CN109918848A - 一种基于bim技术的建筑房屋日照分析与模拟装置 - Google Patents

一种基于bim技术的建筑房屋日照分析与模拟装置 Download PDF

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本发明涉及一种基于BIM技术的建筑房屋日照分析与模拟装置,包括沙盘、第二导轨、光源、建筑模型和第一驱动机构;所述沙盘为圆盘结构,在所述沙盘的外周设有一圈第一导轨;所述建筑模型处于所述沙盘上;所述第二导轨为半圆弧结构,其两端分别可滑动的安装在所述第一导轨上;所述光源可滑动的安装在所述第二导轨上用于模拟太阳对所述建筑模型进行光照;所述第一驱动机构处于所述第一导轨上和所述第一导轨的外侧用于驱动所述第二导轨沿着所述第一导轨转动。该装置不仅让选购房屋者在选购中直观了解房屋的日照情况,而且方便房屋开发商定价销售,具有很高的实用性和创新性。

Description

一种基于BIM技术的建筑房屋日照分析与模拟装置
技术领域
本发明涉及建筑领域,具体涉及一种基于BIM技术的建筑房屋日照分析与模拟装置。
背景技术
在工业化城市里,由于城市用地日趋紧张,提高容积率是带来效益的一个至关重要的因素。要做到这一点,常规的做法就是增加层数和缩短日照间距,从而导致一些建筑房屋并未达到法规规定的房屋日照标准,一定程度上剥夺了人们获得阳光的权利,而享受阳光是人类生存的基本需求,从卫生角度上分析,阳光的照射会引起人们的各种光生物学反应,促进身体的新陈代谢,所以居住建筑争取适宜的日照就显得尤为重要,而在城市建设不断推进、城市用地日趋紧张、城市建筑高层化等背景下,产生的日照矛盾愈来愈突出,因此良好的日照条件不仅成为人们选购房屋时越来越看重的因素,同时也会对房屋的价格造成影响,而如今还没有便捷的操作方案和手段解决日照分析问题,房屋开发商无法依据房屋的不同采光情况进行定价销售,选购者也不能直观地感受建筑房屋的日照状况。
国内建筑业信息化长期落后于西方发达国家,也落后于国内其他行业,而直到目前为止,许多国内的建筑单位还在采用传统的手工计算方法和基于CAD平台的日照分析系统来进行日照分析,前者难以处理复杂的建筑环境,耗时耗工,亟待改进,而后者仍是基于二维空间的日照分析,它简化了分析过程,但不能够形象、直观表现出日照情况。
发明内容
综上所述,为克服现有技术的不足,本发明所要解决的技术问题是提供一种基于BIM技术的建筑房屋日照分析与模拟装置,其采用MATLAB软件建立数学模型对建筑房屋的日照质量、时长等情况进行分析计算,运用BIM和GIS提供建设对象和建设对象周边的信息模型,建立建筑房屋日照仿真动画和模拟采光沙盘,来进行快速、准确、形象的建筑日照分析。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种基于BIM技术的建筑房屋日照分析与模拟装置,包括沙盘、第二导轨、光源、建筑模型和第一驱动机构;所述沙盘为圆盘结构,在所述沙盘的外周设有一圈圆环体,所述圆环体的顶部设有环形的第一导轨;所述建筑模型处于所述沙盘上;所述第二导轨为半圆弧结构,其两端分别可滑动的安装在所述第一导轨上;所述光源可滑动的安装在所述第二导轨上用于模拟太阳对所述建筑模型进行光照;所述第一驱动机构处于所述第一导轨上和所述第一导轨的外侧用于驱动所述第二导轨沿着所述第一导轨转动。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进:
进一步,所述第一驱动机构包括第一滑块、第一伺服电机和内齿环;所述第一滑块设有两块,其分别卡在所述第一导轨侧面的燕尾槽内,并且所述第一滑块可在所述第一导轨的上部滑动;所述第二导轨的两端分别固定在两块所述第一滑块的上端面;所述第一伺服电机固定在其中一块所述第一滑块的外侧;所述内齿环处于所述第一导轨的外侧上方;所述第一伺服电机输出端向上延伸到所述内齿环的内侧且连接有第一直齿轮,并且所述第一直齿轮与所述内齿环的内齿齿合以在所述第一伺服电机的驱动下沿着所述内齿环的内侧滚动,进而通过所述第一滑块带动所述第二导轨沿着所述第一导轨转动。
进一步,所述第一驱动机构还包括支架;所述支架的一端固定连接在所述圆环体下部的外侧壁,其另一端朝远离所述圆环体的方向水平延伸一段距离后再竖直向上延伸并固定连接所述内齿环的下端面,进而将所述内齿环支撑在所述第一导轨的外侧上方。
进一步,所述支架至少设有三个,其均匀环形的布置在所述圆环体的外周。
进一步,还包括驱动所述光源沿着所述第二导轨滑动的第二驱动机构;所述第二滑动机构包括第二滑块、第二伺服电机和齿条;所述齿条为与所述第二导轨相对应的半圆弧结构,其两端亦分别固定在两块所述第一滑块的上端面,并且所述齿条与所述第二导轨平行且间隔设置;所述第二滑块可滑动的套装在所述第二导轨上,所述第二伺服电机固定在所述第二滑块上,所述光源固定在所述第二伺服电机的下方;所述第二伺服电机的输出端延伸到所述齿条的内侧且连接有第二直齿轮,并且所述第二直齿轮与所述齿条的内齿啮合以在所述第二伺服电机的驱动下沿着所述齿条的内侧滚动,进而通过所述第二滑块带动所述光源沿着所述第二导轨滑动。
进一步,所述光源为灯泡;在所述第二伺服电机下方对应所述光源的位置处设有使所述光源发出的光照符合太阳光照射的平行度的灯罩。
本发明的有益效果是:采用先进的MATLAB软件对所计算的数据进行数学建模分析,建立多个变量间的关系模型,分析其存在的各种关系,更精准高效,同时,本项目也运用BIM软件进行建筑房屋的日照情况仿真分析,且采用GIS来模拟建筑物所处地理位置的环境条件,制作除建筑房屋日照情况的仿真动画,并建立真实沙盘模拟建筑房屋的采光,将日照质量、时长等情况更直观、生动地呈现出来,不仅让选购者在选购中直观了解房屋的日照情况,而且方便房屋开发商定价销售,具有很高的实用性和创新性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为图1的A放大图;
图3为图1的B放大图(侧视)。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1、沙盘,2、第二导轨,3、光源,4、建筑模型,5、第一导轨,6、第一滑块,7、第一伺服电机,8、内齿齿环,9、第一直齿轮,10、支架,11、第二滑块,12、第二伺服电机,13、齿条,14、第二直齿轮。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
如图1所示,一种基于BIM技术的建筑房屋日照分析与模拟装置,包括沙盘1、第二导轨2、光源3、建筑模型4和第一驱动机构。所述沙盘1为圆盘结构,在所述沙盘1的外周设有一圈圆环体,所述圆环体的顶部设有环形的第一导轨5。所述建筑模型4处于所述沙盘1上。所述第二导轨2为半圆弧结构,其两端分别可滑动的安装在所述第一导轨5上。所述光源3可滑动的安装在所述第二导轨2上用于模拟太阳对所述建筑模型4进行光照。所述第一驱动机构处于所述第一导轨5上和所述第一导轨5的外侧用于驱动所述第二导轨2沿着所述第一导轨5转动。
如图2所示,所述第一驱动机构包括第一滑块6、第一伺服电机7和内齿环8。所述第一滑块6设有两块,其分别卡在所述第一导轨5侧面的燕尾槽内,并且所述第一滑块6可在所述第一导轨5的上部滑动。所述第二导轨2的两端分别固定在两块所述第一滑块6的上端面。所述第一伺服电机7固定在其中一块所述第一滑块6的外侧。所述内齿环8处于所述第一导轨5的外侧上方。所述第一伺服电机7输出端向上延伸到所述内齿环8的内侧且连接有第一直齿轮9,并且所述第一直齿轮9与所述内齿环8的内齿啮合以在所述第一伺服电机7的驱动下沿着所述内齿环8的内侧滚动,进而通过所述第一滑块6带动所述第二导轨2沿着所述第一导轨5转动。所述第一驱动机构还包括支架10。所述支架10的一端固定连接在所述圆环体下部的外侧壁,其另一端朝远离所述圆环体的方向水平延伸一段距离后再竖直向上延伸并固定连接所述内齿环8的下端面,进而将所述内齿环8支撑在所述第一导轨5的外侧上方。所述支架10至少设有三个,其均匀环形的布置在所述圆环体的外周。
该日照分析与模拟装置还包括驱动所述光源3沿着所述第二导轨2滑动的第二驱动机构。如图3所示,所述第二滑动机构包括第二滑块11、第二伺服电机12和齿条13。所述齿条13为与所述第二导轨2相对应的半圆弧结构,其两端亦分别固定在两块所述第一滑块6的上端面,并且所述齿条13与所述第二导轨2平行且间隔设置。所述第二滑块11可滑动的套装在所述第二导轨2上,所述第二伺服电机12固定在所述第二滑块11上,所述光源3固定在所述第二伺服电机12的下方。所述第二伺服电机12的输出端延伸到所述齿条13的内侧且连接有第二直齿轮14,并且所述第二直齿轮14与所述齿条13的内齿啮合以在所述第二伺服电机12的驱动下沿着所述齿条13的内侧滚动,进而通过所述第二滑块11带动所述光源3沿着所述第二导轨2滑动。所述光源3为灯泡,在所述第二伺服电机12下方对应所述光源3的位置处设有使所述光源3发出的光照符合太阳光照射的平行度的灯罩。
此日照分析与模拟装置制作之前要先进行以下工作:
1.对小区日照情况和选购者、房屋开发商的想法进行初步的调研分析,了解他们的需求,综合分析结果,修改完善建筑策划方案。
2.利用数学建模求得所需数据,包括太阳直射点经度,时角,太阳高度角,太阳方位角的计算,建立遮挡房屋的直线方程,建立分析点日光直线方程,求解日照间距,计算遮挡角。
3.利用所得数据,采用先进的MATLAB软件对所计算的数据进行数学建模分析,建立多个变量间的关系模型,分析其存在的各种关系,解得各房间在全年享受日照的时间区。
4.采用GIS来模拟建筑物所处地理位置的环境条件,并运用BIM软件模拟出包含建筑工程信息的三维模型,进行建筑房屋的日照情况仿真分析,制作出建筑房屋日照情况的仿真动画。
5.为装置建立一个空间坐标系,让光源即灯泡能够实现在三维坐标系内移到任意指定坐标。
完成上述工作后就可以做出该日照分析与模拟装置,其目的是要让光源3在沙盘1上方半球面上能精确移动到指定的任意位置,以模拟太阳对房屋即建筑模型4的日照。
通过该日照分析与模拟装置,光源3可以进行如下两个运动以在沙盘1上方半球面上能精确移动到指定的任意位置:
(1)光源3通过第一驱动机构实现在沙盘1上方半球面上的转动
第一伺服电机7驱动第一直齿轮9沿着内齿环8的内侧滚动,第一直齿轮9在滚动的同时通过第一滑块6和第一伺服电机7带动第二导轨2、半圆形齿条13同步转动,第二导轨2和齿条13同步转动即可实现光源3在沙盘1上方半球面上的转动。
(2)光源3通过第二驱动机构实现在沙盘1上方半球面上的滑动
第二伺服电机12驱动第二直齿轮14沿着半圆形齿条13的内侧滚动,第二直齿轮14在滚动的同时通过第二滑块11和第二伺服电机12带动光源3沿第二导轨2滑动,即可实现光源3在沙盘1上方半球面上的滑动。
通过上述两个运动,就能让光源3在沙盘1上方半球面精确移动到指定的任意位置,从而对建筑模型4进行直观、可靠的日照分析与模拟。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于BI M技术的建筑房屋日照分析与模拟装置,其特征在于,包括沙盘(1)、第二导轨(2)、光源(3)、建筑模型(4)和第一驱动机构;所述沙盘(1)为圆盘结构,在所述沙盘(1)的外周设有一圈圆环体,所述圆环体的顶部设有环形的第一导轨(5);所述建筑模型(4)处于所述沙盘(1)上;所述第二导轨(2)为半圆弧结构,其两端分别可滑动的安装在所述第一导轨(5)上;所述光源(3)可滑动的安装在所述第二导轨(2)上用于模拟太阳对所述建筑模型(4)进行光照;所述第一驱动机构处于所述第一导轨(5)上和所述第一导轨(5)的外侧用于驱动所述第二导轨(2)沿着所述第一导轨(5)转动。
2.根据权利要求1所述的基于BI M技术的建筑房屋日照分析与模拟装置,其特征在于,所述第一驱动机构包括第一滑块(6)、第一伺服电机(7)和内齿环(8);所述第一滑块(6)设有两块,其分别卡在所述第一导轨(5)侧面的燕尾槽内,并且所述第一滑块(6)可在所述第一导轨(5)的上部滑动;所述第二导轨(2)的两端分别固定在两块所述第一滑块(6)的上端面;所述第一伺服电机(7)固定在其中一块所述第一滑块(6)的外侧;所述内齿环(8)处于所述第一导轨(5)的外侧上方;所述第一伺服电机(7)输出端向上延伸到所述内齿环(8)的内侧且连接有第一直齿轮(9),并且所述第一直齿轮(9)与所述内齿环(8)的内齿啮合以在所述第一伺服电机(7)的驱动下沿着所述内齿环(8)的内侧滚动,进而通过所述第一滑块(6)带动所述第二导轨(2)沿着所述第一导轨(5)转动。
3.根据权利要求2所述的基于BI M技术的建筑房屋日照分析与模拟装置,其特征在于,所述第一驱动机构还包括支架(10);所述支架(10)的一端固定连接所述圆环体下部的外侧壁,其另一端朝远离所述圆环体的方向水平延伸一段距离后再竖直向上延伸并固定连接所述内齿环(8)的下端面,进而将所述内齿环(8)支撑在所述第一导轨(5)的外侧上方。
4.根据权利要求3所述的基于BI M技术的建筑房屋日照分析与模拟装置,其特征在于,所述支架(10)至少设有三个,其均匀环形的布置在所述圆环体的外周。
5.根据权利要求2至4任一项所述的基于B I M技术的建筑房屋日照分析与模拟装置,其特征在于,还包括驱动所述光源(3)沿着所述第二导轨(2)滑动的第二驱动机构;所述第二滑动机构包括第二滑块(11)、第二伺服电机(12)和齿条(13);所述齿条(13)为与所述第二导轨(2)相对应的半圆弧结构,其两端亦分别固定在两块所述第一滑块(6)的上端面,并且所述齿条(13)与所述第二导轨(2)平行且间隔设置;所述第二滑块(11)可滑动地套装在所述第二导轨(2)上,所述第二伺服电机(12)固定在所述第二滑块(11)上,所述光源(3)固定在所述第二伺服电机(12)的下方;所述第二伺服电机(12)的输出端延伸到所述齿条(13)的内侧且连接有第二直齿轮(14),并且所述第二直齿轮(14)与所述齿条(13)的内齿啮合以在所述第二伺服电机(12)的驱动下沿着所述齿条(13)的内侧滚动,进而通过所述第二滑块(11)带动所述光源(3)沿着所述第二导轨(2)滑动。
6.根据权利要求5所述的基于BI M技术的建筑房屋日照分析与模拟装置,其特征在于,所述光源(3)为灯泡;在所述第二伺服电机(12)上对应所述光源(3)的位置处设有使所述光源(3)发出的光照符合太阳光照射的平行度的灯罩。
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