(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 202210965959.3 (22)申请日 2022.08.12 (71)申请人 交禾 （上海） 工程 技术有限公司 地址 200241 上海市闵行区剑川路6 00号第 1幢 (72)发明人 张宜杰　沈珊珊　董骁　邱国志　 龚景海　 (74)专利代理 机构 上海交达专利事务所 31201 专利代理师 王毓理　王锡麟 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 基于子块的大型建筑空间结构模型快速构 建实现方法 (57)摘要 一种基于子块的大型建筑空间结构模型快 速构建实现方法， 通过构建基础框架生成模型 后， 采用插入子块算法生成整体结构模型， 再通 过空间结构优化设计算法快速大型建筑空间结 构模型的最优结构。 本发明得到设计最合理、 材 料利用率 最高、 经济效益 最好的结构模型。 权利要求书2页 说明书4页 附图5页 CN 115292788 A 2022.11.04 CN 115292788 A 1.一种基于子块的大型建筑空间结构模型快速构建实现方法， 其特征在于， 通过初始 化基础框架生成模型后， 采用插入子块算法生成整体结构模型， 再通过空间结构优化设计 算法快速大 型建筑空间结构模型的最优结构； 所述的插入子块算法是指： 根据基础框架生成模型中的导线及份数插入子块， 完成模 型构建； 所述的空间结构优化设计算法是指： 根据有限元计算结果调整构件截面和节点型号， 对模型进行优化， 从而获取用钢量 最小的模型 结构。 2.根据权利要求1所述的基于子块的大型建筑空间结构模型快速构建实现方法， 其特 征是， 具体包括： 步骤一、 构建基础框架生成模型， 包括： 步骤1.1)定义子块， 包括： 步骤1.1.1)定义所有子块几何元 素， 包括子块的节点、 单 元、 荷载和边界信息； 步骤1.1.2)定义子块约束信息， 包括定长杆、 定方向杆、 导线上节点、 导线等分点的信 息； 其中： 定长杆是指在子块插入过程中保证长度不变的杆件， 定方向杆是指在子块插入过 程中保证杆件方向不变的杆件， 导线上节点是指在子块插入过程中保持在导线上 的节点， 导线等分点是指在子块插 入过程中保持在导线等分点上的节点； 步骤1.1.3)定义子块定位信息， 包括两个 基点和子块方向； 步骤1.2)定义 导线， 包括： 步骤1.2.1)定义首尾相连的一组线、 曲线或一个点作为 导线； 步骤1.2.2)定义 导线的最大份数Nmax及最小份数Nmi n； 步骤1.2.3)定义 导线的份数变化 步长S； 步骤1.3)定义荷载模板 步骤1.3.1)定义荷载工况； 步骤1.3.2)定义各工况荷载计算方法； 步骤二、 根据基础框架生成模型中的导线及步长插入子块， 完成模型构建， 具体为： 根 据份数变化步长为S、 最大份数Nmax及最小份数N min， 求出导线份数n＝{Nmin， Nmin+S， N min +2S，…， Nmax}， 再根据每个份数n求出两两对应的子块插入点， 每组插入点作为子块的基点 位置插入子块， 得到X个模型， X＝(Nmax ‑Nmin)/S； 步骤三、 施加荷载和边界， 对生成的X个模型结构分别进行构件及节点优化设计， 并依 据优化指标选出最优结构， 包括： 步骤3.1)参照定义的子块、 附属子块和填充子块上的荷载信息， 并根据定义的荷载模 板， 为生成的结构施加荷载； 步骤3.2)参照定义的子块、 附属子块和填充子块上的边界信息， 为生成的结构施加边 界条件； 步骤3.3)对生成的结构进行构件及节点优化设计， 包括： 根据有限元计算结果分别调 整各个模型构件 截面和节点型号， 以达 到最小用钢量； 步骤3.4)对比X个模型的用钢量， 将用钢量 最小的模型 结构设定为 最优结构。 3.根据权利要求2所述的基于子块的大型建筑空间结构模型快速构建实现方法， 其特 征是， 步骤1中进一 步定义依附于 子块的附属子块， 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115292788 A 2i)定义所有附属子块几何元 素， 包括附属子块的节点、 单 元、 荷载和边界信息； ii)定义附属子块约束信息， 包括附属子块定长杆、 附属子块定方向杆的信息， 其中： 附 属子块定长杆是指在附属子块插入过程中保证长度不变的杆件， 附属子块定方向杆是指在 附属子块插 入过程中保证杆件方向不变的杆件； iii)定义附属子块定位信息， 包括起始基点、 终止基点、 两基点与所属子块对应节点、 附属子块方向。 4.根据权利要求2所述的基于子块的大型建筑空间结构模型快速构建实现方法， 其特 征是， 步骤1中进一 步定义依附于 子块的填充子块， 包括： a)定义所有填充子块几何元 素， 包括填充子块的节点、 单 元、 荷载和边界信息； b)定义填充子块约束信息， 包括填充子块定长杆、 填充子块定方向杆、 附属节点等分点 的信息， 其中： 填充子块定长杆是指在填充子块插入过程中保证长度不变的杆件， 填充子块 定方向杆是指在填充子块插入过程中保证杆件方向不变的杆件， 附属节点是指在填充子块 插入过程中保持在所属子块和附属子块上的节点； c)定义填充子块定位信 息， 包括两个起始参考角点和两个终止参考角点以及参考角点 与所属子块对应节点。 5.根据权利要求2所述的基于子块的大型建筑空间结构模型快速构建实现方法， 其特 征是， 步骤二中进一步在相 邻子块间插入附属子块或填充子块， 即： 在两个相 邻子块上寻找 与附属子块两个基点相对应的两个节点， 相 邻子块上两个对应节点作为基点位置插入附属 子块； 或在两个相邻子块上寻找与填充子块四个参考角点相对应的四个节点， 相邻子块上 四个对应节点作为 填充子块角点 位置插入填充子块。 6.一种实现权利要求1 ‑5中任一所述的基于子块的大型建筑空间结构模型快速构建实 现方法的系统， 其特征在于， 包括： 模 型基础框架 生成单元、 子块插入 单元、 结构优化设计单 元， 其中： 模型基础框架生 成单元根据建模信息生成各基础子块和导线的模型信息、 定位信 息、 结构边界信息以及各工况荷载计算方法， 子块插入单元根据定义完成的子块和 导线信 息， 将子块沿导线按份数插入， 得到施加荷载及约束的结构模 型， 结构优化设计单元对结构 模型进行构件及节点优化设计， 将所有结构模型优化结果进行对比分析， 得到大型建筑空 间结构模型的最优结构。 7.根据权利要求6所述系统， 其特征是， 所述的模型基础框架生成单元包括： 定义子块 模块、 附属子块模块、 填充子块模块、 定义导线模块、 定义荷载模板模块， 其中： 定义子块模 块根据建模信息设计基础子块模型； 定义导线模块根据结构边界信息， 进行导线绘制及定 义， 得到结构边界及份数信息； 定义荷载模板模块根据设计信息， 进行荷载模板设计， 得到 各工况荷载计算方法。 8.根据权利要求7所述系统， 其特征是， 所述的基础子块模型包括： 子块、 附属子块、 填 充子块和定位信息 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115292788 A 3