁的起点，其中j是正整数，P_2jc作为任意一个纵向上第一根结构梁的终点，同时也是任意一个纵向上第二根结构梁的起点，P_3jc作为任意一个纵向上第二根结构梁的终点，则同时也是任意一个纵向上第三根结构梁的起点，以此类推，可以确定一系列结构梁的起点和终点，至此完成结构梁的布置；

步骤2.5、采集结构梁上表面沿长边方向的中线长度及其中点的位置坐标，

基于步骤2.4得到搭建在柱系统纵向上相邻两根柱之间的结构梁为标准的长方体模型，采集该结构梁系统中任意一根结构梁G_ij的上表面的四个顶点G_ij1、G_ij2、G_ij3、G_ij4，记各顶点的坐标分别为G_ij1(g_ij1x,g_ij1y,g_ij1z)、G_ij2(g_{ij2 x},g_ij2y,g_ij2z)、G_ij3(g_ij3x,g_ij3y,g_ij3z)、G_ij4(g_ij4x,g_ij4y,g_ij4z)；

步骤2.5.1、确定该结构梁上表面的沿长边方向的中线的长度及其中点位置坐标，具体按照以下步骤实施：

根据结构梁上表面短边G_ij1G_ij2的两个顶点G_ij1(g_ij1x,g_ij1y,g_ij1z)、G_ij2(g_ij2x,g_ij2y,g_ij2z)可以确定短边G_ij1G_ij2的中点M_ij(m_ijx,m_ijy,m_ijz)：

$\left\{\begin{array}{c}{m}_x=\frac{(a_x+b_x)}{2}\\ m_y=\frac{(a_y+b_y)}{2}\\ m_z=\frac{(a_z+b_z)}{2}\end{array}\right.$

同样根据结构梁上表面的另一个短边的顶点G_ij3(g_ij3x,g_ij3y,g_ij3z)、G_ij4(g_{ij4 x},g_ij4y,g_ij4z)的位置确定另一短边G_ij3G_ij4中点的位置N_ij(n_ijx,n_ijy,n_ijz)的位置：

$\left\{\begin{array}{c}{n}_{\mathrm{ijx}}=\frac{(g_{\mathrm{ij}3x}+g_{\mathrm{ij}4x})}{2}\\ n_{\mathrm{ijy}}=\frac{(g_{\mathrm{ij}3y}+g_{\mathrm{ij}4y})}{2}\\ n_{\mathrm{ijz}}=\frac{(g_{\mathrm{ij}3z}+g_{\mathrm{ij}4z})}{2}\end{array}\right.$

则结构梁上表面沿长边方向的中线M_ijN_ij的长度S及结构梁上表面的中点P_ij的位置坐标P_ij(p_ijx,p_ijy,p_ijz)：

$\left|S\right|=\sqrt{{(m_{\mathrm{ij}x}-n_{ijx})}^2+{(m_{\mathrm{ij}y}-n_{\mathrm{ijy}})}^2+{(m_{\mathrm{ij}z}-n_{ijz})}^2}$

$\left\{\begin{array}{c}{p}_{\mathrm{ijx}}=\frac{(m_{\mathrm{ij}x}+n_{\mathrm{ij}x})}{2}\\ p_{\mathrm{ijy}}=\frac{(m_{\mathrm{ij}y}+n_{\mathrm{ij}y})}{2}\\ p_{\mathrm{ijz}}=\frac{(m_{\mathrm{ij}z}+n_{\mathrm{ij}z})}{2}\end{array}\right.$

因此确定任一根结构梁的上表面沿长边方向的中线M_ijN_ij的长度S及结构梁上表面中点P_ij的位置坐标P_ij(p_ijx,p_ijy,p_ijz)；

步骤2.6、确定连系梁的长、宽、高的长度及相邻连系梁之间的距离L，

步骤2.6.1、确定连系梁长、宽和高的长度，具体按如下步骤实施：

两相邻结构梁中线M_ijN_ij和M_i（j+1）N_i（j+1）之间的距离记为d₀，则连系梁的长s₀为两相邻柱中心点之间的距离，其中，梁的长记为s₀，即：s₀=d₀；梁的宽为1/9.6倍的梁的长s₀，梁的宽记为b₀，即：b₀=（1/9.6）s₀；而梁的高h₀又是梁宽b₀的1.8倍，即：h₀=1.8b₀；

步骤2.6.2、确定连系梁与连系梁之间的距离L，具体按如下步骤实施：

连系梁与连系梁之间的距离L与建筑中选取的楼板的长度相等，记楼板的长度为S_楼板，则L=S_楼板；

步骤2.7、完成连系梁系统的布置，

根据步骤2.4中得到的结构梁的上表面的两个短边的中点M_ij和N_ij及上表面的中心点P_ij(p_ijx,p_ijy,p_ijz)，即得到结构梁的长度记为S， $\left|S\right|=\sqrt{{(m_{\mathrm{ij}x}-n_{ijx})}^2+{(m_{\mathrm{ij}y}-n_{\mathrm{ijy}})}^2+{(m_{\mathrm{ij}z}-n_{ijz})}^2},$ 根据步骤2.5中给定的两相邻连系梁之间的距离L以及连系梁的宽b₀、高h₀对连系梁系统进行布置，具体按照如下步骤实施：

记正数N=S/L，其中，S是结构梁的长度，L是连系梁与连系梁之间的距离，若N为整数，则选取将结构梁N等分的点及结构梁两端的端点，将这些点在坐标轴的Z方向上向上移动h₀/2后即得到连系梁的起点坐标；

若N不为整数，则进行如下处理：记S/L=N₀，其中，N₀为非整数，N₁=N₀+1，N=[N₁]，其中，[]表示取整，即为取一个非整数的整数部分；这样即将结构梁N等分；然后同上，取将结构梁N等分的点及结构梁两端的端点，将这些点在Z方向上向上移动h₀/2后即得到连系梁的起点坐标；

步骤2.8、重复步骤2.5、步骤2.6、步骤2.7即可得到连系梁的终点坐标，至此完成同一楼层中基于柱系统的梁系统布置；

步骤2.9、重复步骤2.5、步骤2.6、步骤2.7、步骤2.8以确定其他各楼层中基于主系统的梁系统布置。

5.根据权利要求1所述的一种基于柱系统的建筑物的建模方法，其特征在于，所述的步骤3中的确定完成整体建筑物模型，具体按照如下步骤实施：

根据已有的梁系统模型，在梁与梁之间搭建楼板；在必要的地方添加楼梯、门、窗等附加设备，来完成整体建筑物模型的建立。

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