CN115081062B - 一种基于参数化设计的结构楼梯详图快速出图方法 - Google Patents
一种基于参数化设计的结构楼梯详图快速出图方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于参数化设计的结构楼梯详图快速出图方法，涉及辅助建筑结构设计技术领域，包括以下步骤：导入建筑楼梯详图中的剖面图，提取踏步线，生成梯段和平台段定位线；输入参数生成梯梁定位线；自动生成梯板定位线；选择剖切面，依据定位线生成合理的结构线；输入楼层标高，自动形成梯柱；根据跨度及梯段形式，生成标注配筋；导入详图中的平面图，生成结构楼梯平面图和对应标注。本发明的优点在于：根据已有建筑楼梯详图，通过输入结构参数，自动生成对应的结构详图，并自动生成标注及梯段配筋，极大地加快了楼梯结构图的设计效率及出图速度；且通过提供接口以满足不同楼梯的结构差异性，极大地增加了方法的适用范围。
Description
技术领域
本发明属于辅助建筑结构设计技术领域，更具体地，涉及一种基于参数化设计的结构楼梯详图快速出图方法。
背景技术
楼梯作为供人员安全疏散通道及主要交通核之一，在各类型建筑中都是不可或缺的一部分。随着我国综合实力的提升及建筑科学技术的不断发展，如今项目复杂程度及体量规模都随之逐步提升，对于结构设计人员而言，根据建筑楼梯设计结构楼梯并绘图这一工作所消耗的工作量也相应大幅提升。
Grasshopper是一款基于Rhino的可视化编程语言的三维建模软件，Grasshopper最大的特点有两个：一是可以通过输入指令，使计算机根据拟定的算法自动生成结果，算法结果不限于模型，二是通过编写算法程序，机械性的重复操作及大量具有逻辑的演化过程可被计算机的循环运算取代，方案调整也可通过参数的修改直接得到修改结果。
因此，如何利用Grasshopper在满足不同楼梯的结构差异性的前提下，加快楼梯结构图的出图速度，是目前需要解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种基于参数化设计的结构楼梯详图快速出图方法，在满足不同楼梯的结构差异性的前提下，根据已有的建筑楼梯详图，快速转换为结构楼梯详图。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于参数化设计的结构楼梯详图快速出图方法，包括：
(1)导入建筑楼梯详图的剖面图，提取其中的定位轴线和踏步结构线，自动生成梯段顶部定位线和平台段顶部定位线；
(2)输入起步梁与梯梁的尺寸值、近梯段梯梁的定位值和平台板厚度值，按照所输入的尺寸值生成各梯梁定位线和平台板定位线；
(3)根据梯段顶部定位线和平台段顶部定位线，以及各梯梁定位线和平台板定位线，结合规范值，确定梯段板的厚度，生成梯段板的下边缘定位线；
(4)根据建筑图确定剖切面，调节参数化流程中的剖切视角选择开关，选择剖切视角，根据选取的剖切视角和梯段顶部定位线和平台段顶部定位线、各梯梁定位线和平台板定位线以及梯段板的下边缘定位线，自动组合切割形成楼梯对应剖面下的结构线；
(5)在结构梁标高和高度接口输入结构梁的相应参数，并输入起步梁的标高，自动生成梯梁对应的各梯柱，并且删除多余的平台板对边梯梁；
(6)通过参数内部的数据运算，自动识别并标注梯段的类型，且同时生成该梯段处梯段板的配筋，标注在类型标记的下方，与此同时生成各梯梁、梯柱、起步梁以及楼层梁的标注；
(7)导入建筑楼梯详图的平面图，按输入段提醒依次输入需要从建筑图中提取出来的线段和标高文字，并选取部分建筑图中能够用到结构图中的标记，将自动对应剖面图生成对应建筑平面图标高下的结构平面图。
在一些可选的实施方案中，步骤(1)中根据建筑图中的有用结构信息，包括轴网和结构踏步定位进行结构构件基本定位。
在一些可选的实施方案中，步骤(2)中设置梯梁定位值接口以满足近梯段梯梁由于具体项目情况可能需要变动位置的情况。
在一些可选的实施方案中，步骤(3)中的梯段板的厚度由各梯梁定位线和平台板定位线结合规范值计算获得。
在一些可选的实施方案中，步骤(4)中通过剖切视角选择开关，决定程序如何运行定位线以得到合理视角下的剖面图。
在一些可选的实施方案中，步骤(5)中增加结构梁相关的接口来自动生成梯柱和删除部分梯梁，以确保部分特殊楼梯仍能转换为合理结构图。
在一些可选的实施方案中，步骤(6)中利用python完成楼梯梯段分类和配筋选择并予以原位标注，且其他各结构构件均有各自的结构标注。
在一些可选的实施方案中，步骤(7)中通过标高位置信息确保了对应标高下平面图与剖面图信息准确对应和有机结合。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本发明采用Grasshopper参数化设计方法，同时，本方法在保证建筑图到结构图转换的高效性和快速性的前提下，提供了部分自由接口以提高该方法对于不同楼梯的适应性。根据已有楼梯建筑详图，通过输入结构参数，自动生成该建筑楼梯对应的结构图，同时自动进行标注和梯板配筋，且提供了部分接口，能满足不同楼梯在结构上的特殊性，极大地加快了楼梯结构图的出图速度。据测试，单个常规楼梯结构设计及绘图时间平均为3小时，而使用本发明后，总时间可缩短至0.5小时，即设计效率提高了6倍。
本发明提供了近梯段梯梁后移数值接口、剖面视角方向选择接口和楼层高度数值接口，三种接口说明如下：①近梯段梯梁后移接口：对梯梁位置进行调整，同时能用调整值自动同步修改梯段的厚度、类型和配筋，保证整体结构上的合理性；②剖面视角方向选择接口：用于选择剖面视角，可通过调整该接口以适应不同的建筑剖面视角；③楼层高度数值接口：用于形成合适的梯柱，并且能自我识别并删除多余梯梁，并精准同步反馈至平面图中的对应处，且该接口的加入可以保证在整体楼梯中即便存在单层三跑等非常规跑数，也能保证梯柱梯梁等结构构件可准确表达的正确性以及在剖面图和平面图中可准确对应。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种方法流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种GH流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种楼梯建筑示意图；
图4是本发明实施例提供的一种梯段顶部定位线和平台段顶部定位线示意图；
图5是本发明实施例提供的一种近梯段梯梁尺寸值设置示意图；
图6是本发明实施例提供的一种近梯段梯梁定位值设置示意图；
图7是本发明实施例提供的一种平台板厚度值设置示意图；
图8是本发明实施例提供的一种各梯梁定位线和平台板定位线示意图；
图9是本发明实施例提供的一种梯段板下边缘定位线示意图；
图10是本发明实施例提供的一种开关为0时剖切视角下形成的剖面图；
图11是本发明实施例提供的一种开关为1时剖切视角下形成的剖面图；
图12是本发明实施例提供的一种未施加标记的结构剖面图；
图13是本发明实施例提供的一种对比例(特殊三跑楼梯)未加标记的结构剖面图；
图14是本发明实施例提供的一种施加标记的结构剖面图；
图15是本发明实施例提供的一种标高2.250到4.500建筑平面图对应的结构平面图；
图16是本发明实施例提供的一种对比例同标高楼层下建筑平面图对应的结构平面图；
图17是本发明实施例提供的一种标高6.550到8.600建筑平面图梯段竖放后对应的结构平面图；
其中，图11、13、16和17均是为了显示功能所生成的对比图，与本实施例仅为对比关系，与本实施例最终结果无关。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1及图2所示，本发明提供了一种基于参数化设计的结构楼梯详图快速出图方法，其中，图2为展示本发明使用的仿真软件Grasshopper仿真界面示意图，详细步骤如下：
1)导入建筑楼梯详图的剖面图，提取其中的定位轴线和踏步结构线，自动生成梯段顶部定位线和平台段顶部定位线；
2)输入起步梁与梯梁的尺寸值(此处尺寸值可输入统一值，也可为不同梯梁输入不同的尺寸值)、近梯段梯梁的定位值和平台板厚度值，按照所输入的尺寸值生成各梯梁定位线和平台板定位线；
3)根据上述1)和2)中的定位线，结合规范值，确定梯段板的厚度，生成梯段板的下边缘定位线；
4)根据建筑图确定剖切面，调节参数化流程中的剖切视角选择开关，选择合适剖切视角，程序根据选取的剖切视角和上述的1)、2)和3)中的定位线，自动组合切割形成楼梯对应剖面下的结构线；
5)在程序的结构梁标高和高度接口输入结构梁的相应参数，并输入起步梁的标高，自动生成梯梁对应的各梯柱，并且删除多余的平台板对边梯梁；
6)通过参数内部的数据运算，自动识别并标注梯段的类型并标注，且同时生成该梯段处梯段板的配筋，标注在类型标记的下方；与此同时生成各梯梁、梯柱、起步梁以及楼层梁的标注；
7)导入建筑楼梯详图的平面图，按输入段提醒依次输入需要从建筑图中提取出来的线段和标高文字，并选取部分建筑图中可以用到结构图中的标记，程序将自动对应剖面图生成对应建筑平面图标高下的结构平面图。
在本实施例中，步骤1)中根据建筑图中的有用结构信息(轴网、结构踏步定位)进行结构构件基本定位。
在本实施例中，步骤2)中设置梯梁定位值接口以满足近梯段梯梁由于具体项目情况可能需要变动位置的情况。
在本实施例中，步骤3)中梯段厚度由2)中定位线结合规范值计算获得。
在本实施例中，步骤4)中通过剖切视角选择开关的决定程序如何运行定位线以得到合理视角下的剖面图。
在本实施例中，步骤5)中增加结构梁相关的接口来自动生成梯柱和删除部分梯梁，以确保部分特殊楼梯仍能转换为合理结构图。
在本实施例中，步骤6)中利用python完成楼梯梯段分类和配筋选择并予以原位标注，且其他各结构构件均有各自的结构标注。
在本实施例中，步骤7)中通过标高位置信息和程序内部算法确保了对应标高下平面图与剖面图信息准确对应和有机结合。
按上述方案，步骤1)至6)为剖面图生成部分，步骤7)为平面图生成部分，两部分生成的模型均可直接导入cad，适当完善后可以直接出图。
图3是实施例中的楼梯建筑示意图，在rhino中导入建筑楼梯详图的剖面图，提取其中的定位轴线和踏步结构线，自动生成梯段顶部定位线和平台段顶部定位线，如图4所示。
输入起步梁与梯梁的尺寸值(此处尺寸值可输入统一值，也可为不同梯梁输入不同的尺寸值)、近梯段梯梁的定位值和平台板厚度值，在此例中为了显示尺寸统一值和不同值的功能，将从下至上的近梯段梯梁(以下简称为TL1)尺寸值设置为如图5所示，平台板对边梯梁(以下简称为TL2)宽度定为200，高度定为300，边缘轴线处梯梁(以下简称为TL3)宽度定为200，高度定为400，TL1定位值如图6所示，从下至上平台板厚度值如图7所示，起步梁尺寸定为宽280，高400。按照所输入的尺寸值生成各梯梁定位线和平台板定位线，如图8所示。
根据上述步骤中的定位线，结合规范值，确定梯段板的厚度，生成梯段板的下边缘定位线，如图9所示。
根据建筑图确定剖切面，调节参数化流程中的剖切视角选择开关，选择合适剖切视角，程序会根据选取的剖切视角和上述的步骤1)、2)、3)中的定位线，自动组合切割形成楼梯对应剖面下的结构线；开关为0时剖切视角下形成的剖切面如图10所示，开关为1时剖切视角下形成的剖切面如图11所示，本实施例采用开关为0视角下的剖切面。
在程序的结构梁标高和高度接口输入结构梁的相应参数，此例中结构梁标高定为4500、8600和13600，高度定为700、800和900，并输入起步梁的标高，此例定为0，自动生成梯梁对应的各梯柱，并且删除多余的TL2，形成未施加标记的结构剖面图如图12所示。为显示此程序在特殊跑数楼梯下仍能确保结构正确性的功能，特设置对比例，对比例输入值定为结构梁标高6550和13400，高度为700和800，生成的对比例(特殊三跑楼梯)未加标记的结构剖面图如图13所示。
通过参数内部的数据运算，自动识别并标注梯段的类型并标注，且同时生成该梯段处梯段板的配筋，标注在类型标记的下方(其中C为三级钢)；与此同时生成各梯梁、梯柱、起步梁以及楼层梁的标注，如图14所示。
导入楼梯建筑楼梯详图的平面图，此例以其中标高2.250到4.500的平面图为例，按输入段提醒依次输入需要从建筑图中提取出来的线段和标高文字，并选取部分建筑图中可以用到结构图中的标记，程序将自动对应剖面图生成对应建筑标高下的结构楼梯平面图，如图15所示。为显示剖面程序与平面程序的深度联系和共同促进，此处增加对比例的结构平面图，可明显发现4.500标高由于不再是楼层处所带来的区别，如图16所示；此程序除能在上述梯段横放的建筑平面图中生效外，也可以对梯段竖放的楼梯建筑平面图进行转化，将此例中6.550标高至8.600标高的楼梯建筑平面图旋转900转化所得的结构图如图17所示。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于参数化设计的结构楼梯详图快速出图方法，其特征在于，包括：
(1)导入建筑楼梯详图的剖面图，提取其中的定位轴线和踏步结构线，自动生成梯段顶部定位线和平台段顶部定位线；
(2)输入起步梁与梯梁的尺寸值、近梯段梯梁的定位值和平台板厚度值，按照所输入的尺寸值生成各梯梁定位线和平台板定位线；
(3)根据梯段顶部定位线和平台段顶部定位线，以及各梯梁定位线和平台板定位线，结合规范值，确定梯段板的厚度，生成梯段板的下边缘定位线；
(4)根据建筑图确定剖切面，调节参数化流程中的剖切视角选择开关，选择剖切视角，根据选取的剖切视角和梯段顶部定位线和平台段顶部定位线、各梯梁定位线和平台板定位线以及梯段板的下边缘定位线，自动组合切割形成楼梯对应剖面下的结构线；
(5)在结构梁标高和高度接口输入结构梁的相应参数，并输入起步梁的标高，自动生成梯梁对应的各梯柱，并且删除多余的平台板对边梯梁；
(6)通过参数内部的数据运算，自动识别并标注梯段的类型，且同时生成该梯段处梯段板的配筋，标注在类型标记的下方，与此同时生成各梯梁、梯柱、起步梁以及楼层梁的标注；
(7)导入建筑楼梯详图的平面图，按输入段提醒依次输入需要从建筑图中提取出来的线段和标高文字，并选取部分建筑图中能够用到结构图中的标记，将自动对应剖面图生成对应建筑平面图标高下的结构平面图。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中根据建筑图中的有用结构信息，包括轴网和结构踏步定位进行结构构件基本定位。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中设置梯梁定位值接口以满足近梯段梯梁由于具体项目情况可能需要变动位置的情况。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)中的梯段板的厚度由各梯梁定位线和平台板定位线结合规范值计算获得。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)中通过剖切视角选择开关，决定程序如何运行定位线以得到合理视角下的剖面图。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(5)中增加结构梁相关的接口来自动生成梯柱和删除部分梯梁，以确保部分特殊楼梯仍能转换为合理结构图。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(6)中利用python完成楼梯梯段分类和配筋选择并予以原位标注，且其他各结构构件均有各自的结构标注。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(7)中通过标高位置信息确保了对应标高下平面图与剖面图信息准确对应和有机结合。
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