[发明专利]基于大数据的ETFE双曲负高斯索膜数字化建造方法和系统

说明书

本发明提供一种基于大数据的ETFE双曲负高斯索膜数字化建造方法和系统，所述方法包括：设计出基于ETFE双曲负高斯索膜的结构模型；构建张力变化预测模型；基于建筑场地的坐标位置信息获取第一环境数据；基于第一环境数据并通过张力变化预测模型预测出不同材质索膜的张力变化值；判断张力变化值是否超出对应的张力变化极限值，如果否，则将对应的材质索膜加入第一待选队列；获取透光率要求，判断第一待选队列中每种材质索膜的透光率是否满足透光率要求，如果满足，则将对应的材质索膜加入第二待选队列；基于索膜的抗张力变化能力和透光率选取出目标材质索膜，并进行实体建造。本发明的建造方法能够提升建筑结构稳定性，提升用户体验感。

技术领域

本发明涉及数字化建筑技术领域，尤其涉及一种基于大数据的ETFE双曲负高斯索膜数字化建造方法和系统。

背景技术

膜结构又叫张拉膜结构（Tensioned Membrane structure），张拉膜结构是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式，是由多种高强薄膜材料及加强构件（钢架、钢柱或钢索）通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状，作为覆盖结构，并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。ETFE索膜是张拉膜结构的一种优良膜材，ETFE索膜则是由ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）生料直接制成。ETFE不仅具有优良的抗冲击性能、电性能、热稳定性和耐化学腐蚀性，而且机械强度高，加工性能好。ETFE膜材的应用在很多方面可以取代其他产品而表现出强大的优势和市场前景。

然而传统的张拉膜结构建造过程中，多是基于设计师的设计图纸直接施工完成的，并未充分考虑膜材的透光率，以及是否适配建筑地的环境因素，进而导致建造完成的张拉膜结构稳定性较差，使用寿命缩短；如果选取透光率较差的膜材还会导致用户体验度不佳。

发明内容

为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出了一种基于大数据的ETFE双曲负高斯索膜数字化建造方法和系统，能够结合大数据以及机器学习的方法，选取出与当地环境因素相适配的膜材，有效提升了张拉膜结构的稳定性，延长使用寿命；同时在满足稳定性的同时尽可能选取透光率较优的膜材，进一步提升用户的体验感。

本发明第一方面提出了一种基于大数据的ETFE双曲负高斯索膜数字化建造方法，所述方法包括：

通过数字化建筑设计软件，并结合用户需求设计出基于ETFE双曲负高斯索膜的结构模型；

枚举所有预选的材质索膜，分析不同材质索膜在各种环境因素的张力变化程度，并构建索膜材质基于环境因素的张力变化预测模型；

获取建筑场地的坐标位置信息，基于坐标位置信息并通过大数据平台获取对应的第一环境数据；

基于第一环境数据并通过所述张力变化预测模型预测出不同材质索膜的张力变化值；

判断不同材质索膜的张力变化值是否超出对应的张力变化极限值，如果是，则剔除对应的材质索膜，如果否，则将对应的材质索膜加入第一待选队列；

获取用户对ETFE双曲负高斯索膜的透光率要求，并分别获取第一待选队列中每种材质索膜的透光率，判断第一待选队列中每种材质索膜的透光率是否满足透光率要求，如果不满足，则剔除对应的材质索膜，如果满足，则将对应的材质索膜加入第二待选队列；

基于索膜的抗张力变化能力和透光率，从第二待选队列选取出目标材质索膜，并采用所述目标材质索膜制作ETFE双曲负高斯索膜，然后按照结构模型进行实体建造。

本方案中，基于索膜的抗张力变化能力和透光率，从第二待选队列选取出目标材质索膜，具体包括：

预设索膜材质的抗张力变化能力对索膜选取的影响权重为，以及索膜材质的透光率对索膜选取的影响权重为；

预设第二待选队列中包括n个不同材质索膜，基于材质索膜获取对应的透光率以及处于第一环境数据中的张力变化值，其中，表示第二待选队列中第个材质索膜；