(19)中华 人民共和国 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 202111680872.3 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 郑州大学 地址 450000 河南省郑州市高新 技术开发 区科学大道100号 (72)发明人 张俊峰　罗鸿博　高晨曦　胡进科　 王磊　高舒然　 (74)专利代理 机构 郑州万创知识产权代理有限 公司 41135 代理人 任彬 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种基于Grasshopper的多种桁架形式通用 参数化建模实现方法 (57)摘要 本发明属于辅助建筑设计技术领域， 具体涉 及一种基于Grasshopper的多种桁架形式通用参 数化建模实现方法， 包括如下步骤： 创建三个基 本点； 将三个点连接形成桁架下弦并沿z轴偏移 得偏移端点和偏移跨中节点； 将上下弦以跨中节 点为边界左右分别等分相同段数； 将上下等分点 分组分块， 随后进行杆段连接得到倾斜腹杆； 将 腹杆形式通过逻辑关系分别按数字1 ‑5来表示, 进而得到平面桁架;以平面桁架为基础， 以相同 方式连接杆段及腹杆， 得到其他不同形式的五种 桁架； 删去无效杆段； 将生成的六种桁架借助数 学逻辑运算， 分别用数字1 ‑6表示。 本发明可自由 控制桁架选型以及腹杆位置， 达到了在桁架设计 中大大提高桁架的设计 速度和建模效率的目的。 权利要求书3页 说明书8页 附图10页 CN 114254424 A 2022.03.29 CN 114254424 A 1.一种基于Grasshopp er的多种桁架形式通用参数化建模实现方法， 其特征在于， 包括 如下步骤： 1)创建三个 基本点， 其中两个为端点， 第三个点 为两个端点之间的中点； 2)将三个点连接形成桁架下弦并沿z轴偏移得两个偏移端点和一个偏移跨中节点， 将 偏移后的三个点连接生成桁架上弦； 3)将上下弦以跨中节点 为边界左右分别等分相同段 数； 4)将上下等分点通过运算器Partition  List分组分块， 随后进行杆段连接得到倾斜腹 杆； 5)将腹杆 形式通过逻辑关系分别按数字1 ‑5来表示,进 而得到平面桁架； 6)以平面桁架为基础， 根据不同桁架之间的拓扑关系对杆件和等分点进行偏移并且以 相同方式连接杆 段及腹杆， 得到其 他不同形式的五种桁架； 7)删去无效杆 段； 8)将生成的六种桁架借助数 学逻辑运算， 分别用数字1 ‑6表示。 2.根据权利要求1所述的一种基于Grasshopper的多种桁架形式通用参数化建模实现 方法， 其特征在于： 所述步骤1)中创建点的具体步骤为： 创建三个基本点P1、 P2、 P3， 其中P1 为原点， P2为远端点； P1在x轴 上的坐标为xP1， P2在x轴上的坐标为xP2， P1在z轴上 的坐标为 zP1， P2在z轴上的坐标为zP2， P1和P2之间距离为P1的x轴坐标与P2的x轴坐标之差， 差值为桁 架跨度L， P3为P1、 P2之间的中点,xP3为P3在x轴上的坐标， zP3为P3在z轴上的坐标， 即xP3＝ 0.5*(xP1+xP2),zP3＝0.5*(zP1+zP2)。 3.根据权利要求1所述的一种基于Grasshopper的多种桁架形式通用参数化建模实现 方法， 其特征在于： 所述步骤2)中， 将P1、 P2分别与P3连接形成桁架下弦， 并分别将P1、 P2、 P3 沿z轴偏移得偏移端点P1 ’、 偏移端点P2 ’、 偏移跨中节点P3 ’； P1和P1’、 P2和P2’之间的距离 为端点偏移量， 两个端点偏移量相同， 端点偏移量为端部高度H1， P3和P3 ’之间的距离为跨 中偏移量， 跨中偏移量 为跨中高度H2， 接着 将P1’、 P2’分别与P3 ’连接生成桁架上弦。 4.根据权利要求1所述的一种基于Grasshopper的多种桁架形式通用参数化建模实现 方法， 其特征在于： 所述步骤3)中， 将上下弦以P3 ‑P3’为界分成左右两部分， 每一部分分别 等分相同段数且 段数最高不超 过10， 分段数用运算器number  slider控制， 等分段数为半跨 节间数N。 5.根据权利要求1或4所述的一种基于Grasshopp er的多种桁架形式通用参数化建模实 现方法， 其特征在于： 所述步骤4)中， 分组的具体步骤为： 以平 面桁架为基础， 从桁架端部开 始一直到跨中节 点， 将上下 弦等分点每四个一组进行分组， 即每组等分点标号数字为(0， 1， 2， 3)， 得到奇数跨倾斜腹杆， 即分组方式为{2； 2； 2； 2； 2}； 以平面桁架为基础， 从桁架端部 起， 第二列等分点开始， 一直到跨中节点， 上下弦每四个等分点为一组进行分组， 即端部上 下弦等分点数字标号(0， 1)单独为一组， 从端部第二列开始， 等分点标号数字(0， 1， 2， 3)为 一组， 从而 得到偶数跨倾斜腹杆， 即分组方式为{1； 2； 2； 2； 2； 2}， 若增加等分段数， 可扩充分 组方式中数字2的个数使其数字之和大于等于 分段数或半跨节间数； 分组完成后， 除偶数跨 端部外， 每组上下弦共四个等分点， 按顺时针排序， 跨中节 点左边排序方式为{0； 1； 3； 2}， 跨 中节点右边排序方式为{0； 2； 3； 1}， 用运算器ListItem选中， 将节点0和3连接形成外倾型腹 杆， 外倾型腹杆的顶部与该组远离跨中节点的上弦节点连接； 将节点1和2连接形成内倾型权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114254424 A 2腹杆， 内倾型腹杆的顶部与该组靠 近跨中节点的上弦节点连接 。 6.根据权利要求1所述的一种基于Grasshopper的多种桁架形式通用参数化建模实现 方法， 其特征在于： 所述步骤5)中， 将腹杆形式通过逻辑关系分别按数字1 ‑5来表示的具体 步骤为： 借助运算器equality和运算器cullpattern， 运算器equality  A端连接由运算器 List Item输出的腹杆造型参数变量， B端分别连接1 ‑5五个数字， 并将 “＝”端连接到运算器 cullpattern上,当腹杆造型参数变量等于该值时， 该值代表的腹杆造型则会运算绘制， 其 余腹杆造型则不会运 算生成， 从而每 个参数有且只有一种造型与之对应； 1)当腹杆造型参数变量＝1时， 腹杆造型为两个完全相同的梯形组合成桁架， 桁架下弦 为直线， 梯形下底重合， 桁架上、 下弦之间设置多个等间距竖直腹杆， 从梯形上底起始到跨 中节点， 每两个相邻竖直腹杆之间形成节间， 每个节间内上弦左端点与下弦右端点用杆段 连接形成左倾腹杆， 每一个节间内上弦右端点与下弦左端点用杆段连接形成右倾腹杆， 左 边梯形桁架的每一个节间内设置有左倾腹杆， 右边梯形桁架的每一个节间设置有右倾腹 杆； 2)当腹杆造型参数变量＝2时， 腹杆造型为两个完全相同的梯形组合成桁架， 桁架下弦 为直线， 梯形下底重合， 桁架上、 下弦之间设置多个等间距竖直腹杆， 从梯形上底起始到跨 中节点， 每两个相邻竖直腹杆之间形成节间， 每个节间内上弦左端点与下弦右端点用杆段 连接形成左倾腹杆， 每一个节间内上弦右端点与下弦左端点用杆段连接形成右倾腹杆， 左 边梯形桁架的每一个节间内固定连接有右倾腹杆， 右边梯形桁架的每一个节间内固定连接 有左倾腹杆； 3)当腹杆造型参数变量＝3时， 腹杆造型为两个完全相同的梯形组合成桁架， 桁架下弦 为直线， 梯形下底重合， 桁架上、 下弦之间设置多个等间距竖直腹杆， 从梯形上底起始到跨 中节点， 每两个相邻竖直腹杆之间形成节间， 每个节间内上弦左端点与下弦右端点用杆段 连接形成左倾腹杆， 每一个节间内上弦右端点与下弦左端点用杆段连接形成右倾腹杆， 每 两个相邻的节间为一大组， 一大组的两个节间内分别固定连接有左倾腹杆和右倾腹杆， 左 倾腹杆和右倾腹杆的顶端连接， 并且左倾腹杆、 右倾腹杆和两个节间的下弦共同形成三角 形； 4)当腹杆造型参数变量＝4时， 腹杆造型为两个完全相同的梯形组合成桁架， 桁架下弦 为直线， 梯形下底重合， 桁架上、 下弦之间设置多个等间距竖直腹杆， 从梯形上底起始到跨 中节点， 每两个相邻竖直腹杆之间形成节间， 每个节间内上弦左端点与下弦右端点用杆段 连接形成左倾腹杆， 每一个节间内上弦右端点与下弦左端点用杆段连接形成右倾腹杆， 每 两个相邻的节间为一大组， 一大组的两个节间内分别固定连接有左倾腹杆和右倾腹杆， 左 倾腹杆和右倾腹杆的底端连接， 并且左倾腹杆、 右倾腹杆和两个节间的下弦共同形成倒三 角形； 5)当腹杆造型参数变量＝5时， 腹杆造型为两个完全相同的梯形组合成桁架， 桁架下弦 为直线， 梯形下底重合， 桁架上、 下弦之间设置多个等间距竖直腹杆， 从梯形上底起始到跨 中节点， 每两个相邻竖直腹杆之间形成节间， 每个节间内上弦左端点与下弦右端点用杆段 连接形成左倾腹杆， 每一个节间内上弦右端点与下弦左端点用杆段连接形成右倾腹杆， 每 个节间内同时设置左倾腹杆和右倾腹杆。 7.根据权利要求1中所述的一种基于Grasshopper的多种桁架形式通用参数化建模实权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114254424 A 3