(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211072316.2 (22)申请日 2022.09.02 (71)申请人 中信建筑设计研究总院有限公司 地址 430014 湖北省武汉市江岸区四唯路8 号 (72)发明人 张博　陈程　费久猴　 (74)专利代理 机构 武汉天力专利事务所 42 208 专利代理师 程祥 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 基于grasshopper的钢桁架穹顶结构参数化 建模方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于grasshopper的钢桁架 穹顶结构参数化建模方法， 包括以下步骤： 1） 将 建模的过程均采用简化为grasshopper中的 cluster组的形式， 方便直接调用； 2） 在Rhino平 台， 指定建筑曲面造型处的基准点， 将建筑曲面 造型旋转平移至坐标原点， 并将原点处造型面作 为输入端建筑控制面； 3） 根据结构设计要求， 自 定义输入端参数， 输入端参数包括环向分段数、 径向分段数、 结构控制面的内偏退距、 桁架失高 及相邻桁架之间的环向桁架节 点分段数， 用于参 数化生成钢桁架穹顶结构 模型。 本发 明可以通过 直接捕捉建筑的造型曲面， 利用预设置的模块化 编程， 快速的生成用于后续深化结构设计的三维 模型。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115481473 A 2022.12.16 CN 115481473 A 1.一种基于gras shopper的钢桁架穹顶结构参数化建模方法， 包括以下步骤： 1） 将建模的过程均采用简化 为grasshopper中的cluster组的形式， 方便直接调用； 2） 在Rhino平台， 指定建筑曲面造型处的基准点， 将建筑曲面造型旋转平移至坐标原 点， 并将原点处造型面作为输入端建筑控制面； 3） 根据结构设计要求， 自定义输入端参数， 输入端参数包括环向分段数、 径向分段数、 结构控制面的内偏退距、 桁架失高及相邻桁架之间的环向桁架节点分段数， 用于参数化生 成钢桁架穹顶结构模型。 2.根据权利要求1所述的基于grasshopp er的钢桁架穹顶结构参数化建模方法， 其特征 在于， 通过可变的设计参数， 根据建筑曲面造型的特点， 生成的桁架按自定义退距拟合建筑 造型面； 自定义 贯通桁架数， 非贯 通桁架交汇于顶部内环桁架； 自定义中部环桁架数目。 3.根据权利要求1所述的基于grasshopp er的钢桁架穹顶结构参数化建模方法， 其特征 在于， 按建筑曲面造型直接输入底部及顶部圆半径， 曲面高度及扫掠线 上第三点定位， 自定 义输出建模穹顶面作为输入端。 4.根据权利 要求1或2或3所述的基于grasshopp er的钢桁架穹顶结构参数化建模方法， 其特征在于， 所述 步骤3） 包括： （1） 自定义输入端参数后， 按内偏退距偏移建筑曲面， 根据建筑曲面筛选出底部和顶部 的圆， 按环向分段 数绘出多边形， 并分别求出 形心位置； （2） 绘制主桁架： 取多边线相同角度位置的点连斜线， 投影至结构控制面上， 并按径向 分段数分段， 绘出结构桁架上弦； 取出各点的曲面法向向量， 筛选出中部点， 按桁架失高绘 制出下弦点， 按相应的点连线， 形成竖向撑杆及斜腹杆； （3） 绘制顶部内环桁架： 进行内环桁架半径判断， 选取内环桁架半径； 以顶部圆形心点 做内环桁架的平面多边形， 按法向向量方向按失高移动， 绘制出桁架下弦点； 取1/3点作为 贯通桁架， 其 余交汇于内环桁架中； （4） 绘制中部环桁架： 根据设计要求， 选取需要设置中部环桁架的同一标高处的节点， 用polyline连线后按可控的节点分段数等分； 筛选除桁架上弦节点外的其他中部节点， 按 曲面法向 向量偏移求出中部桁架下弦节点； 排序后连线形成中部环桁架竖向及斜向腹杆； （5） 绘制顶部环形桁架： 根据设计要求， 选取需要设置顶部环形桁架的同一标高处的节 点， 用polyline连线后按可控的节点分段数等分； 筛选除桁架上弦节 点外的其他中部节 点， 按曲面法向向量偏移求出顶部环形桁架下 弦节点； 排序后连线形成顶部环形桁架竖向及斜 向腹杆； （6） 绘制径向次梁及底部支座处斜杆： 从中部环桁架上弦数据中， 筛选出径向次梁的节 点、 底部支座处斜杆的上节点， 以及对应的支座， 依 次连线， 绘制出径向次梁及底部支座处 斜杆。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115481473 A 2基于grasshopper的钢桁架穹 顶结构参数化建模方 法 技术领域 [0001]本发明涉及计算机辅助结构设计领域， 具体应用于穹顶结构的参数化驱动生成， 是一种基于Rhino平台， 通过Grasshopper可视化编程技术， 进行钢桁架穹顶结构的快速建 模方法。 背景技术 [0002]穹顶结构结构设计常见的有单层网壳、 弦支索穹顶等， 但对于一些对结构整体刚 度有需求的建筑或者建筑造型面上有随机较重荷载的情况， 结构方案需要采用桁架结构的 布置形式。 [0003]本发明方法将参数化作为主要设计方法应用于钢桁架穹顶结构建模工作流程中， 可实现根据项目实际情况， 自定义输入端参数， 输入端参数包括环向分段数、 径向分段数、 结构控制面的内偏退距、 桁架失高及相邻桁架之间的环向桁架节点分段数， 用于参数化生 成钢桁架穹顶结构模 型， 有利于提高设计师的工作效率、 优化项目的设计品质、 提升团队的 行业竞争力、 降低设计单位的人力和时间成本 。 发明内容 [0004]本发明所要解决的问题是提供一种钢桁架穹顶结构的参数化建模方法。 该方法有 利于提高设计师的工作效率、 优化项目的设计品质、 提升团队的行业竞争力、 降低设计单位 的人力和时间成本 。 [0005]本发明提供的技 术方案是： 一种基于gras shopper的钢桁架穹顶结构参数化建模方法， 包括以下步骤： 1） 将建模的过程均采用简化为grasshopper中的cluster组的形式， 方便直接调 用； 2） 在Rhino平台， 指定建筑曲面造型处的基准点， 将建筑曲面造型旋转平移至坐标 原点， 并将原点处造型面作为输入端建筑控制面； 3） 根据结构设计要求， 自定义输入端参数， 输入端参数包括环向分段数、 径向分段 数、 结构控制面的内偏退距、 桁架失 高及相邻桁架之间的环向桁架节点分段数， 用于参数化 生成钢桁架穹顶结构模型。 [0006]本发明可通过可变的设计参数， 根据建筑造型的特点， 生成的桁架按自定义退距 拟合建筑造型面； 自定义贯通桁架数， 非贯通桁架交汇于顶部内环桁架； 自定义中部环桁架 数目。 [0007]本发明可按建筑曲面造型直接输入底部及顶部圆半径， 曲面高度及扫掠线上第三 点定位， 自定义输出建模穹顶面作为输入端。 [0008]本发明上述步骤3） 在自定义输入端参数后， 参数化生成钢桁架穹顶结构模型包括 以下步骤： （1） 自定义输入端参数后， 按内偏退距偏移建筑曲面， 根据建筑曲面筛选出底部和说　明　书 1/4 页 3 CN 115481473 A 3