[发明专利]利用直线型材拼装带状曲面建筑表皮的方法

权利要求书

1.一种利用直线型材拼装带状曲面建筑表皮的方法，其特征在于：包括如下步骤：

在XYZ空间坐标系中，根据带状曲面的上边界线和下边界线在带状曲面的中部做出一条中分线；

中分线在XY平面投影得到中分投影线，计算中分投影线的长度为L，设型材的宽度为w，型材之间的间隙为s，则型材轴线的间距为w+s，带状曲面被型材分割为N部分，N＝L/(w+s)，其中N向上取整；

N等分中分投影线，加上中分投影线的起点和止点共得N+1个等分点，分别做等分点处中分投影线的法平面，法平面交上边界线、下边界线及中分线，在上边界线、下边界线及中分线上各得N+1个切分点；

对应将上边界线和下边界线上的N+1个切分点连接确定型材轴线，得到N+1条型材轴线，过各条轴线中点做该轴线的法平面，此平面为轴线的中垂面；

在XYZ空间坐标系上过中分线第一个切分点做平行于第一条轴线的中垂面的平面，在该平面上过中分线第一个切分点做中分线的切线，使得中分线第一个切分点的切线在中垂面投影，投影得到的线即为第一个型材的长边方向；

依次类推，从而得到N+1个型材的长边方向，确定型材的长边方向和轴线即可在XYZ空间坐标系排列生成一系列连续变化的型材，模拟出带状曲面的视觉效果。

2.根据权利要求1所述的利用直线型材拼装带状曲面建筑表皮的方法，其特征在于：中分线由如下步骤做出：

将带状曲面的上边界线和下边界线各自进行n等分，在上边界线和下边界线各得n-1个等分点，加上各自的起点和止点各得n+1个等分点，对应将上边界线和下边界线上的n+1个等分点连接得到n+1条连线，取得n+1条连线的中点，将此n+1个中点连接成样条曲线，将该样条曲线沿Y轴方向在带状曲面上投影生成带状曲面中分线。

3.根据权利要求1所述的利用直线型材拼装带状曲面建筑表皮的方法，其特征在于：将带状曲面向后偏移建造主体钢结构，在主体钢结构与型材之间设置多级调节机构，多级调节机构用于调节型材的位置。

4.根据权利要求3所述的利用直线型材拼装带状曲面建筑表皮的方法，其特征在于：由带状曲面始端至末端，每j个型材为一组，将型材分为k组，对应的多级调节结构分为k组，带状曲面为基础控制面，对应的基础控制面分为k个单元基础控制面，每个单元基础控制面对应与主体钢结构之间设置多级调节机构，多级调节机构包括钢拍子、龙骨及型材，龙骨对应平行于单元基础控制面且用于固定型材，钢拍子为接近单元基础控制面的平板结构，钢拍子的两侧分别与龙骨及主体钢结构连接。

5.根据权利要求4所述的利用直线型材拼装带状曲面建筑表皮的方法，其特征在于：型材的厚度为a，单元基础控制面向后偏移a+b距离得到龙骨控制面，其中b为型材与龙骨的可调节距离；

单元基础控制面向后偏移a+b+c+d距离得到初始钢拍子控制面，其中c为龙骨的厚度，d为龙骨与钢拍子的可调节距离；

初始钢拍子控制面的上边界线和下边界线的起止点各自内收e距离得到内收钢拍子控制面，其中2e为相邻两个钢拍子的避让距离；

连接内收钢拍子控制面的上边两个角点连线的中点和下边两个角点连线的中点得到直线L1；

过直线L1的中点O做内收钢拍子控制面的法线L2，通过直线L1和法线L2做平面F；

过O点做垂直于平面F的垂线L3，则通过直线L1和垂线L3得到平面S，过垂线L3做出垂直于平面S的平面W；

钢拍子包括竖杆件与横杆件，在平面S上做出竖杆件的轴线与横杆件的轴线，其中竖杆件的轴线与直线L1平行，横杆件的轴线与直线L3平行，钢拍子的轮廓不得超出内收钢拍子控制面在平面S上的投影轮廓；

平面W沿直线L1偏移切割龙骨控制面得到龙骨控制线，由龙骨控制线确定龙骨位置，最终完成从主体钢结构到钢拍子、龙骨及型材的多级调控设计。