1.本发明属于计算机辅助建筑设计领域，具体涉及一种观演看台的参数化设计方法及系统。
背景技术：2.观演建筑是指包括体育场馆、剧院在内的大部分以观演看台为核心部分的建筑。观演看台是指针对文体运动、娱乐表演等大型的集体活动时，围绕在表演或比赛场地四周且逐级升起的观看席位。
3.观演看台设计由一系列的规范和标准限制，看台视线升起与视线质量等级的动态特征，有一定的专业性。在方案设计过程中为了求得最优的看台方案，需要展开多方案比选，考虑到观演看台动辄几万座，设计制图工作量大。并且常规看台视线分析只进行二维的剖面分析，视线分析的覆盖面有限，无法对所有座位进行视线遮挡损失分析，分析的完整性、准确性和多样性不足。通过参数化手段，可以在三维环境进行看台生成，能够实时展开多方案比选，有较大的灵活性；减少制图工作量，有更高的效率；能够对座位进行全覆盖的视线分析，有更准确的成果。
技术实现要素：4.本发明的目的是提供一种观演看台的参数化设计方法，该方法可以在三维环境进行看台生成，能够实时展开多方案比选，减少制图工作量，有更高的效率。
5.本发明公开了一种观演看台的参数化设计方法，包括：1、在参数化平台中设置看台场芯轮廓线，以看台场芯轮廓线作为首排看台边线；2、根据规范确定视点的标高和水平位置；3、在参数化平台中设置看台的排数和排距，以首排看台边线为起始线，按照排数和排距生成一组平面看台坐席序列线；4、根据实际项目要求，自定义看台的首、末排标高，求得看台的垂直高度；5、根据看台的垂直高度范围、看台坐席总排数、看台眼位点至视点的眼位高度和看台眼位点至视点的水平距离，计算出每排看台的视线升高差；6、设置一个看台模数，通过对看台采用模数化处理，计算出每排看台的模数化眼位高度；7、通过每排看台的模数化眼位高度，计算出每排看台的模数化视线升高差；8、通过调整看台模数对看台的模数化视线升高差进行上下浮动调整；9、根据每排坐席的模数化眼位高度，将平面看台坐席序列线升高到每排看台对应的标高上，生成看台放样线；10、按照看台放样线进行放样得到看台体量模型；11、按照看台首排边线和视距范围得到视点轨迹线；12、以一条穿越看台范围及视点轨迹线的直线段作为坐席的视点引导线；13、以视点引导线所在的垂直面作为视点引导面，通过视点和每排坐席的眼位点，在视点引导面上生成视线分析线；14、生成具有视线分析线的剖面；15、将各种看台信息汇总至出图模块，使用rhino或者cad进行二维图纸绘制和加工。
6.本发明的参数化设计方法，将首排看台边线、看台的排数和排距、看台的首、末排标高和看台模数作为可变类型的参数，对可变类型的参数进行编组处理，通过重新导入、增
加或者减少可调整的参数数量；通过构建参数的格式化，用以在设计流程里快速生成和修改看台模型。
7.所述步骤5包括：
①
定义参数列ej；式中， 令j=2~n， xi-1为第i-1排看台眼位点至视点的水平距离；由此可获得ei和en。
8.②
根据看台的垂直高度范围及定义参数列，按下式计算出每排看台的视线升高差c；式中，n为看台坐席总排数， yn为第n排看台眼位点至视点的眼位高度； xn为第n排看台眼位点至视点的水平距离； y1为第1排看台眼位点至视点的眼位高度； x1为第1排看台眼位点至视点的水平距离；
③
根据第i排看台的视线升高差通过下式计算出第i排看台眼位点oi至视点的眼位高度 ；式中为看台眼位点oi至视点的水平距离；所述步骤6包括：
①
根据每排看台的视线升高差计算出yi后，通过对模数m的取值对看台采用模数化处理并计算每排看台眼位点oi至视点的模数化眼位高度hi，其中m为自然数；当m=0时，hi=yi；当m》0、2≤i≤n时，；
②
通过下式计算出每排看台的模数化视线升高差；式中，ci为第i排看台的模数化视线升高差；h
i-1
为第i-1排看台眼位点oi至视点的模数化眼位高度；通过调整模数m，对每排看台的模数化视线升高差进行数值的上下浮动调整，获得每排看台的模数化眼位高度、每排看台的模数化视线升高差；
③
若所生成的看台不满足要求，即所生成的看台体量不满足设计师的审美，或所生成看台的模数化视线升高差不满足时，则返回步骤1-5对看台设计进行迭代优化，直到生成的看台满足要求。
9.本发明还提供了一种基于观演看台的参数化设计系统，包括：
坐席线功能块，用于输入、转换和生成设计参数，输入设计参数包括首排线、排距、排数，转换设计参数为排距，生成设计参数为坐席序列线；综合看台系统功能块；用于通过视点标高、首排标高、末排标高、看台模数，依照坐席序列线参数生成看台放样线；调整看台模数对看台的模数化视线升高差进行上下浮动调整；输入视点轨迹线；以一条穿越看台范围及视点轨迹线的直线段作为坐席的视点引导线，通过视点引导线生成视点引导面；按照坐席系列线对座椅位置进行自定义尺寸的偏移，生成座椅序列线；根据视点轨迹线、视点标高和座椅序列线，计算出视线角度；通过输入坐席视高，根据座椅序列线在每排看台上生成坐席视高线，坐席视高一般以中国人体坐视高度1150为输入数值；通过输入参考标准视线升高差（参考标准视线升高差为jgj31-2003《体育建筑设计规范》、jgj57-2016《剧场建筑设计规范》等以观演看台为核心部分的建筑的行业标准中视线升高差最低标准值），在每根坐席视高线的顶点处生成以参考标准视线升高差为半径的参考标准视线升高差圆圈；通过坐椅序列线、模数化视线升高差、坐席视高和参考标准视线升高差，在视点引导面上生成视线分析线、坐席视高线和参考标准视线升高差圆圈；生成具有视线分析线、坐席视高线和参考标准视线升高差圆圈的看台剖面。
10.本发明可用于观演看台建筑设计的方案阶段，通过多样的参数选项覆盖包括体育场馆、剧院在内的大部分以观演看台为核心部分的设计定制，快速获得满足设计规范要求的观演看台建筑方案，并能结合各种性能分析模拟，提供一定的深化能力，有利于方案和设计深化工作的开展。
11.本发明通过参数化手段，可以在三维环境进行看台生成，能够实时展开多方案比选，有较大的灵活性；减少制图工作量，有更高的效率；能够对座位进行全覆盖的视线分析，有更准确的成果。
12.附图说明
13.图1为本发明的看台升起模块-坐席线功能块示意图；图2为看台升起模块-综合看台系统功能块示意图；图3为本发明看台升起计算方法示意图。
14.具体实施方式
15.下面参照附图所示对本发明作进一步的描述：1）在参数化平台中设置看台场芯轮廓线，以看台场芯轮廓线作为首排看台边线，在后文中将首排看台边线以首排线表示；2）根据规范确定视点的标高和水平位置；3）如图1所示，在看台升起模块-坐席线功能块中输入首排线、排数、排距，求得坐席序列线与排距；4）如图2所示，将坐席序列线与排距输入看台升起模块-综合看台系统功能块，并完成后续的看台参数化设计；5）在看台升起模块-综合看台系统功能块，通过视点标高、首排标高、末排标高、看
台模数，依照坐席序列线参数生成看台放样线；6）看台升起模块-综合看台系统功能块，通过调整看台模数对看台的模数化视线升高差进行上下浮动调整；根据实际项目要求自定义看台的首、末排标高，求得看台的垂直高度范围；根据规范规定与首排标高位置共同确定首排视点高度；设置一个定义参数列，根据看台的垂直高度范围和定义参数列，计算出视线升高差。
16.所述定义参数列ej由下式获得：式中， 令j=2~n， x
i-1
为第i-1排看台眼位点至视点的水平距离；由此可获得ei和en。
17.所述视线升高差为后排视线与本排视线在本排位置处的视线升高差。如图3所示，以视点o为原点建立直角坐标系oxy，共有n排坐席，每排坐视高度oi ~ on ，每个点的坐标为oi（xi，yi）；其中xi为该点的眼位距离，称为该点的坐视高度；所述视线升高差由下式获得：式中，n为看台坐席总排数， yn为第n排看台眼位点至视点的眼位高度； xn为第n排看台眼位点至视点的水平距离； y1为第1排看台眼位点至视点的眼位高度； x1为第1排看台眼位点至视点的水平距离；根据第i排看台的视线升高差通过下式计算出第i排看台眼位点oi至视点的眼位高度 ；式中为看台眼位点oi至视点的水平距离；根据每排看台的视线升高差计算出yi后，通过对模数m的取值对看台采用模数化处理并计算每排看台眼位点oi至视点的模数化眼位高度hi，其中m为自然数；当m=0时，hi=yi；当m》0、2≤i≤n时，；当m＞0时，
②
通过下式计算出每排看台的模数化视线升高差：式中，ci为第i排看台的模数化视线升高差；hi-1为第i-1排看台眼位点oi至视点的模数化眼位高度；通过调整模数m，对每排看台的模数化视线升高差进行数值的上下浮动调整，获得每排看台的模数化眼位高度、每排看台的模数化视线升高差。
18.7）通过看台升起模块-综合看台系统功能块，按照看台放样线进行放样得到体量
模型；8）通过看台升起模块-综合看台系统功能块，按照坐席系列线对座椅位置进行自定义尺寸的偏移，生成座椅序列线；9）看台升起模块-综合看台系统功能块，输入按照首排线和《建筑设计资料集》（第三版）所规定的视距范围得到视点轨迹线；10）通过看台升起模块-综合看台系统功能块，以一条穿越看台范围及视点轨迹的直线段作为坐席的视点引导线，通过视点引导线，和垂直于视点引导线的法线，生成一个视点引导面，视点引导面会竖向剖切看台体量；11）通过看台升起模块-综合看台系统功能块，通过坐椅序列线和视点引导线生成视线分析线；12）根据视点轨迹线、视点标高和座椅序列线，计算出视线角度；13）通过输入坐席视高，根据座椅序列线在每排看台上生成坐席视高线，坐席视高一般以中国人体坐视高度1150为输入数值；14）通过输入参考标准视线升高差，在每根坐席视高线的顶点处生成以参考标准视线升高差为半径的参考标准视线升高差圆圈；15）通过坐椅序列线、模数化视线升高差、坐席视高和参考标准视线升高差，在视点引导面上生成视线分析线、坐席视高线和参考标准视线升高差圆圈；16） 生成具有视线分析线、坐席视高线和参考标准视线升高差圆圈的看台剖面；17）若所生成看台的看台体量不符合设计师的审美，或看台视线升高差不满足相关规范时，则返回步骤1）-6）对看台设计进行迭代优化，直到生成的看台同时满足符合设计师的审美并满足相关规范，其中相关规范包括但不限于jgj31-2003《体育建筑设计规范》、jgj57-2016《剧场建筑设计规范》等以观演看台为核心部分的建筑的行业标准；18）将各种看台信息汇总至出图模块，使用rhino或者cad进行二维图纸绘制和加工。
技术特征：1.一种观演看台的参数化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1）在参数化平台中设置看台场芯轮廓线，以看台场芯轮廓线作为首排看台边线；2）确定视点的标高和水平位置；3）在参数化平台中设置看台的排数和排距，以首排看台边线为起始线，按照排数和排距生成一组平面看台坐席序列线；4）自定义看台的首、末排标高，求得看台的垂直高度；5）根据看台的垂直高度范围、看台坐席总排数、看台眼位点至视点的眼位高度和看台眼位点至视点的水平距离，计算出每排看台的视线升高差；6）设置一个看台模数，通过对看台采用模数化处理，计算出每排看台的模数化眼位高度；7）通过每排看台的模数化眼位高度，计算出每排看台的模数化视线升高差；8）通过调整看台模数对看台的模数化视线升高差进行上下浮动调整；9）根据每排坐席的模数化眼位高度，将平面看台坐席序列线升高到每排看台对应的标高上，生成看台放样线；10）按照看台放样线进行放样得到看台体量模型；11）按照首排看台边线和视距范围得到视点轨迹线；12）以一条穿越看台范围及视点轨迹线的直线段作为坐席的视点引导线；13）以视点引导线所在的垂直面作为视点引导面，通过视点和每排坐席的眼位点，在视点引导面上生成视线分析线；14）生成具有视线分析线的剖面；15）将各种看台信息汇总至出图模块，使用rhino或者cad进行二维图纸绘制和加工。2.根据权利要求1所述的观演看台的参数化设计方法，其特征在于，将首排看台边线、看台的排数和排距、看台的首、末排标高和看台模数作为可变类型的参数，对可变类型的参数进行编组处理，通过重新导入、增加或者减少可调整的参数数量；通过构建参数的格式化，用以在设计流程里快速生成和修改看台模型。3.根据权利要求1所述的观演看台的看台参数化设计方法，其特征在于：所述步骤5）包括：义参数列e
j
；式中， 令j=2~n， xi-1为第i-1排看台眼位点至视点的水平距离；由此可获得e
i
和e
n
；
②
根据看台的垂直高度范围及定义参数列，按下式计算出每排看台的视线升高差c；式中，n为看台坐席总排数， y
n
为第n排排看台眼位点至视点的眼位高度； x
n
为第n排看台眼位点至视点的水平距离； y1为第1排看台眼位点至视点的眼位高度； x1为第1排看台眼位点至视点的水平距离；
③
根据第i排看台的视线升高差通过下式计算出第i排看台眼位点o
i
至视点的眼位高度至视点的眼位高度；式中为看台眼位点o
i
至视点的水平距离。4.根据权利要求3所述的观演看台的看台参数化设计方法，其特征在于：所述步骤6）包括：根据每排看台的视线升高差计算出y
i
后，通过对模数m的取值对看台采用模数化处理并计算每排看台眼位点o
i
至视点的模数化眼位高度h
i
，其中m为自然数；当m=0时，h
i
=y
i
；当m>0、2≤i≤n时，；通过下式计算出每排看台的模数化视线升高差；式中，c
i
为第i排看台的模数化视线升高差；h
i-1
为第i-1排看台眼位点o
i
至视点的模数化眼位高度；通过调整模数m，对每排看台的模数化视线升高差进行数值的上下浮动调整，获得每排看台的模数化眼位高度、每排看台的模数化视线升高差；若所生成看台的模数化视线升高差不满足要求，则返回步骤1）-5）对看台设计进行迭代优化，直到生成的看台的模数化视线升高差满足要求。5.一种基于观演看台的参数化设计系统，其特征在于，包括：坐席线功能块,用于输入、转换和生成设计参数，输入设计参数包括首排线、排距、排数，转换设计参数为排距，生成设计参数为坐席序列线；综合看台系统功能块；用于通过视点标高、首排标高、末排标高、看台模数，依照坐席序列线参数生成看台放样线；调整看台模数对看台的模数化视线升高差进行上下浮动调整；输入视点轨迹线；以一条穿越看台范围及视点轨迹线的直线段作为坐席的视点引导线，通过视点引导线生成视点引导面；按照坐席系列线对座椅位置进行自定义尺寸的偏移，生成座椅序列线；根据视点轨迹线、视点标高和座椅序列线，计算出视线角度；通过输入坐席视高，根据座椅序列线在每排看台上生成坐席视高线，通过输入参考标准视线升高差，在每根坐席视高线的顶点处生成以参考标准视线升高差为半径的参考标准视线升高差圆圈；通过坐椅序列线、模数化视线升高差、坐席视高和参考标准视线升高差，在视点引导面上生成视线分析线、坐席视高线和参考标准视线升高差圆圈；生成具有视线分析线、坐席视高线和参考标准视线升高差圆圈的看台剖面。
技术总结本发明涉及一种观演看台的参数化设计方法，设置作为首排看台边线的看台场芯轮廓线；确定视点的标高和水平位置；根据首排看台边线、排数和排距生成一组平面看台坐席序列线；计算出每排看台的视线升高差；计算出每排看台的模数化眼位高度和模数化视线升高差；对看台的模数化视线升高差进行上下浮动调整；以平面看台坐席序列线和模数化眼位高度求得看台放样线；按照看台放样线进行放样得到体量模型；设置视点轨迹线；通过视点引导面、视点和每排坐席的眼位点，在视点引导面上生成视线分析线；生成具有视线分析线的剖面；将各种看台信息汇总至出图模块，使用Rhino或者CAD进行二维图纸绘制和加工。本发明可快速获得满足设计规范要求的看台建筑方案。范要求的看台建筑方案。范要求的看台建筑方案。
技术研发人员：陆晓明 李鸣宇 杨坤鹏 肖瑶 孙吉强 杨雁 申晓艺
受保护的技术使用者：中信建筑设计研究总院有限公司
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/7/5
