CN117521215A - 一种应用于外围护体系的参数化设计平台 - Google Patents

一种应用于外围护体系的参数化设计平台 Download PDF

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CN117521215A CN202311543293.3A CN202311543293A CN117521215A CN 117521215 A CN117521215 A CN 117521215A CN 202311543293 A CN202311543293 A CN 202311543293A CN 117521215 A CN117521215 A CN 117521215A
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Abstract

本发明公开了一种应用于外围护体系的参数化设计平台，涉及建筑设计技术领域，包括，管理单元用于生成用于管理外围护体系构造程序的运行条件；程序处理单元用于收录并整理所述外围护体系构造程序；控制曲线/曲面单元：用于获取初始数据；线框架单元用于处理得到第一输出数据；网格框架单元用于处理得到第二输出数据；立面构件单元用于基于所述第一输出数据或所述第二输出数据生成立面构件；存储单元用于对所述平台的数据进行存储；显示单元：用于对所述立面构件进行显示；本发明能提高设计平台对外围护结构进行参数化设计的设计效率和设计内容的复用率。

Description

一种应用于外围护体系的参数化设计平台
技术领域
本发明涉及建筑设计技术领域，具体地，涉及一种应用于外围护体系的参数化设计平台。
背景技术
建筑设计行业是一个传统的劳动密集型产业，在设计生产的过程中，存在大量的重复性工作，这导致人均生产力往往存在一个瓶颈，设计企业产值的提升主要靠的是规模的不断扩大和产业链的扩展。参数化设计程序的开发可以帮助设计人员将一部分重复的人工工作交给计算机完成，完成生产工具的升级，来实现人均生产力的突破。目前在建筑设计行业中，针对建筑外围护结构的设计，设计人员的参数化设计工作大多数还停留在应用底层命令编写的状态，工作量繁重且工作内容复用率低，同时设计人员参数化设计开发的相关程序往往只针对特定项目，缺乏统一的管理运行原则，导致所开发的程序很难回收再利用。
发明内容
为提高参数化设计平台的设计效率和设计内容的复用率，本发明提供了一种应用于外围护体系的参数化设计平台，所述平台包括：
管理单元：用于基于外围护体系设计过程中的工作流程参数生成用于管理外围护体系构造程序的运行条件；
程序处理单元：用于基于所述运行条件收录并整理所述外围护体系构造程序；
控制曲线/曲面单元：用于获取初始数据；
线框架单元：用于基于调用所述程序处理单元中第一预设类型的所述外围护体系构造程序，对所述初始数据进行处理得到第一输出数据；
网格框架单元：用于基于调用所述程序处理单元中第二预设类型的所述外围护体系构造程序，对所述初始数据进行处理得到第二输出数据；
立面构件单元：用于基于所述第一输出数据或所述第二输出数据生成立面构件；
存储单元：用于对所述平台的数据进行存储；
显示单元：用于对所述立面构件进行显示。
本发明原理：首先利用管理单元基于外围护设计过程中的工作流程参数来生成管理外围护构造程序的运行条件，因为以往开发的程序只针对特定项目，没有搭建统一的管理运行条件，很难回收再利用。然后在搭建好的运行条件下，程序处理单元收录并整理经过建筑、幕墙等外围护专业研发的各类外围护体系构造程序，以便后续框架单元进行使用。控制曲线或控制曲面单元用于获取初始数据，用户通过选择程序处理单元中相应的第一预设类型的构造程序并应用到线框架单元中实现对该初始数据进行处理得到第一输出数据。用户通过选择程序处理单元中相应的第二预设类型的构造程序并应用到网络框架单元中实现对初始数据进行处理得到第二输出数据，线框架单元调用第一预设类型的构造程序和网格框架单元调用第二预设类型的构造程序的目的都是通过输入简单且易于理解的几何元素通过相应的程序进行处理后生成对应的复杂的框架数据，将大量重复需要人工完成的设计工作交由构造程序来完成，提升了设计效率。立面构件单元再基于线框架单元或网格框架单元生成的框架数据生成立面构件，因为建筑的外围护结构是基于若干立面构件组成的，所以本发明的最终目的是通过输出立面构件来对外围护结构进行参数化设计，显示单元对输出的立面构件进行显示，存储单元对本平台的数据进行存储。本平台作为外围护体系的参数化设计平台，提升了参数化设计平台的设计效率和设计内容的复用率。
优选的，所述运行条件包括：所述外围护体系构造程序的分类方法、接口标准、命名方式、归档要求和维护升级方法。其中，该运行条件的目的是为了可以管理外围护体系的各类程序，程序的分类方法、接口标准、命名方式、归档要求和维护升级方法则是该运行条件的具体内容。
优选的，所述显示单元具体用于对所述立面构件按照材质和类型进行分类显示。其中，对立面构件按照材质和类型进行分类显示是为了便于立面构件的输出结果能按图层进行归类。
优选的，所述控制曲线或曲面单元具体用于：利用预设工具对建筑形体进行建模得到基础曲线/曲面几何数据，基于所述基础曲线/曲面几何数据获取所述初始数据。其中，框架单元的输入条件是建立在建筑形体确定了的前序工作基础上的，而框架单元又是对控制曲线/曲面单元的初始数据进行处理，因此需要通过预设工具对建筑形体进行建模得到基础曲线/曲面数据，基于该基础曲线/曲面数据获得初始数据。
优选的，所述第一输出数据为垂直于曲线的平面的集合；所述第二输出数据由点的集合和向量的集合组成。
其中，线框架描述的是基于一条线向外发散的空间特性。由于曲线是连续点的集合，每个点都存在一个垂直于该曲线的平面，我们可以将线框架描述为一条曲线上垂直于该线条的平面的集合。这里的平面集可以是离散的数据集，而不需要包含曲线上的所有平面。这是因为外围护体系构件也是一个个离散单元，而不是一个连续整体，平面集的取值只需要跟构件数量匹配即可。因此，线框架的数据标准即是一组描述一条曲线上连续排布的平面的数据集。网格框架描述的是基于某个曲面搭建的网格空间，这些网格空间在曲面上是具有边界性的，但是在垂直于曲面的方向上是可以无线延伸的。为了描述清楚网格框架之间的边界关系，我们将网格相邻两点及其法线向量所形成的控制面作为相邻面框架之间的分割边界。因此，单个网格框架的数集标准是由该网格的所有顶点的点集以及这些顶点在曲面上的法线向量集两类数据共同组成的。每个网格框架的数据通过二级数据结构{0；0}的方式进行分组，从而与其他网格框架数据区分。同时，网格的数据排列也需要具有顺时针或逆时针排布的连续性，且点集与向量集的数据对位关系一一对应。这样的数据排列关系方便设计师通过转移或者翻转数据项位来调节立面构件的方位。由于网格框架存在着3点网格框架、4点网格框架等多种框架类型，我们在描述这些网格框架时候的数据标准也需要有所区分，比如“3点集(3Points)和3向量集(3Vectors)”、“4点集(4Points)和4向量集(4Vectors)”等。
优选的，所述平台还包括参数控制单元，所述参数控制单元设置在所述立面构件单元的输入端并用于生成控制所述立面构件尺寸的参数。
其中，构件单元的输入内容除了相应的框架数据外，还会增加一些其他类型的输入条件，作为可调节参数，例如“四点生成波浪构件”，除了要求输入4点集和4向量集的框架数据外，还要求输入控制形体的开合参数、拱起参数和一些结构尺寸，这些可调节参数都通过参数控制单元来生成。
优选的，所述平台还包括干扰单元，所述干扰单元用于通过预设逻辑信息对外部条件进行反馈来控制所述立面构件的尺寸。
其中，干扰单元通过预设的逻辑信息对外部条件进行反馈来影响立面构件的形态，外部条件的类型很多，不仅可以通过距离去影响立面构件的生成，也可以通过日照和风速等其他影响因素去影响立面构件，通过干扰单元可以使建筑立面构件在生成的过程中更有科学性和美学性。
优选的，所述平台还包括辅助单元，所述辅助单元包括用于对所述线框架单元和所述网络框架单元的数据进行编辑的模块和用于对所述立面构件单元进行开发和迭代的模块。
其中，辅助单元的功能就是方便对数据进行调整、修改，对线框架单元和网络框架单元进行编辑的模块是为了方便对框架数据进行编辑，比如“向量沿平面投影”就是方便向量集的向量全部投射到一个平面上。对立面构件单元进行开发和迭代的模块是为了便于后续编程人员在开发或迭代构件库时使用。
本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本平台作为外围护体系的参数化设计平台，提升了参数化设计平台的设计效率和设计内容的复用率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
图1是本发明中一种应用于外围护体系的参数化设计平台的组成示意图；
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例一
请参考图1，为本发明中一种应用于外围护体系的参数化设计平台的组成示意图，所述平台包括：
管理单元：用于基于外围护体系设计过程中的工作流程参数生成用于管理外围护体系构造程序的运行条件；
程序处理单元：用于基于所述运行条件收录并整理所述外围护体系构造程序；
控制曲线/曲面单元：用于获取初始数据；
线框架单元：用于基于调用所述程序处理单元中第一预设类型的所述外围护体系构造程序，对所述初始数据进行处理得到第一输出数据；
网格框架单元：用于基于调用所述程序处理单元中第二预设类型的所述外围护体系构造程序，对所述初始数据进行处理得到第二输出数据；
立面构件单元：用于基于所述第一输出数据或所述第二输出数据生成立面构件；
存储单元：用于对所述平台的数据进行存储；
显示单元：用于对所述立面构件进行显示。
其中，参数化设计平台(如grasshoper)是一款可视化编程平台，应用广泛，可帮助设计人员完成复杂而繁琐的建模工作，大大扩展设计人员的建模边界，尽管在过去，设计人员针对特定项目已经开发过较多的参数化程序，但是由于归纳标准不统一，无法积累下来形成可复用的数字资产，因此通过对当前参数化设计领域的案例进行收集与归纳并结合外围护体系参数化设计的工作流程，生成包含外围护体系构造程序的分类方法、接口标准、命名方式、归档要求和维护升级方法，从而统一外围护体系构造程序的归纳标准，提高程序的可复用率。
其中，在进行参数化设计时，可通过日照和风速等外界条件对立面构件造成影响而用到的程序，将相关程序归类为干扰程序。为方便对框架数据进行编辑的程序和对立面构件单元开发或迭代时用到的程序，将相关程序归类为辅助程序。
其中，初始数据可以为相关线(如直线和曲线)或者面(如平面和曲面)等其他几何数据，可根据实际需求进行选择，本发明不做具体限定。
其中，用户通过选择程序处理单元中相应的第一预设类型的构造程序并应用到线框架单元中实现对该初始数据进行处理得到第一输出数据。用户通过选择程序处理单元中相应的第二预设类型的构造程序并应用到网络框架单元中实现对初始数据进行处理得到第二输出数据，线框架单元调用第一预设类型的构造程序或网络框架单元调用第二预设类型的构造程序的目的都是通过输入简单且易于理解的几何元素通过相应的程序进行处理后生成对应的复杂的框架数据，将大量重复需要人工完成的设计工作交由构造程序来完成，提升了设计效率。
其中，存储单元对数据进行存储可以采用内嵌模式将数据保存在本地内嵌的derby数据库中或者采用本地模式将数据保存在本地独立的数据库(一般为mysql)等其他方式，对于数据具体存储方式可根据实际需求进行调整，本发明不做具体限定。
其中，所述显示单元具体用于对所述立面构件按照材质和类型进行分类显示。对立面构件按照材质和类型进行分类显示是为了便于立面构件的输出结果能按图层进行归类。不仅看起来更加美观、一目了然，而且归类以后也便于后续进行编辑和修改，对于具体的材质和类型可根据实际需求进行调整，本发明不做具体限定。
其中，所述控制曲线或曲面单元具体用于：利用预设工具对建筑形体进行建模得到基础曲线/曲面几何数据，基于所述基础曲线/曲面几何数据获取所述初始数据。框架单元的输入条件是建立在建筑形体确定了的前序工作基础上的，即需要通过预设工具(如rhino)对需要建模的建筑形体进行建模得到基础曲线/曲面数据，控制曲线/曲面单元再基于该基础曲线/曲面数据获取初始数据作为框架单元的输入数据。
其中，线框架描述的是基于一条线向外发散的空间特性。由于曲线是连续点的集合，每个点都存在一个垂直于该曲线的平面，我们可以将线框架描述为一条曲线上垂直于该线条的平面的集合。这里的平面集可以是离散的数据集，而不需要包含曲线上的所有平面。这是因为外围护体系构件也是一个个离散单元，而不是一个连续整体，平面集的取值只需要跟构件数量匹配即可。因此，线框架的数据标准即是一组描述一条曲线上连续排布的平面的数据集。网格框架描述的是基于某个曲面搭建的网格空间，这些网格空间在曲面上是具有边界性的，但是在垂直于曲面的方向上是可以无线延伸的。为了描述清楚网格框架之间的边界关系，我们将网格相邻两点及其法线向量所形成的控制面作为相邻面框架之间的分割边界。因此，单个网格框架的数集标准是由该网格的所有顶点的点集以及这些顶点在曲面上的法线向量集两类数据共同组成的。每个网格框架的数据通过二级数据结构{0；0}的方式进行分组，从而与其他网格框架数据区分。同时，网格的数据排列也需要具有顺时针或逆时针排布的连续性，且点集与向量集的数据对位关系一一对应。这样的数据排列关系方便设计师通过转移或者翻转数据项位来调节立面构件的方位。由于网格框架存在着3点网格框架、4点网格框架等多种框架类型，我们在描述这些网格框架时候的数据标准也需要有所区分，比如“3点集(3Points)和3向量集(3Vectors)”、“4点集(4Points)和4向量集(4Vectors)”等。
其中，所述平台还包括参数控制单元，所述参数控制单元设置在所述立面构件单元的输入端并用于生成控制所述立面构件尺寸的参数。参数控制单元设置在立面构件单元的输入端，用以控制立面构件形态变化的参数，其输入数据可以是数值或者区间，比如“4点生成波浪构件”，除了要求输入4点集和4向量集的框架数据外，还要求输入控制形体的开合参数、拱起参数和一些结构尺寸。
其中，所述平台还包括干扰单元，所述干扰单元用于通过预设逻辑信息对外部条件进行反馈来控制所述立面构件的尺寸。干扰是通过某种逻辑回应外部输入影响而形成的反馈数据，干扰的类型很多，不仅可以通过距离去影响立面构件单元，也可以通过图形、日照和风速等其他外部条件去影响立面构件单元，通过干扰单元可以使建筑立面在生成的过程中更有科学性和美学性。因为干扰单元是针对立面构件单元立面构件进行影响，由于不同框架下的立面构件类型不一样，数据组织不一样，因此需针对不同的框架开发不同的干扰算法，并分类归纳。同时为了确保接口标准一致，干扰单元的输出数据也需要相应调整区间。
其中，所述平台还包括辅助单元，所述辅助单元包括用于对所述线框架单元和所述网络框架单元的数据进行编辑的模块和用于对所述立面构件单元进行开发和迭代的模块。辅助单元就是方便对数据进行调整和修改，第一类就是方便对框架数据进行编辑，比如“向量沿平面投影”就是方便向量集的向量全部投射到一个平面上，在设计曲面复杂的多楼层建筑时尝尝会需要，第二类就是归纳在进行构件单元开发时用到的常用算法，以便后续在对立面构件单元进行开发或迭代时使用。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种应用于外围护体系的参数化设计平台，其特征在于，所述平台包括：
管理单元：用于基于外围护体系设计过程中的工作流程参数生成用于管理外围护体系构造程序的运行条件；
程序处理单元：用于基于所述运行条件收录并整理所述外围护体系构造程序；
控制曲线或曲面单元：用于获取初始数据；
线框架单元：用于基于调用所述程序处理单元中第一预设类型的所述外围护体系构造程序，对所述初始数据进行处理得到第一输出数据；
网格框架单元：用于基于调用所述程序处理单元中第二预设类型的所述外围护体系构造程序，对所述初始数据进行处理得到第二输出数据；
立面构件单元：用于基于所述第一输出数据或所述第二输出数据生成立面构件；
存储单元：用于对所述平台的数据进行存储；
显示单元：用于对所述立面构件进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种应用于外围护体系的参数化设计平台，其特征在于，所述运行条件包括：所述外围护体系构造程序的分类方法、接口标准、命名方式、归档要求和维护升级方法。
3.根据权利要求1所述的一种应用于外围护体系的参数化设计平台，其特征在于，所述显示单元具体用于对所述立面构件按照材质和类型进行分类显示。
4.根据权利要求1所述的一种应用于外围护体系的参数化设计平台，其特征在于，所述控制曲线或曲面单元具体用于：利用预设工具对建筑形体进行建模得到基础曲线或曲面几何数据，基于所述基础曲线或曲面几何数据获取所述初始数据。
5.根据权利要求1所述的一种应用于外围护体系的参数化设计平台，其特征在于，所述第一输出数据为垂直于曲线的平面的集合；所述第二输出数据由点的集合和向量的集合组成。
6.根据权利要求1所述的一种应用于外围护体系的参数化设计平台，其特征在于，所述平台还包括参数控制单元，所述参数控制单元设置在所述立面构件单元的输入端并用于生成控制所述立面构件尺寸的参数。
7.根据权利要求1所述的一种应用于外围护体系的参数化设计平台，其特征在于，所述平台还包括干扰单元，所述干扰单元用于通过预设逻辑信息对外部条件进行反馈来控制所述立面构件的尺寸。
8.根据权利要求1所述的一种应用于外围护体系的参数化设计平台，其特征在于，所述平台还包括辅助单元，所述辅助单元包括用于对所述线框架单元和所述网格框架单元的数据进行编辑的模块和用于对所述立面构件单元进行开发和迭代的模块。
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