[发明专利]一种智能化非线性建筑形态控制模型及优化方法

说明书

一种智能化非线性建筑形态控制模型及优化方法，解决现有非线性建筑形态难以定量化控制，进行空间定位、模块化分格和变形操作时容易产生误差，非线性形态简化过程的效率、速度和精确性难以保证，安装和建造常导致设计意图难以实现，资源浪费严重的问题。该智能化非线性建筑形态控制模型及优化方法通过智能化数字技术，将复杂非线性形态转化为便于计算、表达和模数化的简单弧线；并利用三个递进的优化循环，每个循环对应特定的优化目标，将复杂的非线性形态优化问题简化为三个相对独立、简单可控、逐层深入的简单优化过程；进而构建参数控制的弧线模型，并优化弧线形态和构建方式，以满足建筑设计和施工要求。

技术领域

本发明属于建筑设计和施工技术领域，具体涉及一种通过智能化数字技术，将复杂非线性形态转化为便于计算、表达和模数化的简单弧线，构建参数控制的弧线模型，优化弧线形态和构建方式，满足建筑设计和施工要求的智能化非线性建筑形态控制模型及优化方法。

背景技术

如今，非线性形态在建筑中的应用日趋广泛，在获得新颖造型的同时也给建筑设计、部品生产和施工建造带来了一系列的难题。首先，非线性形态难以定量化控制，建筑的生成需要遵循明确的秩序，建筑的设计建造更要有严密的逻辑，然而非线性形态往往采用高阶曲线，在现有技术进行空间定位、模块化分格和变形操作时容易产生误差，难以精确控制。并且，设计误差会在施工建造过程积累为难以补救的质量问题，严重影响建筑的完成度。其次，常规的设计方法和施工技术难以应对非线性形态建筑的复杂性，进而导致大量的工作都消耗在将非线性形态转化为相对容易设计和控制的简单形态上，以确保能够投入生产和建造。同时，这些非线性形态简化的过程往往是通过人工手动完成的，其效率、速度和精确性均难以保证，不但安装和建造常导致设计意图难以实现，而且在建筑设计和建造过程中，会造成巨大的资源浪费。另外，由于非线性形态特质，使得建筑形体及其组成构件呈现独一性，每个构件都需单独设计和加工，无法发挥工业化生产的优势。故有必要对现有技术的非线性建筑形态控制方法予以改进。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种通过智能化数字技术，将复杂非线性形态转化为便于计算、表达和模数化的简单弧线，构建参数控制的弧线模型，优化弧线形态和构建方式，满足建筑设计和施工要求的智能化非线性建筑形态控制模型及优化方法。

本发明所采用的技术方案是：该智能化非线性建筑形态控制模型及优化方法包括如下步骤：

步骤一、将非线性形态的生成基准线设定为目标曲线Cv；

步骤二、根据实际工程建造要求，设定曲线的定距等分长度初始值l₀；

步骤三、将Cv按照l₀定距等分，等分后在曲线上生成等分点，记为P_n；n＝1,2,3……m，m为等分数，n顺时针计数；

建立P_n的函数关系式为：

P_n＝Div₁(Cv，l₀)

式中：P_n—曲线等分点，

Cv—目标曲线，

l₀—等分长度初始值；

步骤四、进行第一优化循环，以获得与Cv形态最近似的A_n组合方式，建立第一优化循环函数关系式为：

B_n＝min Opt₁(A_n，Cv)

式中：B_n—一次优化弧线，

A_n—初始拟合弧线，

Cv—目标曲线；