[發明專利]一種智能化非線性建筑形態控制模型及優化方法

有效

• 申請號: 202011504266.1
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112541220B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 張龍巍;陳宇;王超;李坤祥
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06Q50/08;G06F111/06
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標代理有限公司 21107
• 代理人: 王榮亮

一種智能化非線性建筑形態控制模型及優化方法，解決現有非線性建筑形態難以定量化控制，進行空間定位、模塊化分格和變形操作時容易產生誤差，非線性形態簡化過程的效率、速度和精確性難以保證，安裝和建造常導致設計意圖難以實現，資源浪費嚴重的問題。該智能化非線性建筑形態控制模型及優化方法通過智能化數字技術，將復雜非線性形態轉化為便于計算、表達和模數化的簡單弧線；并利用三個遞進的優化循環，每個循環對應特定的優化目標，將復雜的非線性形態優化問題簡化為三個相對獨立、簡單可控、逐層深入的簡單優化過程；進而構建參數控制的弧線模型，并優化弧線形態和構建方式，以滿足建筑設計和施工要求。

技術領域

本發明屬于建筑設計和施工技術領域，具體涉及一種通過智能化數字技術，將復雜非線性形態轉化為便于計算、表達和模數化的簡單弧線，構建參數控制的弧線模型，優化弧線形態和構建方式，滿足建筑設計和施工要求的智能化非線性建筑形態控制模型及優化方法。

背景技術

如今，非線性形態在建筑中的應用日趨廣泛，在獲得新穎造型的同時也給建筑設計、部品生產和施工建造帶來了一系列的難題。首先，非線性形態難以定量化控制，建筑的生成需要遵循明確的秩序，建筑的設計建造更要有嚴密的邏輯，然而非線性形態往往采用高階曲線，在現有技術進行空間定位、模塊化分格和變形操作時容易產生誤差，難以精確控制。并且，設計誤差會在施工建造過程積累為難以補救的質量問題，嚴重影響建筑的完成度。其次，常規的設計方法和施工技術難以應對非線性形態建筑的復雜性，進而導致大量的工作都消耗在將非線性形態轉化為相對容易設計和控制的簡單形態上，以確保能夠投入生產和建造。同時，這些非線性形態簡化的過程往往是通過人工手動完成的，其效率、速度和精確性均難以保證，不但安裝和建造常導致設計意圖難以實現，而且在建筑設計和建造過程中，會造成巨大的資源浪費。另外，由于非線性形態特質，使得建筑形體及其組成構件呈現獨一性，每個構件都需單獨設計和加工，無法發揮工業化生產的優勢。故有必要對現有技術的非線性建筑形態控制方法予以改進。

發明內容

本發明就是針對上述問題，提供一種通過智能化數字技術，將復雜非線性形態轉化為便于計算、表達和模數化的簡單弧線，構建參數控制的弧線模型，優化弧線形態和構建方式，滿足建筑設計和施工要求的智能化非線性建筑形態控制模型及優化方法。

本發明所采用的技術方案是：該智能化非線性建筑形態控制模型及優化方法包括如下步驟：

步驟一、將非線性形態的生成基準線設定為目標曲線Cv；

步驟二、根據實際工程建造要求，設定曲線的定距等分長度初始值l₀；

步驟三、將Cv按照l₀定距等分，等分后在曲線上生成等分點，記為P_n；n＝1,2,3……m，m為等分數，n順時針計數；

建立P_n的函數關系式為：

P_n＝Div₁(Cv，l₀)

式中：P_n—曲線等分點，

Cv—目標曲線，

l₀—等分長度初始值；

步驟四、進行第一優化循環，以獲得與Cv形態最近似的A_n組合方式，建立第一優化循環函數關系式為：

B_n＝min Opt₁(A_n，Cv)

式中：B_n—一次優化弧線，

A_n—初始擬合弧線，

Cv—目標曲線；