索膜結構的信息化模型設計方法
2023-11-11 19:40:07 2
索膜結構的信息化模型設計方法
【專利摘要】本發明提供了一種索膜結構的信息化模型設計方法，包括：步驟102，根據所述索膜結構中所有構件以及各局部節點構造對應的參數信息和所有構件之間的主從關係，在三維空間中構建三維模型；步驟104，在所述所有構件中的主要構件對應的參數信息發生變化時，根據所述主要構件變化後的參數信息和預設的函數關係確定所述所有構件中其他從屬構件對應的變化後的參數信息，以得到變化後的三維模型。通過上述方法，可以在現有條件不甚完備的情況下在某一類建築中實現BIM的先進理念，了解各構件的變化情況，確定構件的實際加工尺寸，以便繪製施工建造圖紙，提高生產和管理的效率。
【專利說明】索膜結構的信息化模型設計方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及建築設計【技術領域】，具體而言，涉及一種索膜結構的信息化模型設計 方法。
【背景技術】
[0002] 索膜結構是從上世紀九十年代開始在我國興起的新型建築形式，它以輕質高強的 薄膜為主要的建築材料，結合張拉索和鋼骨架構成變化豐富的幾何造型。到目前已發展了 20多年，建成了一大批有世界影響的大型建築，如鳥巢和水立方以及全國十幾座能容納幾 萬人的大型體育場館，可以說從設計方法到施工安裝都達到相當成熟的階段，積累了很多 經驗。即便是目前公認代表這個行業最高技術水平的索穹頂膜結構也被中國公司依靠自己 的技術獨立建成了。但從另一方面看，這個行業還存在著一些明顯的不足，整個行業的設計 理念和工具、施工管理和企業對一個項目從投標到工程交付的全過程運作，所採用的方法 還是上個世紀的傳統的建築業的方法--即更多依靠人力的分工協作，也就難以避免其固 有的弊端--即難以建立起高效精確規範的運作流程。
[0003] 在這方面國際建築界在七八年前興起的全新的設計方法簡稱BM(Building Information Modeling,建築信息模型）設計管理方法正是克服以往弊端的下一代建築業 的設計管理體系。這種方法是計算機技術高速發展的產物，該方法簡單的說首先是在特定 的軟體平臺上建立整個建築的精確的三維模型，模型中的構件除了包含幾何信息還可以包 含力學信息、施工順序信息、材料信息、生產廠家信息等幾乎所有建築信息，以此模型為基 礎，以前需要手工繪製的平面、立面和剖面圖可以由軟體根據模型的幾何信息自動生成，並 完成碰撞檢查和各專業協同設計所需要的信息交流，引入時間作為第四維度以控制施工進 度管理信息，引入成本信息作為第五維度處理建築概算預算結果的變化對設計和施工的反 饋影響。
[0004] 這套體系理念非常先進，但該方法直到目前還很不完善，且規模過於龐大，至今並 沒有完全取代傳統的設計方法，要想在整個建築界推廣普及開來還有很多工作要做，比如 目前還沒有一個軟體平臺的成熟度能適應各類建築物中各專業分工的協同工作的需求，t匕 如芬蘭的Tekla平臺和美國的Revit平臺，前者擅長鋼結構詳圖設計，後者擅長建築學專業 設計。其根本原因就是對於千變萬化的各類建築物要想建立精確的三維模型在很多時候是 很困難的，其困難度甚至超過使用該方法代來的方便度。所以BIM設計方法目前多用於形 態規則的傳統建築。因此，能否在現有條件不甚完備的情況下在某一類建築中實現BIM的 先進理念，提高生產和管理的效率，成為目前亟待解決的問題。
【發明內容】
[0005] 為了解決上述問題，本發明提供了一種索膜結構的信息化模型設計方法，包括：步 驟102,根據所述索膜結構中所有構件以及各局部節點構造對應的參數信息和所有構件之 間的主從關係，在三維空間中構建三維模型；步驟104,在所述所有構件中的主要構件對應 的參數信息發生變化時，根據所述主要構件變化後的參數信息和預設的函數關係確定所述 所有構件中其他從屬構件對應的變化後的參數信息，以得到變化後的三維模型。
[0006] 在該技術方案中，索膜結構區別於傳統建築的最大特點是其建築表面大多為自由 曲面，曲面邊界為不規則空間曲線，構件往往不是橫平堅直而是在三維空間任意交織組合 的。在三維空間對膜結構所有構件的三維實體的精確建模，並在構件之間建立從屬關係， 使得從構件的尺寸和空間位置隨主構件的尺寸和空間位置的改變而按照預設的函數關係 自動改變，從而達到設計的自動化和精確化，以便繪製施工建造圖紙，提高生產和管理的效 率。
[0007] 在上述技術方案中，優選地，所述所有構件包括膜構件、索構件、梁構件和杆構件， 其中，所述梁構件包括直線梁構件和曲線梁構件。
[0008] 在上述技術方案中，優選地，所述步驟102包括：根據所述杆構件對應的參數信息 在所述三維空間中構建杆構件，根據所述梁構件對應的參數信息構建梁構件，根據所述梁 構件對應的參數信息構建索構件，根據所述梁構件對應的參數信息和所述索結構對應的參 數信息構建膜構件。
[0009] 現在BIM的設計思路為：按照面向對象的軟體編程思想先從整體上將膜結構看成 由梁組成的骨架，然後梁和梁之間通過索連接起來，索是屬於一根梁或兩根梁的，膜在索和 梁之間或梁和梁之間構成曲面，所以膜是屬於梁或索的。
[0010] 在該技術方案中，按照現在的設計思路，首先在三維空間中精確定位的是梁 實體構件包括直線梁和空間曲線梁，其次應用梁的插件參數化構建空間曲線索構件，之所 以用梁的插件來構造而不是單獨創建索構件，是因為這樣索及其附件的尺寸和空間位置可 以隨著梁的位置和構件尺寸的變化而自動改變，最後應用梁的插件和索的插件參數化創建 膜曲面。由此可見建築製圖的過程逐漸演化為軟體編程構建的過程，其中各種構件由參數 化的插件建造，構件的關係由面向對象的軟體對象之間的關係決定。
[0011] 在上述技術方案中，優選地，在索膜結構力學分析階段，按照有限元的分析方法， 把所述所有構件離散為相互關聯的結構單元，包括膜單元、索單元、梁單元和杆單元。
[0012] 在上述技術方案中，優選地，所述步驟102包括：生成與所述杆單元對應的第一節 點數組；在構建所述杆構件時，根據每個所述杆單元生成一個兩點杆構件。
[0013] 在上述技術方案中，優選地，所述步驟102包括：在構建所述索構件時，生成與所 述索單元對應的第二節點數組，在所述第二節點數組中與所述梁單元和杆單元相連的節點 以及有約束的節點構成所述索構件的第一起始端點數組，其中，是起始點的節點在第一起 始端點數組中設置為真，否則，設置為假，構建所述索單元的第一節點關聯二維矩陣，其中， 在兩個節點之間有索單元時，用1表示，在兩個節點之間沒有索單元時，用〇表示，構建第四 數組記錄在每個索節點上連接的索單元個數，在所述索單元的個數大於2時，修正所述第 一起始端點數組中對應的元素為真，從所述第一起始端點數組中元素為真的點開始在所述 第一節點關聯二維矩陣的列中搜索首尾相連的索構件中的索單元節點，直到遇到所述第一 起始端點數組中另一個元素為真的節點為止。
[0014] 在上述技術方案中，優選地，所述步驟102包括：在構建所述梁構件時，生成與所 述梁單元對應的第三節點數組；在所述第三節點數組中與所述索單元和杆單元相連的節點 以及有約束的節點構成所述梁構件的第二起始端點數組，其中，是起始點的節點在所述第 二起始端點數組中設置為真，否則，設置為假，構建所述梁單元的第二節點關聯二維矩陣， 其中，在兩個節點之間有梁單元時，用1表示，在兩個節點之間沒有梁單元時，用0表示，構 建第五數組記錄在每個索節點上連接的梁單元個數，在所述梁單元的個數大於2時，修正 所述第二起始端點數組中對應的元素為真，從所述第二起始端點數組中元素為真的點開始 在所述第二節點關聯二維矩陣的列中搜索首尾相連的索構件中的索單元節點，直到遇到所 述第二起始端點數組中另一個元素為真的節點為止。
[0015] 在上述技術方案中，優選地，根據所述梁構件對應的參數信息構建索構件包括：根 據所述梁構件對應的參數信息構建索頭、耳板和索的長度調節裝置，其過程包括：在所述三 維模型中任意選擇兩個構件和構件上兩個的插入點；分別以被選中的兩個構件創建兩個局 部坐標系；計算插入點至所述構件起點的距離，並將所述距離作為調整插入位置的參數； 根據兩個插入點的連線，與被選中的所述兩個構件的空間關係計算要生成的節點耳板繞構 件X軸旋轉的角度，使得節點耳板本身處於被焊接構件的主平面內，兩個耳板孔的中心連 線與兩個插入點的連線重合，且兩個耳板分別處於所述兩個構件相對的一側；分別在所述 兩個構件表面創建耳板，計算耳板的最大長度和寬度，創建耳板左右兩塊護板；分別在兩個 耳板的平面內創建索頭，並切割索頭以插入耳板；創建銷栓，以連接耳板和索頭；沿兩個插 入點方向創建直線索並截斷，並在索的截斷處創建索的長度調節裝置。
[0016] 在上述技術方案中，優選地，所述步驟102還包括：創建任意轉折的曲線梁上的連 續的膜節點連接組件，其中，所述創建任意轉折的曲線梁上的連續的膜節點連接組件包括： 在三維模型中選擇一個構件，以選中的構件創建局部坐標系；創建多段節點底板、多段繩 邊、多段繩邊固定卡具、螺栓陣列固定卡具於底板以及肋板陣列，並焊接於底板和所述選中 的構件，沿選中的構件的X軸調整螺栓陣列的起點和終點偏移量、螺栓間距以及螺栓種類； 旋轉節點，包括節點繞插入點旋轉，節點繞構件X軸旋轉，以及節點沿構件左右翻轉；選中 的構件切割肋板陣列。
[0017] 在上述技術方案中，優選地，所述索構件包括直線索和曲線索，所述步驟102還包 括：創建空間任意轉折的曲線索上的連續的膜節點連接組件，其中，所述創建空間任意轉折 的曲線索上的連續的膜節點連接組件，具體包括：在所述三維模型中選擇一根索；以選中 的索創建局部坐標系；創建多段夾膜卡具、多段繩邊、創建U型套箍連接索和卡具、創建連 接件、創建螺栓陣列固定U型套箍於連接件；沿所述選中的索的X軸調整螺栓陣列的起點和 終點偏移量、螺栓間距和螺栓種類；旋轉節點，包括節點繞索X軸旋轉，節點沿索左右翻轉， 以及索左右交叉布置節點。
[0018] 在該技術方案中，可以在Tekla三維建模平臺上應用插件參數化創建空間任意轉 折的曲線梁上的連續的膜節點連接組件，解決了現有技術中空間角度複雜以及節點連接組 件空間幾何位置相容平滑過渡的難題，使建模的複雜度降低。
[0019] 通過上述技術方案，可以在現有條件不甚完備的情況下在某一類建築中實現BM 的先進理念，了解各構件的變化情況，確定構件的實際加工尺寸，以便繪製施工建造圖紙， 提高生產和管理的效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1是根據本發明的實施例的索膜結構的信息化模型設計方法的流程圖；
[0021] 圖2是BIM設計中膜結構構件從屬關係的示意圖；
[0022] 圖3A是根據本發明的一個實施例的有限元模型的示意圖；
[0023] 圖3B是圖3A中的有限元模型相應的構建模型的示意圖；
[0024] 圖3C是圖3A中建模過程中的CreatePiecesAuto 函數的工作流程活動圖；
[0025] 圖4A是根據本發明的一個實施例的索膜結構三維建模中 OnBnClickedBtnTransferteklamodel 函數的工作流程圖。
[0026] 圖4B是圖4A中的索膜結構三維建模中有限元找形計算前的初始形狀；
[0027] 圖4C是圖4B中的有限元找形計算後的形狀；
[0028] 圖4D是圖4A中的索膜結構三維建模中第一步結束後導入Tekla平臺的構件；
[0029] 圖4E是圖4A中的索膜結構三維建模中第二步結束後導入Tekla平臺的構件；
[0030] 圖4F是圖4A中的索膜結構三維建模中第三步開始時幾何不相容的膜邊界；
[0031] 圖4G是圖4A中的索膜結構三維建模中第三步結束時經過調整的幾何相容的膜邊 界；
[0032] 圖4H是圖4A中的索膜結構三維建模中將有限元模型導入三維建模平臺的操作界 面；
[0033] 圖5A是根據本發明的一個實施例的索膜結構三維建模中TurnbuckleCableRun 函數的工作流程圖；
[0034] 圖5B至圖?是圖5A中的索膜結構三維建模中可調長度鎖建模插件的操作界面；
[0035] 圖5E是圖5A中的索膜結構三維建模中的索部件及端部節點的示意圖；
[0036] 圖5F是圖5E中索部件及端部節點的近景示意圖；
[0037] 圖6A是根據本發明的一個實施例的索膜結構三維建模中 MemFixedClampRopeRunO函數的工作流程圖；
[0038] 圖6B至圖6D是圖6A中的索膜結構三維建模中鋁合金卡具壓繩邊固定膜邊界建 模插件的操作界面；
[0039] 圖6E是圖6A中的索膜結構三維建模中的梁部件及鋁合金卡具壓繩邊固定膜邊界 節點的示意圖；
[0040] 圖6F是圖6E中梁部件及鋁合金卡具壓繩邊固定膜邊界節點的近景示意圖；
[0041] 圖7A是根據本發明的一個實施例的索膜結構三維建模中 CableUShapeClampRunO函數的工作流程圖；
[0042] 圖7B至圖7D是圖7A中的索膜結構三維建模中U型卡鋁合金卡具索邊界建模插 件的操作界面；
[0043] 圖7E是圖7A中的索膜結構三維建模中的索構件及U型卡鋁合金卡具索邊界節點 的不意圖；
[0044] 圖7F是圖7E中索構件及U型卡錯合金卡具索邊界節點的近景示意圖；
[0045] 圖8A是根據本發明的一個實施例的索膜結構三維建模中MoveMembraneNodes 函數的工作流程圖；
[0046] 圖8B是圖8A中的索膜結構三維建模中的移動膜邊界點到梁和索的節點板後結構 的仰視圖；
[0047] 圖8C是在索邊界上加蓋膜蓋口後結構最終完成圖；
[0048] 圖9A是根據本發明的一個實施例的可調長度索支撐節點強度驗算的操作界面； [0049] 圖9B是根據本發明的一個實施例的鋁合金卡具壓繩邊固定膜邊界節點強度驗算 的操作界面。
【具體實施方式】
[0050] 為了能夠更清楚地理解本發明的上述目的、特徵和優點，下面結合附圖和具體實 施方式對本發明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請的實施 例及實施例中的特徵可以相互組合。
[0051] 在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是，本發明還可 以採用其他不同於在此描述的其他方式來實施，因此，本發明的保護範圍並不受下面公開 的具體實施例的限制。
[0052] 圖1是根據本發明的實施例的索膜結構設計方法的流程圖。
[0053] 如圖1所示，本發明的實施例的索膜結構設計方法包括：
[0054] 步驟102,根據索膜結構中所有構件以及各局部節點構造對應的參數信息和所有 構件之間的主從關係，在三維空間中構建三維模型。
[0055] 步驟104,在所有構件中的主要構件對應的參數信息發生變化時，根據主要構件變 化後的參數信息和預設的函數關係確定所有構件中其他從屬構件對應的變化後的參數信 息，以得到變化後的三維模型。
[0056] 在該技術方案中，索膜結構區別於傳統建築的最大特點是其建築表面大多為自由 曲面，曲面邊界為不規則空間曲線，構件往往不是橫平堅直而是在三維空間任意交織組合 的。在三維空間對膜結構所有構件的三維實體的精確建模，並在構件之間建立從屬關係， 使得從構件的尺寸和空間位置隨主構件的尺寸和空間位置的改變而按照預設的函數關係 自動改變，從而達到設計的自動化和精確化，以便繪製施工建造圖紙，提高生產和管理的效 率。
[0057] 在上述技術方案中，優選地，所有構件包括膜構件、索構件、梁構件和杆構件，其 中，梁構件包括直線梁構件和曲線梁構件。
[0058] 在上述技術方案中，優選地，步驟102包括：根據杆構件對應的參數信息在三維空 間中構建杆構件，根據梁構件對應的參數信息構建梁構件，根據梁構件對應的參數信息構 建索構件，根據梁構件對應的參數信息和索結構對應的參數信息構建膜構件。
[0059] 現在的設計思路為：按照面向對象的軟體編程思想先從整體上將膜結構看成 由梁組成的骨架，然後梁和梁之間通過索連接起來，索是屬於一根梁或兩根梁的，膜在索和 梁之間或梁和梁之間構成曲面，所以膜是屬於梁或索的。
[0060] 在該技術方案中，按照現在的設計思路，首先在三維空間中精確定位的是梁 實體構件包括直線梁和空間曲線梁，其次應用梁的插件參數化構建空間曲線索構件，之所 以用梁的插件來構造而不是單獨創建索構件，是因為這樣索及其附件的尺寸和空間位置可 以隨著梁的位置和構件尺寸的變化而自動改變，最後應用梁的插件和索的插件參數化創建 膜曲面。由此可見建築製圖的過程逐漸演化為軟體編程構建的過程，其中各種構件由參數 化的插件建造，構件的關係由面向對象的軟體對象之間的關係決定。
[0061] 在上述技術方案中，優選地，在索膜結構力學分析階段，按照有限元的分析方法， 把所有構件離散為相互關聯的結構單元，包括膜單元、索單元、梁單元和杆單元。
[0062] 在上述技術方案中，優選地，步驟102包括：生成與杆單元對應的第一節點數組； 在構建杆構件時，根據每個杆單元生成一個兩點杆構件。
[0063] 在上述技術方案中，優選地，步驟102包括：在構建索構件時，生成與索單元對應 的第二節點數組，在第二節點數組中與梁單元和杆單元相連的節點以及有約束的節點構成 索構件的第一起始端點數組，其中，是起始點的節點在第一起始端點數組中設置為真，否 貝1J，設置為假，構建索單元的第一節點關聯二維矩陣，其中，在兩個節點之間有索單元時，用 1表示，在兩個節點之間沒有索單元時，用0表示，構建第四數組記錄在每個索節點上連接 的索單元個數，在索單元的個數大於2時，修正第一起始端點數組中對應的元素為真，從第 一起始端點數組中元素為真的點開始在第一節點關聯二維矩陣的列中搜索首尾相連的索 構件中的索單元節點，直到遇到第一起始端點數組中另一個元素為真的節點為止。
[0064] 在上述技術方案中，優選地，步驟102包括：在構建梁構件時，生成與梁單元對應 的第三節點數組；在第三節點數組中與索單元和杆單元相連的節點以及有約束的節點構 成梁構件的第二起始端點數組，其中，是起始點的節點在第二起始端點數組中設置為真，否 貝1J，設置為假，構建梁單元的第二節點關聯二維矩陣，其中，在兩個節點之間有梁單元時，用 1表示，在兩個節點之間沒有梁單元時，用0表示，構建第五數組記錄在每個索節點上連接 的梁單元個數，在梁單元的個數大於2時，修正第二起始端點數組中對應的元素為真，從第 二起始端點數組中元素為真的點開始在第二節點關聯二維矩陣的列中搜索首尾相連的索 構件中的索單元節點，直到遇到第二起始端點數組中另一個元素為真的節點為止。
[0065] 在上述技術方案中，優選地，根據梁構件對應的參數信息構建索構件包括：根據梁 構件對應的參數信息構建索頭、耳板和索的長度調節裝置，其過程包括：在三維模型中任意 選擇兩個構件和構件上兩個的插入點；分別以被選中的兩個構件創建兩個局部坐標系；計 算插入點至構件起點的距離，並將距離作為調整插入位置的參數；根據兩個插入點的連線， 與被選中的兩個構件的空間關係計算要生成的節點耳板繞構件X軸旋轉的角度，使得節點 耳板本身處於被焊接構件的主平面內，兩個耳板孔的中心連線與兩個插入點的連線重合， 且兩個耳板分別處於兩個構件相對的一側；分別在兩個構件表面創建耳板，計算耳板的最 大長度和寬度，創建耳板左右兩塊護板；分別在兩個耳板的平面內創建索頭，並切割索頭以 插入耳板；創建銷栓，以連接耳板和索頭；沿兩個插入點方向創建直線索並截斷，並在索的 截斷處創建索的長度調節裝置。
[0066] 在上述技術方案中，優選地，步驟102還包括：創建任意轉折的曲線梁上的連續的 膜節點連接組件，其中，創建任意轉折的曲線梁上的連續的膜節點連接組件包括：在三維模 型中選擇一個構件，以選中的構件創建局部坐標系；創建多段節點底板、多段繩邊、多段繩 邊固定卡具、螺栓陣列固定卡具於底板以及肋板陣列，並焊接於底板和選中的構件，沿選中 的構件的X軸調整螺栓陣列的起點和終點偏移量、螺栓間距以及螺栓種類；旋轉節點，包括 節點繞插入點旋轉，節點繞構件X軸旋轉，以及節點沿構件左右翻轉；選中的構件切割肋板 陣列。
[0067] 在上述技術方案中，優選地，索構件包括直線索和曲線索，步驟102還包括：創建 空間任意轉折的曲線索上的連續的膜節點連接組件，其中，創建空間任意轉折的曲線索上 的連續的膜節點連接組件，具體包括：在三維模型中選擇一根索；以選中的索創建局部坐 標系；創建多段夾膜卡具、多段繩邊、創建U型套箍連接索和卡具、創建連接件、創建螺栓陣 列固定U型套箍於連接件；沿選中的索的X軸調整螺栓陣列的起點和終點偏移量、螺栓間距 和螺栓種類；旋轉節點，包括節點繞索X軸旋轉，節點沿索左右翻轉，以及索左右交叉布置 節點。
[0068] 在該技術方案中，可以在Tekla三維建模平臺上應用插件參數化創建空間任意轉 折的曲線梁上的連續的膜節點連接組件，解決了現有技術中空間角度複雜以及節點連接組 件空間幾何位置相容平滑過渡的難題，使建模的複雜度降低。
[0069] 圖2是BIM設計中膜結構構件從屬關係的示意圖。
[0070] 在索膜結構力學分析階段，按照有限元的分析方法，把所有構件都離散為相互關 聯的很小的結構單元（包括膜、梁、索、杆單元），以方便計算各單元的內力變化情況，最後 確定構件的實際加工尺寸，繪製施工建造圖紙。以前的設計方法是在各個局部把構件之間 的聯繫關係用平面、立面、剖面圖的方式表示清楚，至於整體關係是用一些總圖簡略說明。
[0071] 如圖2所示，BIM設計中膜結構構件從屬關係與以前的設計方法正相反，按照面向 對象的軟體編程思想先從整體上將膜結構看成由梁組成的骨架，然後梁和梁之間通過索連 接起來，索是屬於一根梁或兩根梁的，膜在索和梁之間或梁和梁之間構成曲面，所以膜是屬 於梁或索的。
[0072] 按照以上所述的邏輯關係，首先在三維空間中精確定位的是梁實體構件包括直線 梁和空間曲線梁，其次應用梁的插件參數化構建空間曲線索構件，之所以用梁的插件來構 造而不是單獨創建索構件，是因為這樣索及其附件的尺寸和空間位置可以隨著梁的位置和 構件尺寸的變化而自動改變，最後應用梁的插件和索的插件參數化創建膜曲面。由此可見 建築製圖的過程逐漸演化為軟體編程構建的過程，其中各種構件由參數化的插件建造，構 件的關係由面向對象的軟體對象之間的關係決定。因此，可以在三維空間對膜結構所有構 件的三維實體的精確建模，並在構件之間建立從屬關係，使得從構件的尺寸和空間位置隨 主構件的尺寸和空間位置的改變而按照預設的函數關係自動改變，從而達到設計的自動化 和精確化。
[0073] 圖3A是根據本發明的一個實施例的有限元模型的示意圖；圖3B是圖3A中的有限 元模型相應的構建模型的示意圖。
[0074] 如圖3A和圖3B所示，將有限元模型中離散的成千上萬個梁、索、杆單元，自動合併 成真實物理模型中的梁、索和杆構件，並記錄下這根構件的幾何信息和材料信息是決定三 維建模設計方法的效率高低的關鍵。
[0075] 圖3C是圖3A中建模過程中的CreatePiecesAuto 函數的工作流程圖。
[0076] 如圖3C所示，提供了一種算法，使用CreatePiecesAuto 函數，在程序中實現建 模，下面以索構件為例進行描述，具體步驟如下：
[0077] (1)分別生成與梁單元、索單元和杆單元相連接的節點數組，BeamNodelds、 CableNodelds、StrutNodelds。
[0078] (2)在CableNodelds中與梁單元和杆單元相連的節點以及有約束的節點構成索 構件起始端點數組NodesIsCableEnd，構件起始點的節點在NodesIsCableEnd中設為True， 只是構件中間節點的在NodesIsCableEnd中設為False。
[0079] (3)構建索單元節點關聯二維矩陣CableNodesRelation。
[0080] (4)CableNodesRelation中的i行j列項等於1表示i節點與j節點之間有索單 元，若沒有索單元則等於〇。
[0081] (5)構建數組CableNodesRelNum,記錄在一個索節點上連接幾個索單元。
[0082] (6)當CableNodesRelNum中兀素大於2時修正索構件端點數組NodesIsCableEnd 對應節點的值為True。
[0083] (7)從端點數組NodesIsCableEnd中元素為True的點開始在矩陣 CableNodesRelation的列中搜索首尾相連的索構件中的索單元節點，直到遇到 NodesIsCableEnd中另一個兀素為True的節點。
[0084] (8)使用過的索單元在數組CableNodesRelNum的記錄中減1。
[0085] (9)使用過的索單元在矩陣CableNodesRelation對應項中設為0。
[0086] (10)循環運行步驟（7)、（8)、（9)以繼續下一個索構件的生成，直到矩陣 CableNodesRelation 所有項都為 0。
[0087] (11)利用構件所包含單元的屬性設置索、梁、杆構件的顏色、圖層和材料屬性。
[0088] 圖4A示出了根據本發明的一個實施例的索膜結構三維建模中 OnBnClickedBtnTransferteklamodel 函數的工作流程圖。
[0089] 索膜結構設計與普通建築結構設計的最大區別在於索膜結構有一個特別的預應 力找形設計階段，在這個階段膜屋面的實際形狀獲得，需要通過在膜和索中引入預應力然 後反覆迭代計算來產生。雖然得到了找形結束後膜的形狀，但周邊支撐結構的位置和幾何 尺寸也因為預應力的作用已經發生了改變，而在實際建造時周邊支撐結構需要按照未引入 預應力時的位置和幾何尺寸來建造。
[0090] 如圖4A所不，膜結構三維建模中OnBnClickedBtnTransferteklamodel函數的工 作流程，包括三步：
[0091] 第一步：有限元找形計算前的初始形狀如圖4B所示，而有限元找形計算後的形狀 如圖4C所示，將找形計算前未變形的梁構件和杆構件導入Tekla三維建模平臺，圖4D示出 了將有限元模型導入三維建模平臺的操作界面，這時的梁和杆構件的位置和長度就是施工 現場初始安裝時的位置和下料長度。此時，導入Tekla平臺的構件正如圖4E所示。
[0092] 第二步：將找形計算後已改變位置和形狀的索構件和膜導入Tekla三維建模平 臺，這時候索的位置和長度基本就是施工現場初始安裝時的位置和下料長度，膜的空間位 置基本就是施工現場初始安裝時的位置，這個模型為下一步創建索頭和節點板的三維模型 以及膜節點板的三維模型提供了空間參考位置。此時，導入Tekla平臺的構件如圖4F所示。
[0093] 第三步：圖4G示出了此時的幾何不相容的膜邊界，在三維建模平臺內調整膜邊界 節點的空間位置和索端點的空間位置使得整個結構所有構件幾何關係協調。在局部節點設 計時移動膜靠近邊界的點，使之與邊界上的梁和索上對應點重合，同理移動索端點位置使 之與在第一步建模中要固定的點重合，這樣整體結構在幾何上就是相容的了。此時，經過調 整的幾何相容的膜邊界如圖4H所示。
[0094] 圖5A示出了根據本發明的一個實施例的索膜結構三維建模中 TurnbuckleCableRun函數的工作流程圖。
[0095] 在Tekla三維建模平臺應用梁的插件參數化創建索頭、耳板、索的長度調節裝置 時，可調長度鎖建模插件的操作界面如圖5B至圖?所示。實際建築中的大的構件數目成 千上萬，小的構造做法繁複多變，尤其象索膜結構這類空間結構，曲面、曲線構件的空間定 位更是複雜。要想將這些東西都按照三維真實尺寸建模，單憑手工一個一個畫上去是不可 能的。為此Tekla三維建模平臺開放了一個二次開發接口 API，允許用戶開發屬於自己本專 業的參數化建模插件，使得建模工作變成調整參數後程序自動創建的自動過程，提高了建 模效率和精度。
[0096] 膜結構建模時經常遇到的一個複雜情況是在空間不共面的兩根構件之間建立一 根可調長度的索，由於涉及複雜的空間角度和長度的計算，以及二十幾個不規則形體的參 數化空間定位，手工建模幾乎不可能，為此，本發明提出了含有二十六個參數的可調長度索 建模插件，且建完索後，若兩根構件尺寸變化，索會自動調整內部尺寸。其方法如圖5A所 示：
[0097] (1)在三維模型中任意選擇兩個構件和構件上兩個的插入點。圖5E和圖5F分別 示出了索部件及端部節點的示意圖和近景。
[0098] (2)分別以兩個選中的構件創建兩個局部坐標系。
[0099] (3)計算插入點至構件起點的距離，並以此作為調整插入位置的參數。
[0100] (4)根據兩個插入點的連線，與兩個被選構件的空間關係計算要生成的節點耳板 繞構件X軸旋轉的角度，使得節點耳板本身處於被焊接構件的主平面內，兩個耳板孔的中 心連線與兩個插入點的連線重合，且兩個耳板分別處於兩個構件相對的一側。
[0101] (5)分別在兩個構件表面創建耳板，計算耳板的最大長度和寬度，創建耳板左右兩 塊護板。
[0102] (6)分別在兩個耳板的平面內創建索頭，並切割索頭以插入耳板。
[0103] (7)創建銷栓，以連接耳板和索頭。
[0104] (8)沿兩個插入點方向創建直線索並截斷，並在索的截斷處創建長度調節裝置。
[0105] 其參數設置如下：
[0106]
[SlruciurcsFicld(MHalffidgc Width'1)] //Half width of bottom edge [SlruciurcsFicldf^ArcSPToEdgcDisl11)] //Distance between start point of Arc wiih boltom edge
[SlruclurcsFicld("ArcRadiusn)] ；v Radius oflhc edge arc
[SiriiclurcsFicld(lfHolcRadiusfi)] // Radius of hole
[SlruciurcsFicldC^RingPlaicWidth")] //The width of Ring plate
[StmclurcsFicld(iiEarPadThickncssH)] //The thickness of car plate
[SlruclurcsFicld(MRingPlatc'rhickncssH)] // The thickness of Ring plate
[StruciurcsFicIdrDistEarToSPPart ln)J //The distance between EarPadl with startpoint of part
[SlmciurcsFicld(nDisiEarToSPPart2tt)] //The distance between EarPad2 with startpoint of part
[StructurcsFicld(!!HcadofCablcThickncss!,)] //The thickness of head of cable
[SirucluresField(MHead0rCableArcRadiusff)] //The Arc Radius of head of cable
[StruclurcsFicld(MHcadofCabicHalffidgcWidlh,')] //The half edge width of head of cable
[StmcturcsFicld(MHcadofCablcArcSPToEdgeDistft)] //The distance of Arc startpoint to edge of head of cable
[SlructuresField(MBollSlandard11)] //Bolt standard
[StruciurcsFicld(ffBoltSizcM)3 //Bolt size
[StrucluresFieldC'BoltCulLength11)] //Bolt eulLength
[StriiclurcsFicld(llPyramidBigDiamctcrH)] //the big diameter of pyramid of cable head
[StruclurcsFicld(MPyramidSmallDiamctcrH)J //the small diameter of pyramid of cable head
[StmcturcsFicldi^PyramidThickncss11)] "the thickness of pyramid of cable head
[StructurcsFicldf'^yramidCoincidcntLcngth15)] "the length of pyramid coincident with head of cable
[StructurcsFicldf^PyramidLcngth1*)] //the Length of pyramid of cable head
[StructurcsFicld(MHcadofCablcCutThickness")] f/ihe thickness of cable head cut
[StruclurcsFicId(HCablcSPToHoleCcntcrDislH)] //ihc distance between star! point of cable i with the hole center of earpad
[StructurcsFicld(!TurnbucklcLcngthM)] //the length of turnbucklc
[SlruclurcsFicld(,tDiamctcrOiTurnbucklcn)] //the Diameter Of Turnbucklc
[StructiircsFicld(!fDiamctcr0rCabIcM)] //ihc Diameter Of Cable
[0107]
[0108] 圖6A是根據本發明的一個實施例的索膜結構三維建模中 MemFixedClampRopeRun函數的工作流程圖。
[0109] 在Tekla三維建模平臺上應用插件參數化創建空間任意轉折的曲線梁上的連續 的膜節點連接組件，其鋁合金卡具壓繩邊固定膜邊界建模插件的操作界面如圖6B至圖6D 所示。索膜結構建模時經常遇到的另一個複雜情況是在空間任意轉折的曲線梁上建立連續 的膜節點連接組件，由於涉及複雜的空間角度和長度的計算，以及節點連接組件空間幾何 位置相容平滑過渡的難題，手工建模非常困難，為此，本發明提出了含有二十個參數的膜壓 繩邊固定邊界插件，方法如圖6A所示：
[0110] (1)在三維模型中選擇一個構件。
[0111] (2)以選中的構件創建局部坐標系。
[0112] (3)創建多段節點底板。圖6E和圖6F分別為梁部件及鋁合金卡具壓繩邊固定膜 邊界節點的示意圖和近景。
[0113] ⑷創建多段繩邊。
[0114] (5)創建多段繩邊固定卡具。
[0115] (6)創建螺栓陣列固定卡具於底板。
[0116] (7)創建肋板陣列並焊接於底板和構件。
[0117] (8)沿構件X軸調整螺栓陣列的起點終點偏移量，調整螺栓間距，調整螺栓種類。
[0118] (9)整個節點的旋轉，包括節點繞插入點旋轉，節點繞構件X軸旋轉，以及節點沿 構件左右翻轉
[0119] (10)構件切割肋板陣列。
[0120] 其參數設置如下：
[0121]
[StmciurcsFicldfTadBottomWidth1*)] //the width of padbottom [SlrucluresFieldC^PadBoltomThick1*)] //the thickness of padboiiom [StruciurcsFicld('fClampHDist'f)] //the Hrizontal dist between clamp and padbottom
[StmclurcsFicld(fiClampVDistn)] //the Vertical dist between ciamp and padboiiom
[SimclurcsFicld(!tBoltHDist*!)] //the Hrkoiital disi between boll and padbottom
[SlnicliircsFicId(,,RightSidcM)] ;/lhc plugin is placed on the right of beam
[Struc襄uresFidd("LeftSide")] //the plugin is placed on the left of beam 『StrueUiresField("SPBoll〇rrser)] //Bolt inwards Offset al start point
[SlructurcsFicldi^EPBoltOffsct11)] //Bolt inwards Offset at end point
[SlruclurcsFicld(HBollSpaccM)] //Bolt space
[SirticlurcsFicld(f,BoltStandard，1)] ；;/Boll standard
[0122]
[SlructurcsFicld("BoItSizcM)] "Boh size ISlruclurcsFicldC^BoltCulLcngth*')] //Bolt culLcnglh
[SlruciurcsFicldC'OcgrccAroundCcnicr")] /'Degree of Padboitom rolaic around center
[StruciurcsFicId(HDcgrccAroundPoimH)] VDcgrcc of PadBoitom rotate around poini on the perimeter
[SlructurcsFicldf^RibThick*')] //Rib thickness {SlruclurcsFicId(,fRibFronlHcightn)] ；7Thc Front Side height of Rib {StmciuresFieldC^RibBchindHcight^)] //The Behind Side height of Rib [StmclurcsFiclcK^SPPadOfrsct1*)] //PadBottom inwards Offset at slarl point
[SiruclurcsFicId(,fEPPadOfrscl,1)] //PadBotlom inwards Offsei ai end poini
[0123] 圖7A是根據本發明的一個實施例的索膜結構三維建模中 Cab 1 eUShap e C1 ampRun 函數的工作流程圖。
[0124] 在Tekla三維建模平臺的插件參數化創建空間任意轉折的曲線索上的連續的膜 節點連接組件的操作界面如圖7B至圖7D所示。空間任意轉折的曲線索上建立膜與索之間 連接組件，由於要求成百上千個節點連接組件的空間幾何位置和空間旋轉角度與不斷改變 形狀的膜空間曲面相協調，手工建模相當繁瑣，效率極低。為此本專利創建了含有十九個參 數的膜壓繩邊索邊界插件，方法如圖7A所示：
[0125] (1)在三維模型中選擇一根索。
[0126] (2)以選中的索創建局部坐標系。
[0127] (3)創建多段夾膜卡具。
[0128] (4)創建多段繩邊。
[0129] (5)創建U型套箍連接索和卡具。
[0130] (6)創建連接件。
[0131] (7)創建螺栓陣列固定U型套箍於連接件。
[0132] (8)沿索X軸調整螺栓陣列的起點終點偏移量，調整螺栓間距，調整螺栓種類。
[0133] (9)整個節點的旋轉，包括節點繞索X軸旋轉，節點沿索左右翻轉，以及索左右交 叉布置節點。其中，圖7E是圖7A分別為索構件及U型卡鋁合金卡具索邊界節點的示意圖 和近景。
[0134] 其參數設置如下：
[0135]
[SmiCUlresF?eld("UQampHeigIlt,,)】 //The height οΓΙΙ Shape Clamp [SiructuresFicId(**UStxaightS?deLength*')] //The Straightg side length of U Shape Clamp
[StracturcsFicldClJThickness")] //The thickness of U Shape Clamp 『SimeturesFieW("LTWidlli")l //The width of U Shape Clamp
[StrueturcsFidd("DisFixUireToir)] //The distance between Fixture and boundary of U clamp
[StruclurcsFicld(nD!sRopcToFixturc")] //The distance between Rope and boundary of
[0136] Fixture
[SlrucluresField(MSPUOffsetn)] //The inner offset al slarl point of UClamp
[SlruclurcsFicldrEPlJOffsclM )| //The inner o(Tscl at end point of UClamp
[SiruciurcsFicldC^USpacc")] // UClamp space
[StmcturesFiddf'RightSide")] //the plugin is placed on the right of cable
[SlructuresField("LeflSideH)] //the plugin is placed on the left of cable
[SlruclurcsFicldCDoublcSidc")] //the plugin is placed on the double side of cable
[SlructiircsFicld(,,BoltStandard,')] //Bolt standard
[Structurcsficld("BoItSizc")] //Bolt size
[SlruclurcsFicldCBoltCutLcngth*')] //Bolt cutLcngth
[StruciurcsFicld("DcgrccLcft")] //Degree of Left UClamp rotate around center
[SlruclurcsFicldCDcgrccRight")] //Degree of Right UClamp rotate around center
[StmclurcsFicld("SPFixturcOlTscl")] //The inner offset al start point of Fixture
[StruclurcsFicld("EPFixturc0rfsct")] vThe inner offset at end point of Fixture
[0137] 圖8A是根據本發明的一個實施例的索膜結構三維建模中MoveMembraneNodes 函數的工作流程圖。
[0138] 如圖8A所示，沿著索邊界和梁邊界，自動移動膜邊界點到梁和索的節點板上，使 得膜與梁和索上的節點板在三維中互相協調，具體方法為：
[0139] 在所有三角膜單元中選出邊界點，為此將所有三角膜單元的節點裝入數組Nodes。
[0140] 檢索每一個膜節點，凡是在所有膜單元中出現小於四次的點為需要移動的邊界點 MoveNodes〇
[0141] 凡是含有MoveNodes中的點的膜單元為需要移動的膜單元MoveEles。
[0142] (1)移動MoveEles中的邊界點與目標邊界點重合，為此首先把將所有固定邊界的 繩邊節點選入移動目標邊界點TargetNodes數組。
[0143] (2)其次，把將所有邊索邊界的繩邊節點選入移動目標邊界點TargetNodes數組。
[0144] (3)對於MoveEles中每一個單兀中的MoveNodes中的點，在TargetNodes檢索與 之距離最短的點為重合目標移動。
[0145] (4)清空MoveEles和MoveNodes,為下面目標邊界點位於谷索或脊索上的操作做 準備。
[0146] (5)檢索每一個膜節點凡是與谷索或脊索的節點重合的點為需要移動的邊界點 MoveNodes〇
[0147] (6)凡是含有MoveNodes中的點的膜單元為需要移動的膜單元MoveEles。
[0148] (7)首先，將所有谷索或脊索左邊的繩邊節點選為移動目標邊界點 LeftTargetNodes。
[0149] (8)對於每個MoveEles中不需要移動的點，如果與LeftTargetNodes對應點距離 小於與 RightTargetNodes 對應點距離，則將 LeftTargetNodes 選為 TargetNodes。
[0150] (9)其次，將所有谷索或脊索右邊的繩邊節點選為移動目標邊界點 RightTargetNodes。
[0151] (10)對於每個MoveEles中不需要移動的點，如果與RightTargetNodes對應點距 離小於與 LeftTargetNodes 對應點距離則將 RightTargetNodes 選為 TargetNodes。
[0152] (11)對於MoveEles中每一個單兀中的MoveNodes中的點，在TargetNodes檢索與 之距離最短的點為重合目標移動。
[0153] 其中，圖8B是移動膜邊界點到梁和索的節點板後結構的仰視圖，圖8C是在索邊界 上加蓋膜蓋口後結構最終完成圖。
[0154] 圖9A是根據本發明的一個實施例的可調長度索支撐節點強度驗算的操作界面。
[0155] 圖9B是根據本發明的一個實施例的鋁合金卡具壓繩邊固定膜邊界節點強度驗算 的操作界面。
[0156] 膜結構整體的計算包括找形計算、各種荷載工況下的受力分析、杆件優化等，這些 工作都在專業膜結構設計軟體Orris中可以實現，在這些軟體中各種構件如梁、索、杆和膜 的圖形顯示都是用單線和三角小平面來表示的，這在整體計算時是可以滿足設計需求的。 在進入詳圖設計階段，也就是現在所說的三維建模施工圖階段，具體到每一塊夾板的厚度， 螺栓的直徑和間距，這些局部的計算過去都是依靠設計人員的經驗和一些簡單的手工計 算，如果涉及複雜的節點受力驗算則需要轉到其他力學分析軟體中重新建模計算，非常不 方便。Tekla軟體中只有一些對於一般結構將整體結構分析所需的信息導入到其他分析軟 件的簡單界面，但這些對於膜結構詳圖設計階段基本沒什麼作用。
[0157] 根據本發明提出的在Tekla三維建模平臺上的梁的插件和索的插件中內置了節 點力學分析校核，其中，可調長度索支撐節點強度驗算的操作界面如圖9A所示，鋁合金卡 具壓繩邊固定膜邊界節點強度驗算的操作界面如圖9B所示，具體流程如下：
[0158] (1)將找形計算前未變形的梁構件和杆構件導入Tekla三維建模平臺的時候為每 一根梁、索、杆都建立一個分析構件，該構件沒有圖形顯示，在這個分析構件中記錄著他從 屬的實際物理構件的ID，節點計算所需的力、力矩等荷載信息，材料信息，端點約束信息。
[0159] (2)在Tekla三維建模平臺應用本專利編制的梁的插件和索的插件中建立力學分 析頁面，根據從每一根梁或索中讀入的分析構件信息，對要繪製的節點三維模型中的節點 板的厚度、螺栓直徑、索頭大小等建模要素，按照中國規範做力學校核，然後按照施工常用 做法繪製三維模型。
[0160] (3)分析軟體通過大量計算校核複雜節點，將預設的三維物理模型導出到大型計 算分析軟體所需的計算分析模型，再從分析結果中判斷採取節點形式是否合適。
[0161] 其中，梁的插件中內置了節點力學分析校核的功能包括螺栓抗拉伸和抗剪切的驗 算、耳板強度和焊縫強度驗算和不規則形狀膜夾具強度校核。為此，將常用的各種膜材料的 設計參數做成資料庫，在驗算膜的節點時被調用。將常用索構件製作廠家提供的索節點參 數做成資料庫，在驗算選用的索頭節點時調用。
[0162] 通過上面結合附圖對本發明的實施例的描述，可以清楚的理解，根據本發明的技 術方案，可以在現有條件不甚完備的情況下在某一類建築中實現的先進理念，了解各 構件的變化情況，確定構件的實際加工尺寸，以便繪製施工建造圖紙，提高生產和管理的效 率。
[0163] 以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技 術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1. 一種索膜結構的信息化模型設計方法，其特徵在於，包括： 步驟102,根據所述索膜結構中所有構件以及各局部節點構造對應的參數信息和所有 構件之間的主從關係，在三維空間中構建三維模型； 步驟104,在所述所有構件中的主要構件對應的參數信息發生變化時，根據所述主要構 件變化後的參數信息和預設的函數關係確定所述所有構件中其他從屬構件對應的變化後 的參數信息，以得到變化後的三維模型。
2. 根據權利要求1所述的索膜結構的信息化模型設計方法，其特徵在於，所述所有構 件包括膜構件、索構件、梁構件和杆構件，其中，所述梁構件包括直線梁構件和曲線梁構件。
3. 根據權利要求2所述的索膜結構的信息化模型設計方法，其特徵在於，所述步驟102 包括： 根據所述杆構件對應的參數信息在所述三維空間中構建杆構件，根據所述梁構件對應 的參數信息構建梁構件，根據所述梁構件對應的參數信息構建索構件，根據所述梁構件對 應的參數信息和所述索結構對應的參數信息構建膜構件。
4. 根據權利要求3所述的索膜結構的信息化模型設計方法，其特徵在於， 在索膜結構力學分析階段，按照有限元的分析方法，把所述所有構件離散為相互關聯 的結構單元，包括膜單元、索單元、梁單元和杆單元。
5. 根據權利要求4所述的索膜結構的信息化模型設計方法，其特徵在於，所述步驟102 包括： 生成與所述杆單元對應的第一節點數組； 在構建所述杆構件時，根據每個所述杆單元生成一個兩點杆構件。
6. 根據權利要求4所述的索膜結構的信息化模型設計方法，其特徵在於，所述步驟102 包括： 在構建所述索構件時， 生成與所述索單元對應的第二節點數組， 在所述第二節點數組中與所述梁單元和杆單元相連的節點以及有約束的節點構成所 述索構件的第一起始端點數組，其中，是起始點的節點在第一起始端點數組中設置為真，否 貝1J，設置為假， 構建所述索單元的第一節點關聯二維矩陣，其中，在兩個節點之間有索單元時，用1表 示，在兩個節點之間沒有索單元時，用0表示， 構建第四數組記錄在每個索節點上連接的索單元個數， 在所述索單元的個數大於2時，修正所述第一起始端點數組中對應的元素為真， 從所述第一起始端點數組中元素為真的點開始在所述第一節點關聯二維矩陣的列中 搜索首尾相連的索構件中的索單元節點，直到遇到所述第一起始端點數組中另一個元素為 真的節點為止。
7. 根據權利要求4所述的索膜結構的信息化模型設計方法，其特徵在於，所述步驟102 包括： 在構建所述梁構件時， 生成與所述梁單元對應的第三節點數組； 在所述第三節點數組中與所述索單元和杆單元相連的節點以及有約束的節點構成所 述梁構件的第二起始端點數組，其中，是起始點的節點在所述第二起始端點數組中設置為 真，否則，設置為假， 構建所述梁單元的第二節點關聯二維矩陣，其中，在兩個節點之間有梁單元時，用1表 示，在兩個節點之間沒有梁單元時，用0表示， 構建第五數組記錄在每個索節點上連接的梁單元個數， 在所述梁單元的個數大於2時，修正所述第二起始端點數組中對應的元素為真， 從所述第二起始端點數組中元素為真的點開始在所述第二節點關聯二維矩陣的列中 搜索首尾相連的索構件中的索單元節點，直到遇到所述第二起始端點數組中另一個元素為 真的節點為止。
8. 根據權利要求3所述的索膜結構的信息化模型設計方法，其特徵在於，根據所述梁 構件對應的參數信息構建索構件包括： 根據所述梁構件對應的參數信息構建索頭、耳板和索的長度調節裝置，其過程包括： 在所述三維模型中任意選擇兩個構件和構件上兩個的插入點； 分別以被選中的兩個構件創建兩個局部坐標系； 計算插入點至所述構件起點的距離，並將所述距離作為調整插入位置的參數； 根據兩個插入點的連線，與被選中的所述兩個構件的空間關係計算要生成的節點耳板 繞構件X軸旋轉的角度，使得節點耳板本身處於被焊接構件的主平面內，兩個耳板孔的中 心連線與兩個插入點的連線重合，且兩個耳板分別處於所述兩個構件相對的一側； 分別在所述兩個構件表面創建耳板，計算耳板的最大長度和寬度，創建耳板左右兩塊 護板； 分別在兩個耳板的平面內創建索頭，並切割索頭以插入耳板； 創建銷栓，以連接耳板和索頭； 沿兩個插入點方向創建直線索並截斷，並在索的截斷處創建索的長度調節裝置。
9. 根據權利要求1至8中任一項所述的索膜結構的信息化模型設計方法，其特徵在於， 所述步驟102還包括：創建任意轉折的曲線梁上的連續的膜節點連接組件， 其中，所述創建任意轉折的曲線梁上的連續的膜節點連接組件包括： 在三維模型中選擇一個構件，以選中的構件創建局部坐標系； 創建多段節點底板、多段繩邊、多段繩邊固定卡具、螺栓陣列固定卡具於底板以及肋板 陣列，並焊接於底板和所述選中的構件， 沿選中的構件的X軸調整螺栓陣列的起點和終點偏移量、螺栓間距以及螺栓種類； 旋轉節點，包括節點繞插入點旋轉，節點繞構件X軸旋轉，以及節點沿構件左右翻轉； 選中的構件切割肋板陣列。
10. 根據權利要求1至8中任一項所述的索膜結構的信息化模型設計方法，其特徵在 於，所述索構件包括直線索和曲線索，所述步驟102還包括：創建空間任意轉折的曲線索上 的連續的膜節點連接組件， 其中，所述創建空間任意轉折的曲線索上的連續的膜節點連接組件，具體包括： 在所述三維模型中選擇一根索； 以選中的索創建局部坐標系； 創建多段夾膜卡具、多段繩邊、創建U型套箍連接索和卡具、創建連接件、創建螺栓陣 列固定U型套箍於連接件； 沿所述選中的索的X軸調整螺栓陣列的起點和終點偏移量、螺栓間距和螺栓種類； 旋轉節點，包括節點繞索X軸旋轉，節點沿索左右翻轉，以及索左右交叉布置節點。
【文檔編號】G06T19/20GK104143215SQ201410386454
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年8月7日 優先權日:2014年8月7日
【發明者】葉小兵 申請人:北京紐曼帝萊蒙膜建築技術有限公司