一种基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法及系统

摘要

本发明涉及建筑模型领域，尤其涉及一种基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法及系统。该方法包括以下步骤：获取建筑幕墙BIM；对建筑幕墙BIM进行幕墙几何结构分析，以生成建筑幕墙几何结构数据；根据建筑幕墙几何结构数据对建筑幕墙BIM进行构件单元分析，以生成构件单元数据；对构件单元数据进行逻辑拓扑分析，以生成构件单元逻辑拓扑关系图；对建筑幕墙BIM进行多场景风场载荷模拟，以得到多场景风场载荷模拟数据；根据构件单元数据对多场景风场载荷模拟数据进行构件单元风压强度计算，生成风压强度指数映射图；对多场景风场载荷模拟数据进行动态风压响应分析，生成动态风压响应数据。本发明实现了设计效率高、协同性好的建筑幕墙模拟设计。

权利要求

1.一种基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：获取建筑幕墙BIM；对建筑幕墙BIM进行幕墙几何结构分析，以生成建筑幕墙几何结构数据；根据建筑幕墙几何结构数据对建筑幕墙BIM进行构件单元分析，以生成构件单元数据；对构件单元数据进行逻辑拓扑分析，以生成构件单元逻辑拓扑关系图；

步骤S2：对建筑幕墙BIM进行多场景风场载荷模拟，以得到多场景风场载荷模拟数据；

根据构件单元数据对多场景风场载荷模拟数据进行构件单元风压强度计算，生成风压强度指数映射图；对多场景风场载荷模拟数据进行动态风压响应分析，生成动态风压响应数据；

步骤S3：对动态风压响应数据进行时序分析，生成动态风压响应时序数据；根据构件单元逻辑拓扑关系图对建筑幕墙BIM进行区域网格划分，以生成建筑幕墙区域网格；利用动态风压响应时序数据对建筑幕墙区域网格进行区域构件形变分析，以生成风压构件形变数据；

步骤S4：对建筑幕墙BIM进行多频温度激励模拟，以获取幕墙多频温度激励数据；通过幕墙多频温度激励数据对建筑幕墙区域网格进行温度场拟合，以生成建筑幕墙温度场；

步骤S5：通过建筑幕墙温度场对构件单元数据进行热负荷计算，生成构件单元热负荷数据；对构件单元热负荷数据进行温度激励趋势预测，生成构件温度趋势演化数据；

步骤S6：根据风压构件形变数据对构件单元数据进行形变轨迹拟合，以生成构件形变轨迹图；对构件形变轨迹图及构件温度趋势演化数据进行动态渲染，以生成动态演化建筑幕墙模型，以执行建筑幕墙模拟设计作业。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法，其特征在于，步骤S1的具体步骤为：步骤S11：获取建筑幕墙BIM；

步骤S12：对建筑幕墙BIM进行幕墙几何结构分析，以生成建筑幕墙几何结构数据；

步骤S13：对建筑幕墙几何结构数据进行单元布局结构分析，以生成单元布局结构数据；

步骤S14：根据单元布局结构数据对建筑幕墙BIM进行构件单元分析，以生成构件单元数据；

步骤S15：对构件单元数据进行逻辑拓扑分析，以生成构件单元逻辑拓扑关系图。

3.根据权利要求1所述的基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法，其特征在于，步骤S2的具体步骤为：步骤S21：对建筑幕墙BIM进行多场景风场载荷模拟，以得到多场景风场载荷模拟数据；

步骤S22：根据构件单元数据对多场景风场载荷模拟数据进行构件单元风压强度计算，生成构件单元风压强度指数；

步骤S23：对构件单元风压强度指数进行场景强度映射，构建风压强度指数映射图；

步骤S24：根据构件单元风压强度指数对建筑幕墙几何结构数据进行极值风压点检测，标记幕墙极值风压点；

步骤S25：通过幕墙极值风压点对多场景风场载荷模拟数据进行风压分布分析，从而生成风压分布数据；

步骤S26：根据风压强度指数映射图对风压分布数据进行动态风压响应分析，生成动态风压响应数据。

4.根据权利要求3所述的基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法，其特征在于，步骤S25的具体步骤为：步骤S251：对多场景风场载荷模拟数据进行临界风速分析，生成临界风速数据；

步骤S252：根据临界风速数据对风压分布数据进行风频响应分析，以生成风频响应数据；

步骤S253：对风频响应数据进行频率风力波动计算，生成风频谐波响应数据；

步骤S254：根据风压强度指数映射图对建筑幕墙几何结构数据进行结构动能量化，生成幕墙结构动能数据；

步骤S255：根据谐波响应数据对幕墙结构动能数据进行动态风压响应分析，生成动态风压响应数据。

5.根据权利要求3所述的基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法，其特征在于，步骤S3的具体步骤为：步骤S31：对动态风压响应数据进行时序分析，生成动态风压响应时序数据；

步骤S32：根据构件单元逻辑拓扑关系图对建筑幕墙BIM进行区域网格划分，以生成建筑幕墙区域网格；

步骤S33：利用动态风压响应时序数据对建筑幕墙区域网格进行结构应力应变分析，以生成结构应力应变数据；

步骤S34：对结构应力应变数据进行结构疲劳分析，生成结构疲劳数据；

步骤S35：通过结构疲劳数据对构件单元数据进行区域构件形变分析，以生成风压构件形变数据。

6.根据权利要求1所述的基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法，其特征在于，步骤S4的具体步骤为：步骤S41：对建筑幕墙BIM进行多频温度激励模拟，以获取幕墙多频温度激励数据；

步骤S42：对建筑幕墙区域网格进行热传递路径识别，以生成热传递路径数据；

步骤S43：通过幕墙多频温度激励数据对热传递路径数据进行热传递分析，以生成区域热传递数据；

步骤S44：对区域热传递数据进行温差分布分析，生成温差分布数据；

步骤S45：对温差分布数据进行温度场拟合，以生成建筑幕墙温度场。

7.根据权利要求1所述的基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法，其特征在于，步骤S5的具体步骤为：步骤S51：对建筑幕墙温度场进行对流热负荷分析，以生成构件单元对流热负荷数据；

步骤S52：通过构件单元对流热负荷数据对构件单元数据进行热负荷计算，生成构件单元热负荷数据；

步骤S53：对构件单元热负荷数据进行构件演化分析，以生成温度激励构件演化规律；

步骤S54：利用温度激励构件演化规律对构件单元数据进行趋势分析，以生成构件单元温度趋势数据；

步骤S55：对构件单元温度趋势数据进行温度激励趋势预测，生成构件温度趋势演化数据。

8.根据权利要求7所述的基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法，其特征在于，步骤S53的具体步骤为：步骤S531：对构件单元热负荷数据进行温度波动分析，生成构件单元温度波动幅度；

步骤S532：对构件单元温度波动幅度进行热衰减计算，得到构件单元热衰减数据；

步骤S533：根据构件单元热衰减数据对构件单元热负荷数据进行热膨胀变形演化分析，以生成构件单元膨胀变形数据；

步骤S534：对构件单元膨胀变形数据进行机械裂纹规律分析，以生成构件单元机械裂纹数据；

步骤S535：根据构件单元热负荷数据对构件单元机械裂纹数据进行热耦合应变分析，以生成构件热耦合应变数据；

步骤S536：对构件热耦合应变数据进行构件演化分析，以生成温度激励构件演化规律。

9.根据权利要求1所述的基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法，其特征在于，步骤S6的具体步骤为：步骤S61：根据风压构件形变数据对构件单元数据进行形变位移分析，生成构件形变位移数据；

步骤S62：对构件形变位移数据进行形变轨迹拟合，以生成构件形变轨迹图；

步骤S63：对构件形变轨迹图及构件温度趋势演化数据进行结构演化分析，以生成建筑幕墙结构演化数据；

步骤S64：通过建筑幕墙结构演化数据对建筑幕墙BIM进行结构优化，以生成优化建筑幕墙BIM；

步骤S65：对优化建筑幕墙BIM进行动态渲染，以生成动态演化建筑幕墙模型，以执行建筑幕墙模拟设计作业。

10.一种基于BIM的建筑幕墙模拟设计系统，其特征在于，用于执行如权利要求1至权利要求9任一所述的基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法，包括：构件单元模块，获取建筑幕墙BIM；对建筑幕墙BIM进行幕墙几何结构分析，以生成建筑幕墙几何结构数据；根据建筑幕墙几何结构数据对建筑幕墙BIM进行构件单元分析，以生成构件单元数据；对构件单元数据进行逻辑拓扑分析，以生成构件单元逻辑拓扑关系图；

动态风压响应模块，对建筑幕墙BIM进行多场景风场载荷模拟，以得到多场景风场载荷模拟数据；根据构件单元数据对多场景风场载荷模拟数据进行构件单元风压强度计算，生成风压强度指数映射图；对多场景风场载荷模拟数据进行动态风压响应分析，生成动态风压响应数据；

构件形变模块，对动态风压响应数据进行时序分析，生成动态风压响应时序数据；根据构件单元逻辑拓扑关系图对建筑幕墙BIM进行区域网格划分，以生成建筑幕墙区域网格；利用动态风压响应时序数据对建筑幕墙区域网格进行区域构件形变分析，以生成风压构件形变数据；

温度场模块，对建筑幕墙BIM进行多频温度激励模拟，以获取幕墙多频温度激励数据；

通过幕墙多频温度激励数据对建筑幕墙区域网格进行温度场拟合，以生成建筑幕墙温度场；

构件温度趋势模块，通过建筑幕墙温度场对构件单元数据进行热负荷计算，生成构件单元热负荷数据；对构件单元热负荷数据进行温度激励趋势预测，生成构件温度趋势演化数据；

动态渲染模块，根据风压构件形变数据对构件单元数据进行形变轨迹拟合，以生成构件形变轨迹图；对构件形变轨迹图及构件温度趋势演化数据进行动态渲染，以生成动态演化建筑幕墙模型，以执行建筑幕墙模拟设计作业。

说明书

一种基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及建筑模型领域，尤其涉及一种基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法及系统。

背景技术

[0002] 随着建筑行业的发展，建筑幕墙作为建筑外立面的重要组成部分，扮演着保温、隔热、隔音和美观等多重功能。传统的建筑幕墙设计方法主要依靠二维平面图纸和手工计算，存在着设计效率低以及协同性差等问题。为了解决这些问题并提高建筑幕墙设计的质量和效率，基于建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）的建筑幕墙模拟设计方法及系统应运而生。BIM是一种集成了建筑设计、施工和运营管理等各个阶段的数字化建模技术。它通过创建三维模型，将建筑设计中的各个元素和信息进行集成和协同，实现了设计过程的可视化、数字化和可持续发展。基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法及系统充分利用了BIM技术的优势，实现了对建筑幕墙设计的全过程模拟和优化。

发明内容

[0003] 本发明提出了一种基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法及系统，以解决至少一个上述技术问题，包括以下步骤：

[0004] 步骤S1：获取建筑幕墙BIM；对建筑幕墙BIM进行幕墙几何结构分析，以生成建筑幕墙几何结构数据；根据建筑幕墙几何结构数据对建筑幕墙BIM进行构件单元分析，以生成构件单元数据；对构件单元数据进行逻辑拓扑分析，以生成构件单元逻辑拓扑关系图；

[0005] 步骤S2：对建筑幕墙BIM进行多场景风场载荷模拟，以得到多场景风场载荷模拟数据；根据构件单元数据对多场景风场载荷模拟数据进行构件单元风压强度计算，生成风压强度指数映射图；对多场景风场载荷模拟数据进行动态风压响应分析，生成动态风压响应数据；

[0006] 步骤S3：对动态风压响应数据进行时序分析，生成动态风压响应时序数据；根据构件单元逻辑拓扑关系图对建筑幕墙BIM进行区域网格划分，以生成建筑幕墙区域网格；利用动态风压响应时序数据对建筑幕墙区域网格进行区域构件形变分析，以生成风压构件形变数据；

[0007] 步骤S4：对建筑幕墙BIM进行多频温度激励模拟，以获取幕墙多频温度激励数据；通过幕墙多频温度激励数据对建筑幕墙区域网格进行温度场拟合，以生成建筑幕墙温度场；

[0008] 步骤S5：通过建筑幕墙温度场对构件单元数据进行热负荷计算，生成构件单元热负荷数据；对构件单元热负荷数据进行温度激励趋势预测，生成构件温度趋势演化数据；

[0009] 步骤S6：根据风压构件形变数据对构件单元数据进行形变轨迹拟合，以生成构件形变轨迹图；对构件形变轨迹图及构件温度趋势演化数据进行动态渲染，以生成动态演化建筑幕墙模型，以执行建筑幕墙模拟设计作业。

[0010] 本发明通过获取建筑幕墙BIM，获得准确的建筑幕墙模型数据，通过幕墙几何结构分析，从建筑幕墙BIM中提取出几何结构数据，例如幕墙面板的尺寸、几何形状、连接方式等，通过对建筑幕墙BIM进行构件单元分析，生成构件单元数据，包括构件单元的属性、材料、几何形状等，有助于后续的结构分析、风荷载计算和热性能评估，通过对构件单元数据进行逻辑拓扑分析，生成构件单元之间的逻辑拓扑关系图，理解构件单元之间的依赖关系和相互作用，为后续的分析和设计提供参考，通过模拟不同场景下的风场载荷，全面了解建筑幕墙在不同风速、风向和气候条件下的受力情况，评估幕墙结构的稳定性和安全性，并为设计优化提供依据，根据构件单元数据对多场景风场载荷模拟数据进行分析，生成风压强度指数映射图，风压强度指数映射图显示不同构件单元受风压力的程度，识别风力集中区域和高压区域，通过对多场景风场载荷模拟数据进行动态风压响应分析，获得建筑幕墙在不同时间步骤下的风压响应数据，评估幕墙结构的动态响应特性和风荷载的传递机制，通过对动态风压响应数据进行时序分析，获得建筑幕墙在不同时间段内的风压响应时序数据，理解幕墙结构在风荷载下的变形和振动特性，利用动态风压响应时序数据对建筑幕墙区域网格进行区域构件形变分析，获得风压作用下构件的形变数据，评估幕墙结构的变形情况和构件的稳定性，为结构设计和优化提供参考，通过多频温度激励模拟，获得建筑幕墙的温度场数据，包括不同时间点和位置上的温度数据，有助于分析幕墙在不同温度下的热应力和热传导情况，通过对温度场数据进行拟合和分析，推导出幕墙结构的温度变化趋势和温度梯度分布，评估幕墙结构在温度变化下的热膨胀和热应力情况，通过热负荷计算，获得构件单元在不同工况下的热负荷数据，有助于评估幕墙的热性能和能源效益，通过分析温度场数据的趋势和变化规律，预测幕墙在未来一段时间内的温度激励趋势，通过形变轨迹拟合，根据动态风压响应数据生成幕墙的动态演化模型，能够直观地观察幕墙在不同工况下的形变和响应情况，通过动态渲染，将幕墙的形变和响应以可视化的方式表达出来。

[0011] 优选地，步骤S1包括以下步骤：

[0012] 步骤S11：获取建筑幕墙BIM；

[0013] 步骤S12：对建筑幕墙BIM进行幕墙几何结构分析，以生成建筑幕墙几何结构数据；

[0014] 步骤S13：对建筑幕墙几何结构数据进行单元布局结构分析，以生成单元布局结构数据；

[0015] 步骤S14：根据单元布局结构数据对建筑幕墙BIM进行构件单元分析，以生成构件单元数据；

[0016] 步骤S15：对构件单元数据进行逻辑拓扑分析，以生成构件单元逻辑拓扑关系图。

[0017] 本发明通过获取建筑幕墙BIM，获得准确的建筑模型数据，包括建筑的几何形状、尺寸、材料等信息，确保后续分析和设计的准确性，建筑幕墙BIM提供了一个统一的数据平台，将各个设计团队的信息整合在一起，减少错误和冲突，通过幕墙几何结构分析，从建筑幕墙BIM中提取出几何结构数据，例如幕墙面板的尺寸、形状、连接方式等，这些数据是后续分析和设计的基础，通过对建筑幕墙BIM进行几何结构分析，验证幕墙的结构模型是否满足设计要求和规范要求，发现潜在的问题和缺陷，并进行必要的修正和优化，通过单元布局结构分析，生成单元布局结构数据，包括单元的位置、数量、布局方式等信息，有助于后续的构件分析、风荷载计算和热性能评估，通过对建筑幕墙几何结构数据进行单元布局结构分析，验证单元布局是否满足设计要求和规范要求，发现单元布局中的问题和缺陷，并进行调整和优化，通过对构件单元数据进行逻辑拓扑分析，生成构件单元之间的逻辑拓扑关系图，这个拓扑关系图显示构件单元之间的依赖关系和相互作用，为后续的分析和设计提供参考。

[0018] 优选地，步骤S2包括以下步骤：

[0019] 步骤S21：对建筑幕墙BIM进行多场景风场载荷模拟，以得到多场景风场载荷模拟数据；

[0020] 步骤S22：根据构件单元数据对多场景风场载荷模拟数据进行构件单元风压强度计算，生成构件单元风压强度指数；

[0021] 步骤S23：对构件单元风压强度指数进行场景强度映射，构建风压强度指数映射图；

[0022] 步骤S24：根据构件单元风压强度指数对建筑幕墙几何结构数据进行极值风压点检测，标记幕墙极值风压点；

[0023] 步骤S25：通过幕墙极值风压点对多场景风场载荷模拟数据进行风压分布分析，从而生成风压分布数据；

[0024] 步骤S26：根据风压强度指数映射图对风压分布数据进行动态风压响应分析，生成动态风压响应数据。

[0025] 本发明通过对建筑幕墙BIM进行多场景风场载荷模拟，模拟不同场景下的风荷载情况，包括不同风速、风向和风压等参数，了解幕墙在不同气候条件下的受力情况，为后续分析和设计提供依据，通过对多场景风场载荷模拟数据进行构件单元风压强度计算，得到每个构件单元在不同场景下的风压强度，评估幕墙构件单元的受力情况，确定其承载能力和安全性，通过对构件单元风压强度指数进行场景强度映射，将不同场景下的风压强度指数映射到一个统一的标度上，比较不同场景下的风压强度，并进行分析和决策，通过根据构件单元风压强度指数对建筑幕墙几何结构数据进行极值风压点检测，确定幕墙上受到最大风压的位置，这些极值风压点对于幕墙结构的强度分析和设计具有重要意义，通过利用幕墙极值风压点，对多场景风场载荷模拟数据进行风压分布分析，得到不同位置的风压大小和分布情况，评估幕墙结构在不同位置的受力情况，通过利用风压强度指数映射图，对风压分布数据进行动态风压响应分析，评估幕墙结构在风载作用下的动态响应情况，了解幕墙结构的振动、变形和稳定性等方面的性能，为结构优化和安全设计提供依据。

[0026] 优选地，步骤S25的具体步骤为：

[0027] 步骤S251：对多场景风场载荷模拟数据进行临界风速分析，生成临界风速数据；

[0028] 步骤S252：根据临界风速数据对风压分布数据进行风频响应分析，以生成风频响应数据；

[0029] 步骤S253：对风频响应数据进行频率风力波动计算，生成风频谐波响应数据；

[0030] 步骤S254：根据风压强度指数映射图对建筑幕墙几何结构数据进行结构动能量化，生成幕墙结构动能数据；

[0031] 步骤S255：根据谐波响应数据对幕墙结构动能数据进行动态风压响应分析，生成动态风压响应数据。

[0032] 本发明通过对多场景风场载荷模拟数据进行临界风速分析，确定幕墙在不同场景下的临界风速，即风压达到最大值的风速，评估幕墙在极端风速下的受力情况，通过利用临界风速数据，对风压分布数据进行风频响应分析，了解幕墙在不同频率下的响应情况，评估幕墙结构的振动特性和共振现象，为结构设计和抗风能力评估提供依据，通过对风频响应数据进行频率风力波动计算，获得幕墙结构在不同频率下的风力响应波动情况，了解幕墙结构在不同频率下的振动幅值和波动特性，为结构设计和人员舒适性评估提供依据，通过利用风压强度指数映射图，对建筑幕墙几何结构数据进行结构动能量化，计算幕墙结构在风载作用下的动能大小，评估幕墙结构在风荷载下的能量消耗和结构响应特性，通过利用谐波响应数据，对幕墙结构动能数据进行动态风压响应分析，评估幕墙结构在风载作用下的动态响应特性，了解幕墙结构的振动、变形和稳定性等方面的性能，为结构优化和安全设计提供依据。

[0033] 优选地，步骤S3的具体步骤为：

[0034] 步骤S31：对动态风压响应数据进行时序分析，生成动态风压响应时序数据；

[0035] 步骤S32：根据构件单元逻辑拓扑关系图对建筑幕墙BIM进行区域网格划分，以生成建筑幕墙区域网格；

[0036] 步骤S33：利用动态风压响应时序数据对建筑幕墙区域网格进行结构应力应变分析，以生成结构应力应变数据；

[0037] 步骤S34：对结构应力应变数据进行结构疲劳分析，生成结构疲劳数据；

[0038] 步骤S35：通过结构疲劳数据对构件单元数据进行区域构件形变分析，以生成风压构件形变数据。

[0039] 本发明通过对动态风压响应数据进行时序分析，获得幕墙在不同时间段内的风压响应情况，了解幕墙在时间上的变化规律，例如风压的周期性、波动性和响应的延迟等，为后续的结构应力应变分析提供依据，通过根据构件单元逻辑拓扑关系图对建筑幕墙BIM进行区域网格划分，将幕墙划分为不同的区域，以便进行后续的结构应力应变分析，对幕墙结构进行精细化的建模和分析，提高模拟的准确性和效率，通过使用动态风压响应时序数据对建筑幕墙区域网格进行结构应力应变分析，计算幕墙结构在不同时刻的应力和应变情况，评估幕墙在风载作用下的结构强度和稳定性，为结构设计和安全评估提供依据，通过对结构应力应变数据进行结构疲劳分析，评估幕墙结构在长期风载作用下的疲劳寿命和耐久性，预测幕墙结构的寿命和使用安全性，为维护和保养提供依据，并优化幕墙设计和材料选择，通过利用结构疲劳数据，对构件单元数据进行区域构件形变分析，获得幕墙构件在不同区域的形变情况，了解幕墙构件在长期风载作用下的变形程度和变形分布，为结构健康监测和维护提供依据。

[0040] 优选地，步骤S4的具体步骤为：

[0041] 步骤S41：对建筑幕墙BIM进行多频温度激励模拟，以获取幕墙多频温度激励数据；

[0042] 步骤S42：对建筑幕墙区域网格进行热传递路径识别，以生成热传递路径数据；

[0043] 步骤S43：通过幕墙多频温度激励数据对热传递路径数据进行热传递分析，以生成区域热传递数据；

[0044] 步骤S44：对区域热传递数据进行温差分布分析，生成温差分布数据；

[0045] 步骤S45：对温差分布数据进行温度场拟合，以生成建筑幕墙温度场。

[0046] 本发明通过对建筑幕墙BIM进行多频温度激励模拟，模拟不同频率的温度变化对幕墙的影响，了解幕墙在不同时间尺度上的温度变化规律，包括短期瞬时变化和长期周期性变化，为后续的热传递分析提供依据，通过对建筑幕墙区域网格进行热传递路径识别，确定热量在幕墙结构中的传递路径，了解热量在幕墙各个区域之间的传递方式和路径，为后续的热传递分析提供基础，通过利用幕墙多频温度激励数据对热传递路径数据进行热传递分析，计算幕墙各个区域之间的热传递情况，评估幕墙结构在不同温度条件下的热传递效应，包括热量的流动和分布情况，为热工性能评估和节能设计提供依据，通过对区域热传递数据进行温差分布分析，获得幕墙各个区域内的温差分布情况，了解幕墙在不同位置和区域上的温度差异，为温度场拟合和热舒适性分析提供依据，通过对温差分布数据进行温度场拟合，生成建筑幕墙的温度场分布，了解幕墙各个区域的实际温度分布情况，为热舒适性评估、能源消耗分析和室内环境控制提供依据。

[0047] 优选地，步骤S5的具体步骤为：

[0048] 步骤S51：对建筑幕墙温度场进行对流热负荷分析，以生成构件单元对流热负荷数据；

[0049] 步骤S52：通过构件单元对流热负荷数据对构件单元数据进行热负荷计算，生成构件单元热负荷数据；

[0050] 步骤S53：对构件单元热负荷数据进行构件演化分析，以生成温度激励构件演化规律；

[0051] 步骤S54：利用温度激励构件演化规律对构件单元数据进行趋势分析，以生成构件单元温度趋势数据；

[0052] 步骤S55：对构件单元温度趋势数据进行温度激励趋势预测，生成构件温度趋势演化数据。

[0053] 本发明通过对建筑幕墙温度场进行对流热负荷分析，确定构件单元在空气流动条件下的热负荷情况，了解幕墙构件单元与周围空气之间的热交换过程，包括热量的传递和吸收，为后续的热负荷计算提供依据，通过利用构件单元对流热负荷数据对构件单元数据进行热负荷计算，确定每个构件单元承受的热负荷量，了解每个构件单元的热负荷贡献，为热工性能评估和能源消耗分析提供依据，通过对构件单元热负荷数据进行构件演化分析，确定构件单元在不同时间尺度上的温度演化规律，了解构件单元温度随时间的变化趋势，包括短期瞬时变化和长期周期性变化，为后续的温度趋势分析提供依据，通过利用温度激励构件演化规律对构件单元数据进行趋势分析，生成构件单元温度随时间的趋势数据，了解构件单元温度的长期演化趋势，包括温度的上升、下降或保持稳定等情况，为温度趋势预测提供依据，通过对构件单元温度趋势数据进行温度激励趋势预测，生成构件温度随时间的趋势演化数据，预测幕墙构件在未来一段时间内的温度变化情况，为热舒适性评估、结构变形分析和材料性能评估提供依据。

[0054] 优选地，步骤S53的具体步骤为：

[0055] 步骤S531：对构件单元热负荷数据进行温度波动分析，生成构件单元温度波动幅度；

[0056] 步骤S532：对构件单元温度波动幅度进行热衰减计算，得到构件单元热衰减数据；

[0057] 步骤S533：根据构件单元热衰减数据对构件单元热负荷数据进行热膨胀变形演化分析，以生成构件单元膨胀变形数据；

[0058] 步骤S534：对构件单元膨胀变形数据进行机械裂纹规律分析，以生成构件单元机械裂纹数据；

[0059] 步骤S535：根据构件单元热负荷数据对构件单元机械裂纹数据进行热耦合应变分析，以生成构件热耦合应变数据；

[0060] 步骤S536：对构件热耦合应变数据进行构件演化分析，以生成温度激励构件演化规律。

[0061] 本发明通过对构件单元热负荷数据进行温度波动分析，确定构件单元温度的波动情况，即温度的起伏幅度，了解构件单元温度在短时间尺度上的变化情况，为后续的热衰减计算提供依据，通过对构件单元温度波动幅度进行热衰减计算，确定构件单元在热传导过程中的热衰减情况，了解构件单元在传热过程中的能量损失情况，为热膨胀变形演化分析提供依据，通过根据构件单元热衰减数据对构件单元热负荷数据进行热膨胀变形演化分析，确定构件单元由于热膨胀引起的变形情况，了解构件单元在温度变化下的尺寸变化及形状变形情况，为后续的机械裂纹规律分析提供依据，通过对构件单元膨胀变形数据进行机械裂纹规律分析，确定构件单元在温度变化下产生机械裂纹的情况，了解构件单元的破坏机制和裂纹扩展规律，为后续的热耦合应变分析提供依据，通过根据构件单元热负荷数据对构件单元机械裂纹数据进行热耦合应变分析，确定构件受热引起的应力和应变情况，了解构件单元在温度变化下的应变响应，包括热膨胀引起的应变和机械裂纹扩展引起的应变，为构件的结构安全性分析提供依据，通过对构件热耦合应变数据进行构件演化分析，确定构件在温度激励下的演化规律，了解构件在长期使用过程中的变形、破坏和寿命等方面的特征，为建筑幕墙的模拟设计提供依据。

[0062] 优选地，步骤S6的具体步骤为：

[0063] 步骤S61：根据风压构件形变数据对构件单元数据进行形变位移分析，生成构件形变位移数据；

[0064] 步骤S62：对构件形变位移数据进行形变轨迹拟合，以生成构件形变轨迹图；

[0065] 步骤S63：对构件形变轨迹图及构件温度趋势演化数据进行结构演化分析，以生成建筑幕墙结构演化数据；

[0066] 步骤S64：通过建筑幕墙结构演化数据对建筑幕墙BIM进行结构优化，以生成优化建筑幕墙BIM；

[0067] 步骤S65：对优化建筑幕墙BIM进行动态渲染，以生成动态演化建筑幕墙模型，以执行建筑幕墙模拟设计作业。

[0068] 本发明通过根据风压构件形变数据，对构件单元数据进行形变位移分析，确定构件在风荷载作用下发生的形变和位移情况，了解构件在外部荷载作用下的变形特征，为后续的结构演化分析提供依据，通过对构件形变位移数据进行形变轨迹拟合，生成构件的形变轨迹图，直观地了解构件在风荷载作用下的形变情况，包括不同位置和时间点上的位移变化，形变轨迹图提供重要的信息，用于评估结构的稳定性和安全性，通过对构件形变轨迹图及构件温度趋势演化数据进行结构演化分析，生成建筑幕墙的结构演化数据，这涵盖构件在不同环境条件下的变形、位移、温度变化等信息，帮助评估幕墙结构的性能和稳定性，并为优化建筑幕墙BIM提供参考依据，根据建筑幕墙结构演化数据，对建筑幕墙BIM进行结构优化，通过分析结构演化数据，识别潜在的问题和不足之处，并提出相应的优化措施，以提高建筑幕墙的结构性能、安全性和可靠性，优化后的建筑幕墙BIM能够更好地满足设计要求，通过对优化建筑幕墙BIM进行动态渲染，生成动态演化的建筑幕墙模型，模拟和展示幕墙在不同外部荷载和环境条件下的响应和演化过程，动态演化建筑幕墙模型帮助设计团队更好地理解幕墙的行为和性能，并进行模拟设计和评估。

[0069] 在本说明书中，提供一种基于BIM的建筑幕墙模拟设计系统，用于执行如上所述的基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法，包括：

[0070] 构件单元模块，获取建筑幕墙BIM；对建筑幕墙BIM进行幕墙几何结构分析，以生成建筑幕墙几何结构数据；根据建筑幕墙几何结构数据对建筑幕墙BIM进行构件单元分析，以生成构件单元数据；对构件单元数据进行逻辑拓扑分析，以生成构件单元逻辑拓扑关系图；

[0071] 动态风压响应模块，对建筑幕墙BIM进行多场景风场载荷模拟，以得到多场景风场载荷模拟数据；根据构件单元数据对多场景风场载荷模拟数据进行构件单元风压强度计算，生成风压强度指数映射图；对多场景风场载荷模拟数据进行动态风压响应分析，生成动态风压响应数据；

[0072] 构件形变模块，对动态风压响应数据进行时序分析，生成动态风压响应时序数据；根据构件单元逻辑拓扑关系图对建筑幕墙BIM进行区域网格划分，以生成建筑幕墙区域网格；利用动态风压响应时序数据对建筑幕墙区域网格进行区域构件形变分析，以生成风压构件形变数据；

[0073] 温度场模块，对建筑幕墙BIM进行多频温度激励模拟，以获取幕墙多频温度激励数据；通过幕墙多频温度激励数据对建筑幕墙区域网格进行温度场拟合，以生成建筑幕墙温度场；

[0074] 构件温度趋势模块，通过建筑幕墙温度场对构件单元数据进行热负荷计算，生成构件单元热负荷数据；对构件单元热负荷数据进行温度激励趋势预测，生成构件温度趋势演化数据；

[0075] 动态渲染模块，根据风压构件形变数据对构件单元数据进行形变轨迹拟合，以生成构件形变轨迹图；对构件形变轨迹图及构件温度趋势演化数据进行动态渲染，以生成动态演化建筑幕墙模型，以执行建筑幕墙模拟设计作业。

[0076] 本发明通过构件单元模块获得建筑幕墙的BIM数据，并进行构件单元分析，以获得构件单元的相关数据，这些数据包括构件的几何特征、材料属性等，为后续的分析和模拟提供基础，动态风压响应模块进行多场景风场载荷模拟和风压强度计算，得到多场景下的风压强度指数映射图和动态风压响应数据，用于评估幕墙在不同风场条件下的性能表现，为优化设计提供参考，构件形变模块通过对动态风压响应数据进行时序分析和区域构件形变分析，获得风压构件形变数据，揭示幕墙构件在风荷载下的变形情况，帮助设计者评估幕墙的结构可靠性和稳定性，并进行必要的结构优化，温度场模块通过多频温度激励模拟和温度场拟合，生成建筑幕墙的温度场数据，评估幕墙的热性能和热应力分布，为优化设计提供依据，构件温度趋势模块通过热负荷计算和温度激励趋势预测，获得构件单元的温度趋势演化数据，了解幕墙构件在不同温度条件下的变化情况，对材料的热膨胀和收缩进行评估，并进行合理的材料选择和设计，动态渲染模块通过对风压构件形变数据和构件温度趋势演化数据的处理和渲染，生成动态演化的建筑幕墙模型，直观地展示幕墙在不同工况下的变形和响应情况。

附图说明

[0077] 图1为本发明一种基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法的步骤流程示意图；

[0078] 图2为步骤S1的详细实施步骤流程示意图；

[0079] 图3为步骤S2的详细实施步骤流程示意图；

[0080] 图4为步骤S3的详细实施步骤流程示意图。

具体实施方式

[0081] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0082] 本申请实施例提供一种基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法及系统。所述基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法及系统的执行主体包括但不限于搭载该系统的：机械设备、数据处理平台、云服务器节点、网络上传设备等可看作本申请的通用计算节点，所述数据处理平台包括但不限于：音频图像管理系统、信息管理系统、云端数据管理系统至少一种。

[0083] 请参阅图1至图4，本发明提供了一种基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法，所述基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法包括以下步骤：

[0084] 步骤S1：获取建筑幕墙BIM；对建筑幕墙BIM进行幕墙几何结构分析，以生成建筑幕墙几何结构数据；根据建筑幕墙几何结构数据对建筑幕墙BIM进行构件单元分析，以生成构件单元数据；对构件单元数据进行逻辑拓扑分析，以生成构件单元逻辑拓扑关系图；

[0085] 步骤S2：对建筑幕墙BIM进行多场景风场载荷模拟，以得到多场景风场载荷模拟数据；根据构件单元数据对多场景风场载荷模拟数据进行构件单元风压强度计算，生成风压强度指数映射图；对多场景风场载荷模拟数据进行动态风压响应分析，生成动态风压响应数据；

[0086] 步骤S3：对动态风压响应数据进行时序分析，生成动态风压响应时序数据；根据构件单元逻辑拓扑关系图对建筑幕墙BIM进行区域网格划分，以生成建筑幕墙区域网格；利用动态风压响应时序数据对建筑幕墙区域网格进行区域构件形变分析，以生成风压构件形变数据；

[0087] 步骤S4：对建筑幕墙BIM进行多频温度激励模拟，以获取幕墙多频温度激励数据；通过幕墙多频温度激励数据对建筑幕墙区域网格进行温度场拟合，以生成建筑幕墙温度场；

[0088] 步骤S5：通过建筑幕墙温度场对构件单元数据进行热负荷计算，生成构件单元热负荷数据；对构件单元热负荷数据进行温度激励趋势预测，生成构件温度趋势演化数据；

[0089] 步骤S6：根据风压构件形变数据对构件单元数据进行形变轨迹拟合，以生成构件形变轨迹图；对构件形变轨迹图及构件温度趋势演化数据进行动态渲染，以生成动态演化建筑幕墙模型，以执行建筑幕墙模拟设计作业。

[0090] 本发明通过获取建筑幕墙BIM，获得准确的建筑幕墙模型数据，通过幕墙几何结构分析，从建筑幕墙BIM中提取出几何结构数据，例如幕墙面板的尺寸、几何形状、连接方式等，通过对建筑幕墙BIM进行构件单元分析，生成构件单元数据，包括构件单元的属性、材料、几何形状等，有助于后续的结构分析、风荷载计算和热性能评估，通过对构件单元数据进行逻辑拓扑分析，生成构件单元之间的逻辑拓扑关系图，理解构件单元之间的依赖关系和相互作用，为后续的分析和设计提供参考，通过模拟不同场景下的风场载荷，全面了解建筑幕墙在不同风速、风向和气候条件下的受力情况，评估幕墙结构的稳定性和安全性，并为设计优化提供依据，根据构件单元数据对多场景风场载荷模拟数据进行分析，生成风压强度指数映射图，风压强度指数映射图显示不同构件单元受风压力的程度，识别风力集中区域和高压区域，通过对多场景风场载荷模拟数据进行动态风压响应分析，获得建筑幕墙在不同时间步骤下的风压响应数据，评估幕墙结构的动态响应特性和风荷载的传递机制，通过对动态风压响应数据进行时序分析，获得建筑幕墙在不同时间段内的风压响应时序数据，理解幕墙结构在风荷载下的变形和振动特性，利用动态风压响应时序数据对建筑幕墙区域网格进行区域构件形变分析，获得风压作用下构件的形变数据，评估幕墙结构的变形情况和构件的稳定性，为结构设计和优化提供参考，通过多频温度激励模拟，获得建筑幕墙的温度场数据，包括不同时间点和位置上的温度数据，有助于分析幕墙在不同温度下的热应力和热传导情况，通过对温度场数据进行拟合和分析，推导出幕墙结构的温度变化趋势和温度梯度分布，评估幕墙结构在温度变化下的热膨胀和热应力情况，通过热负荷计算，获得构件单元在不同工况下的热负荷数据，有助于评估幕墙的热性能和能源效益，通过分析温度场数据的趋势和变化规律，预测幕墙在未来一段时间内的温度激励趋势，通过形变轨迹拟合，根据动态风压响应数据生成幕墙的动态演化模型，能够直观地观察幕墙在不同工况下的形变和响应情况，通过动态渲染，将幕墙的形变和响应以可视化的方式表达出来。

[0091] 本发明实施例中，参考图1，为本发明一种基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法的步骤流程示意图，在本实施例中，所述基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法的步骤包括：

[0092] 步骤S1：获取建筑幕墙BIM；对建筑幕墙BIM进行幕墙几何结构分析，以生成建筑幕墙几何结构数据；根据建筑幕墙几何结构数据对建筑幕墙BIM进行构件单元分析，以生成构件单元数据；对构件单元数据进行逻辑拓扑分析，以生成构件单元逻辑拓扑关系图；

[0093] 本实施例中，获取建筑幕墙的BIM数据，包括幕墙的几何信息、构件属性、材料规格等，使用适当的算法和方法对建筑幕墙BIM进行几何结构分析，包括提取幕墙构件的位置、尺寸、形状等几何信息，并将其转化为可供分析使用的数据格式，基于建筑幕墙几何结构数据，对幕墙BIM进行构件单元分析，将幕墙划分为独立的构件单元，识别每个构件单元的属性和特征，如构件类型、材料、连接方式等，在构件单元数据的基础上，进行逻辑拓扑分析，通过分析构件单元之间的连接、依赖和相互作用关系，建立构件单元的逻辑拓扑关系图，描述构件单元之间的关联性和层次结构。

[0094] 步骤S2：对建筑幕墙BIM进行多场景风场载荷模拟，以得到多场景风场载荷模拟数据；根据构件单元数据对多场景风场载荷模拟数据进行构件单元风压强度计算，生成风压强度指数映射图；对多场景风场载荷模拟数据进行动态风压响应分析，生成动态风压响应数据；

[0095] 本实施例中，基于建筑幕墙BIM进行多场景风场载荷模拟，选择不同的风场场景（如不同风速、风向等），并应用适当的风工程学方法和数值模拟技术，模拟出各个场景下的风荷载情况，根据构件单元数据和多场景风场载荷模拟数据，进行构件单元风压强度计算，应用风工程学原理和数值计算方法，计算每个构件单元在不同风场场景下的风压强度，基于构件单元风压强度计算结果，生成风压强度指数映射图，展示不同构件单元在不同风场场景下的风压强度分布情况，提供幕墙设计和评估的参考依据，对多场景风场载荷模拟数据进行动态风压响应分析，将风场载荷作用于幕墙构件单元，并模拟构件单元的动态响应，包括变形、振动等，评估幕墙在不同风场条件下的响应情况。

[0096] 步骤S3：对动态风压响应数据进行时序分析，生成动态风压响应时序数据；根据构件单元逻辑拓扑关系图对建筑幕墙BIM进行区域网格划分，以生成建筑幕墙区域网格；利用动态风压响应时序数据对建筑幕墙区域网格进行区域构件形变分析，以生成风压构件形变数据；

[0097] 本实施例中，对动态风压响应数据进行时序分析，通过对动态风压数据进行时域分析，以分析幕墙构件单元的响应情况随时间的变化，使用信号处理方法、时序分析工具等来提取关键的响应特征，根据构件单元逻辑拓扑关系图，对建筑幕墙BIM进行区域网格划分，将幕墙划分为不同的区域，并建立相应的网格结构，根据构件单元之间的连接关系和层次结构进行划分，以适应后续的构件形变分析，对建筑幕墙区域网格进行区域构件形变分析，将动态风压响应数据应用于区域网格的相应节点上，并通过数值计算方法（如有限元分析）模拟构件的形变响应，获得在不同时间点上幕墙区域构件的形变情况，在区域构件形变分析的基础上，生成风压构件形变数据，描述幕墙区域构件在不同时间点上的形变情况，包括位移、变形、应力等信息，对于评估幕墙的结构性能、形变程度以及的破坏情况具有重要意义。

[0098] 步骤S4：对建筑幕墙BIM进行多频温度激励模拟，以获取幕墙多频温度激励数据；通过幕墙多频温度激励数据对建筑幕墙区域网格进行温度场拟合，以生成建筑幕墙温度场；

[0099] 本实施例中，对建筑幕墙BIM进行多频温度激励模拟，选择多个频率的温度激励信号，并应用适当的数值模拟技术，模拟出幕墙在这些频率下的温度激励情况，考虑外界气温变化、太阳辐射、热传导等因素，利用幕墙多频温度激励数据，对建筑幕墙区域网格进行温度场拟合，将温度激励数据应用于区域网格的相应节点上，并通过插值、拟合等数值方法，推导出幕墙的温度场分布，使用数学模型或数值计算方法来实现温度场的拟合，在区域网格温度场拟合的基础上，生成建筑幕墙的温度场，温度场描述幕墙在不同位置上的温度分布情况，用于评估幕墙的热膨胀、应力分布等热力学性能。

[0100] 步骤S5：通过建筑幕墙温度场对构件单元数据进行热负荷计算，生成构件单元热负荷数据；对构件单元热负荷数据进行温度激励趋势预测，生成构件温度趋势演化数据；

[0101] 本实施例中，利用建筑幕墙温度场数据，对构件单元数据进行热负荷计算，将幕墙温度场数据应用于构件单元的相应位置，并使用热传导理论或热传导模型计算出构件单元的热负荷，热负荷通常表示为单位时间内单位面积上的热能传递量，对构件单元热负荷数据进行温度激励趋势预测，对热负荷数据进行统计分析、趋势拟合或预测建模等方法，以预测构件单元温度随时间的演化趋势，得到构件温度随时间变化的预测数据，在温度激励趋势预测的基础上，生成构件温度趋势演化数据，构件温度趋势演化数据描述构件在不同时间点上温度的变化情况，用于评估构件的热响应特性、温度分布等，根据需要选择合适的时间间隔来生成温度趋势演化数据。

[0102] 步骤S6：根据风压构件形变数据对构件单元数据进行形变轨迹拟合，以生成构件形变轨迹图；对构件形变轨迹图及构件温度趋势演化数据进行动态渲染，以生成动态演化建筑幕墙模型，以执行建筑幕墙模拟设计作业。

[0103] 本实施例中，利用风压构件形变数据，对构件单元数据进行形变轨迹拟合，将风压构件形变数据应用于构件单元的相应位置，并使用插值、拟合等方法，推导出构件单元的形变轨迹，形变轨迹描述构件在受到风压作用时的形变情况，绘制成图表或图形，在形变轨迹拟合的基础上，生成构件形变轨迹图，展示构件在不同时间点上的形变情况，用于分析构件的结构变形、变形分布等信息，形变轨迹图帮助评估幕墙的结构性能，发现潜在的形变问题，将构件形变轨迹图与构件温度趋势演化数据进行动态渲染，将构件形变轨迹图和温度趋势演化数据进行时间上的同步，并以动态方式展示构件的形变和温度变化，利用计算机图形技术和动画效果，将构件形变和温度变化以动态的方式呈现出来，根据动态渲染的结果，生成动态演化建筑幕墙模型，动态演化建筑幕墙模型通过将构件形变和温度变化合成在一起，形成一个全面的动态模型，展示幕墙在风压和温度变化下的行为，用于执行建筑幕墙模拟设计作业，例如评估幕墙的结构性能、响应动态负荷等。

[0104] 本实施例中，参考图2，为步骤S1的详细实施步骤流程示意图，本实施例中，所述步骤S1的详细实施步骤包括：

[0105] 步骤S11：获取建筑幕墙BIM；

[0106] 步骤S12：对建筑幕墙BIM进行幕墙几何结构分析，以生成建筑幕墙几何结构数据；

[0107] 步骤S13：对建筑幕墙几何结构数据进行单元布局结构分析，以生成单元布局结构数据；

[0108] 步骤S14：根据单元布局结构数据对建筑幕墙BIM进行构件单元分析，以生成构件单元数据；

[0109] 步骤S15：对构件单元数据进行逻辑拓扑分析，以生成构件单元逻辑拓扑关系图。

[0110] 本实施例中，获取建筑幕墙BIM（BuildingInformationModel）数据，建筑幕墙BIM是一个数字化的建筑幕墙三维模型，包含了建筑幕墙的几何形状、构件信息、属性数据等，对获取的建筑幕墙BIM进行几何结构分析，使用专业的建筑信息模型软件或幕墙设计软件，对幕墙BIM中的几何形状、尺寸、位置等进行分析和提取，获得建筑幕墙的几何结构数据，根据建筑幕墙的几何结构数据，进行单元布局结构分析，对幕墙的几何形状、构件间的关系等进行分析和推导，以确定单元布局结构，单元布局结构描述幕墙中各个构件单元的布局方式和相互之间的位置关系，利用单元布局结构数据，对建筑幕墙BIM进行构件单元分析，将构件单元的几何形状、尺寸、属性等信息从幕墙BIM中提取出来，并进行相应的数据整理和处理，以生成构件单元数据，构件单元数据描述幕墙中每个构件单元的具体信息，如构件类型、材料、尺寸等，基于构件单元数据，进行逻辑拓扑分析，对构件单元之间的逻辑关系进行分析和建模，以生成构件单元的逻辑拓扑关系图，逻辑拓扑关系图描述幕墙中构件单元之间的连接、依赖等关系，帮助理解幕墙的组成结构和构件之间的相互作用。

[0111] 本实施例中，参考图3，为步骤S2的详细实施步骤流程示意图，本实施例中，所述步骤S2的详细实施步骤包括：

[0112] 步骤S21：对建筑幕墙BIM进行多场景风场载荷模拟，以得到多场景风场载荷模拟数据；

[0113] 步骤S22：根据构件单元数据对多场景风场载荷模拟数据进行构件单元风压强度计算，生成构件单元风压强度指数；

[0114] 步骤S23：对构件单元风压强度指数进行场景强度映射，构建风压强度指数映射图；

[0115] 步骤S24：根据构件单元风压强度指数对建筑幕墙几何结构数据进行极值风压点检测，标记幕墙极值风压点；

[0116] 步骤S25：通过幕墙极值风压点对多场景风场载荷模拟数据进行风压分布分析，从而生成风压分布数据；

[0117] 步骤S26：根据风压强度指数映射图对风压分布数据进行动态风压响应分析，生成动态风压响应数据。

[0118] 本实施例中，根据项目需求和设计准则，确定多个场景的风速、风向以及其他相关参数，如大气稳定度等，利用计算流体力学（CFD）软件或其他专业风场模拟工具，基于建筑幕墙BIM数据建立相应的风场模型，设置风场边界条件、建筑物周围的地形、建筑物的几何形状和细节等，根据设定的风场模型和参数，进行多场景的风场载荷模拟，将计算不同场景下建筑幕墙所受到的风荷载，生成多场景风场载荷模拟数据，利用结构力学理论和风荷载计算方法，对多场景风场载荷模拟数据进行构件单元风压强度计算，将风场载荷模拟数据应用于构件单元，并考虑构件的几何形状、风向、风速等因素，计算构件单元所受到的风压强度，根据计算结果，生成构件单元的风压强度指数，指数反映构件单元在不同场景下所受到的风压强度大小和变化情况，基于构件单元风压强度指数和不同场景的风荷载参数，进行场景强度映射，将不同场景下的构件单元风压强度指数映射到对应的风压强度等级或颜色表示，利用构件单元风压强度指数数据，对建筑幕墙的几何结构数据进行极值风压点检测，这涉及识别出构件单元中风压强度最大或最小的位置点，即极值风压点，利用幕墙极值风压点的位置信息，对多场景风场载荷模拟数据进行风压分布分析，在风场载荷模拟数据中确定与极值风压点对应的风压数值，并在幕墙表面进行插值或外推，以获得风压在整个幕墙表面的分布情况，根据分析结果，生成风压分布数据，描述不同构件单元或幕墙面上的风压大小、分布范围和变化趋势，为后续的幕墙设计和分析提供依据，利用风压强度指数映射图和风压分布数据，进行动态风压响应分析，将风压分布数据与风压强度指数映射图进行对比，以确定每个构件单元或幕墙面的风压强度等级和响应情况，根据分析结果，生成动态风压响应数据，描述幕墙在不同场景下的风压响应特性，包括风压强度等级、风压分布范围、局部区域的风压集中情况等，对于评估幕墙的结构性能和设计优化具有重要意义。

[0119] 本实施例中，步骤S25的具体步骤为：

[0120] 步骤S251：对多场景风场载荷模拟数据进行临界风速分析，生成临界风速数据；

[0121] 步骤S252：根据临界风速数据对风压分布数据进行风频响应分析，以生成风频响应数据；

[0122] 步骤S253：对风频响应数据进行频率风力波动计算，生成风频谐波响应数据；

[0123] 步骤S254：根据风压强度指数映射图对建筑幕墙几何结构数据进行结构动能量化，生成幕墙结构动能数据；

[0124] 步骤S255：根据谐波响应数据对幕墙结构动能数据进行动态风压响应分析，生成动态风压响应数据。

[0125] 本实施例中，在选定的场景中，通过对风速的逐渐增加，进行一系列的风场载荷模拟，每次模拟时，逐步增加风速直到出现幕墙结构发生可见变形或失稳等临界状态，记录每次模拟的风速，当风速达到使幕墙结构发生临界状态时，该风速即为临界风速，对于每个构件单元或幕墙面，在不同风速下，根据风压强度指数映射图确定其对应的风压强度等级，将风压强度等级与不同风速下的频率进行关联，得到各个频率下的风压强度等级，生成风频响应数据，记录每个构件单元或幕墙面在不同频率下的风压强度等级，对风频响应数据进行频率分析，得到不同频率下的风压强度等级，应用频率风力波动计算方法，将风压强度等级转化为相应的风压谐波响应数据，生成风频谐波响应数据，记录每个频率下的风压谐波响应，根据风压强度指数映射图，将每个构件单元或幕墙面的风压强度等级转化为相应的结构动能，结合幕墙几何结构数据，计算每个构件单元或幕墙面的质量、刚度和阻尼等参数，将结构动能量化为幕墙结构动能数据，记录每个构件单元或幕墙面的结构动能值，将谐波响应数据应用于幕墙结构动能数据，确定每个构件单元或幕墙面在不同频率下的结构动能响应，生成动态风压响应数据，记录每个构件单元或幕墙面在不同频率下的风压强度等级，表示幕墙在不同频率下的动态风压响应情况。

[0126] 本实施例中，参考图4，为步骤S3的详细实施步骤流程示意图，本实施例中，所述步骤S3的详细实施步骤包括：

[0127] 步骤S31：对动态风压响应数据进行时序分析，生成动态风压响应时序数据；

[0128] 步骤S32：根据构件单元逻辑拓扑关系图对建筑幕墙BIM进行区域网格划分，以生成建筑幕墙区域网格；

[0129] 步骤S33：利用动态风压响应时序数据对建筑幕墙区域网格进行结构应力应变分析，以生成结构应力应变数据；

[0130] 步骤S34：对结构应力应变数据进行结构疲劳分析，生成结构疲劳数据；

[0131] 步骤S35：通过结构疲劳数据对构件单元数据进行区域构件形变分析，以生成风压构件形变数据。

[0132] 本实施例中，对每个构件单元或幕墙的风压强度等级进行时序分析，将其转化为时间序列数据，在时间轴上，根据风压强度等级的变化情况，按照一定的时间间隔进行采样，记录相应的风压数据，生成动态风压响应时序数据，表示每个构件单元或幕墙在不同时间点的风压强度等级，根据建筑幕墙的BIM数据和构件单元逻辑拓扑关系图，确定构件单元之间的连接关系和相对位置，根据构件单元的几何形状和连接关系，将建筑幕墙划分为不同的区域，在每个区域内，根据构件单元的形状和尺寸，建立相应的网格结构，生成建筑幕墙区域网格，每个区域包含多个网格单元，用于后续的结构分析和计算，将动态风压响应时序数据应用于建筑幕墙区域网格的相应位置，作为外部载荷，基于结构力学原理，对每个区域网格进行结构应力应变分析，考虑材料特性、构件单元的几何形状和连接方式等因素，计算每个区域网格在不同时间点的应力应变情况，基于结构疲劳分析理论和标准，对结构应力应变数据进行疲劳寿命评估，考虑材料的疲劳性能和载荷的作用时间，计算每个区域网格在不同时间点的疲劳损伤程度，生成结构疲劳数据，记录每个区域网格在不同时间点的疲劳损伤值或疲劳寿命预测，根据结构疲劳数据，确定具有疲劳损伤的区域网格和相应的构件单元，针对每个构件单元，考虑其形状、材料特性和连接方式，进行构件形变分析，根据外部风压载荷和结构疲劳程度，计算每个构件单元在不同时间点的形变情况。

[0133] 本实施例中，步骤S4的具体步骤为：

[0134] 步骤S41：对建筑幕墙BIM进行多频温度激励模拟，以获取幕墙多频温度激励数据；

[0135] 步骤S42：对建筑幕墙区域网格进行热传递路径识别，以生成热传递路径数据；

[0136] 步骤S43：通过幕墙多频温度激励数据对热传递路径数据进行热传递分析，以生成区域热传递数据；

[0137] 步骤S44：对区域热传递数据进行温差分布分析，生成温差分布数据；

[0138] 步骤S45：对温差分布数据进行温度场拟合，以生成建筑幕墙温度场。

[0139] 本实施例中，基于建筑幕墙的BIM数据，包括几何形状、材料属性和构件连接方式等，进行多频温度激励模拟的设置，考虑外部环境条件、太阳辐射、室内外温差等因素，模拟建筑幕墙在不同频率下的温度激励，通过数值模拟方法，计算建筑幕墙在每个频率下的温度变化情况，并记录多频温度激励数据，根据建筑幕墙的BIM数据和构件单元逻辑拓扑关系图，确定构件单元之间的热传递关系，根据构件单元的材料热导率、厚度和接触方式等因素，识别热传递路径，建立区域网格的热传递路径数据结构，记录每个路径的起点、终点和热传递特性，将多频温度激励数据应用于建筑幕墙区域网格的相应位置，作为外部热源，基于热传递理论和数值计算方法，对每个区域网格的热传递路径进行分析，考虑材料热导率、热容和热辐射等因素，计算每个区域网格在不同频率下的热传递情况，生成区域热传递数据，记录每个区域网格在不同频率下的热传递量或温度变化，在区域热传递数据的基础上，计算每个区域网格内部的温差，分析不同位置的温差分布情况，考虑热传递路径和热容特性等因素，生成温差分布数据，记录每个区域网格内部不同位置处的温差值或温差分布情况，基于温差分布数据和区域网格的几何形状，进行温度场拟合，使用数学插值或拟合方法，将温差分布数据在整个建筑幕墙区域内进行推算或插值，得到连续的温度场，生成建筑幕墙的温度场数据，记录每个区域内不同位置的温度值，以反映建筑幕墙在多频温度激励下的温度分布情况。

[0140] 本实施例中，步骤S5的具体步骤为：

[0141] 步骤S51：对建筑幕墙温度场进行对流热负荷分析，以生成构件单元对流热负荷数据；

[0142] 步骤S52：通过构件单元对流热负荷数据对构件单元数据进行热负荷计算，生成构件单元热负荷数据；

[0143] 步骤S53：对构件单元热负荷数据进行构件演化分析，以生成温度激励构件演化规律；

[0144] 步骤S54：利用温度激励构件演化规律对构件单元数据进行趋势分析，以生成构件单元温度趋势数据；

[0145] 步骤S55：对构件单元温度趋势数据进行温度激励趋势预测，生成构件温度趋势演化数据。

[0146] 本实施例中，基于建筑幕墙的温度场数据和流体力学原理，进行对流热负荷分析的设置，考虑幕墙表面与周围空气的热交换，使用对流换热模型计算构件单元的对流热负荷，根据流体的流速、温度差和幕墙表面特性等因素，计算每个构件单元的对流热负荷值，基于构件单元的几何形状、材料热导率和对流热负荷数据，进行热负荷计算的设置，使用热传导理论和数值计算方法，计算每个构件单元在不同对流热负荷下的热传导情况，考虑构件单元的热容特性，计算每个构件单元在不同对流热负荷下的温度变化，分析构件单元热负荷数据的变化趋势和周期性，确定构件的温度激励构件演化规律，基于统计方法或时间序列分析，提取构件单元热负荷数据中的重要特征和周期，生成温度激励构件演化规律，描述构件单元热负荷数据在时间上的变化规律和周期性，基于温度激励构件演化规律和构件单元数据，进行趋势分析的设置，考虑构件单元的初始温度、温度激励构件演化规律和时间因素，推算构件单元温度的未来趋势，使用数学插值或拟合方法，预测构件单元在未来时间段内的温度变化，基于构件单元温度趋势数据和温度激励趋势的分析，进行温度激励趋势预测的设置，根据构件单元温度趋势数据的历史变化和已知温度激励趋势规律，预测未来温度激励趋势，综合考虑构件单元的热容特性和外部环境条件，生成构件温度趋势演化数据，记录每个构件在未来时间段内的温度趋势，以反映构件在温度激励下的温度演化情况。

[0147] 本实施例中，步骤S53的具体步骤为：

[0148] 步骤S531：对构件单元热负荷数据进行温度波动分析，生成构件单元温度波动幅度；

[0149] 步骤S532：对构件单元温度波动幅度进行热衰减计算，得到构件单元热衰减数据；

[0150] 步骤S533：根据构件单元热衰减数据对构件单元热负荷数据进行热膨胀变形演化分析，以生成构件单元膨胀变形数据；

[0151] 步骤S534：对构件单元膨胀变形数据进行机械裂纹规律分析，以生成构件单元机械裂纹数据；

[0152] 步骤S535：根据构件单元热负荷数据对构件单元机械裂纹数据进行热耦合应变分析，以生成构件热耦合应变数据；

[0153] 步骤S536：对构件热耦合应变数据进行构件演化分析，以生成温度激励构件演化规律。

[0154] 本实施例中，对构件单元热负荷数据进行统计学分析或频域分析，以确定温度波动的频率和幅度，计算构件单元温度波动幅度，表示为温度的变化范围或标准差等指标，根据构件单元温度波动幅度和材料热导率，计算热能在构件单元内部的传导损耗和衰减，确定构件单元热衰减数据，表示为温度波动经过传导衰减后的幅度或衰减比例，根据构件单元的热衰减数据和材料热膨胀系数，计算温度变化引起的构件单元膨胀或收缩变形，生成构件单元膨胀变形数据，记录每个构件单元在不同温度变化下的膨胀或收缩量，考虑构件单元的材料强度、膨胀变形和应力分布等因素，分析机械裂纹的发生和扩展规律，生成构件单元机械裂纹数据，记录每个构件单元在不同条件下的裂纹长度、形态或扩展速率等信息，考虑构件单元的热膨胀、材料弹性性能和热负荷分布，计算热引起的应变分布和应力分布，生成构件热耦合应变数据，记录每个构件单元在不同热负荷下的应变分布或应力分布，基于构件的几何形状、材料性能和热耦合应变数据，进行构件演化分析的设置，考虑构件的载荷历史、温度变化和应变累积等因素，分析构件在长期使用过程中的演化规律，生成温度激励构件演化规律，记录构件的变形、损伤或寿命等关键参数随时间的变化情况。

[0155] 本实施例中，步骤S6的具体步骤为：

[0156] 步骤S61：根据风压构件形变数据对构件单元数据进行形变位移分析，生成构件形变位移数据；

[0157] 步骤S62：对构件形变位移数据进行形变轨迹拟合，以生成构件形变轨迹图；

[0158] 步骤S63：对构件形变轨迹图及构件温度趋势演化数据进行结构演化分析，以生成建筑幕墙结构演化数据；

[0159] 步骤S64：通过建筑幕墙结构演化数据对建筑幕墙BIM进行结构优化，以生成优化建筑幕墙BIM；

[0160] 步骤S65：对优化建筑幕墙BIM进行动态渲染，以生成动态演化建筑幕墙模型，以执行建筑幕墙模拟设计作业。

[0161] 本实施例中，将风压构件形变数据与构件单元数据进行对应，确定构件单元在不同位置和方向上的形变位移，根据构件单元的形变位移，生成构件形变位移数据，记录每个构件单元的位移量和方向，对构件形变位移数据进行统计学分析或曲线拟合，以获得构件形变的整体趋势和轨迹，生成构件形变轨迹图，将构件形变位移随时间或位置的变化以图形方式表示，结合构件形变轨迹和温度趋势，分析建筑幕墙结构在不同条件下的变形、应力分布及其演化规律，生成建筑幕墙结构演化数据，记录结构变形、应力变化、破坏发展等关键参数随时间的变化情况，分析建筑幕墙结构演化数据中的问题和不足，提出结构优化的目标和要求，根据结构优化的目标，对建筑幕墙BIM进行调整和改进，以生成优化后的建筑幕墙BIM模型，将优化后的建筑幕墙BIM模型导入渲染软件，设置材质、光照和相机等参数，执行动态渲染，生成动态演化建筑幕墙模型，可观察建筑幕墙在不同时间段内的变化和响应。

[0162] 在本实施例中，提供一种基于BIM的建筑幕墙模拟设计系统，用于执行如上所述的基于BIM的建筑幕墙模拟设计方法，包括：

[0163] 构件单元模块，获取建筑幕墙BIM；对建筑幕墙BIM进行幕墙几何结构分析，以生成建筑幕墙几何结构数据；根据建筑幕墙几何结构数据对建筑幕墙BIM进行构件单元分析，以生成构件单元数据；对构件单元数据进行逻辑拓扑分析，以生成构件单元逻辑拓扑关系图；

[0164] 动态风压响应模块，对建筑幕墙BIM进行多场景风场载荷模拟，以得到多场景风场载荷模拟数据；根据构件单元数据对多场景风场载荷模拟数据进行构件单元风压强度计算，生成风压强度指数映射图；对多场景风场载荷模拟数据进行动态风压响应分析，生成动态风压响应数据；

[0165] 构件形变模块，对动态风压响应数据进行时序分析，生成动态风压响应时序数据；根据构件单元逻辑拓扑关系图对建筑幕墙BIM进行区域网格划分，以生成建筑幕墙区域网格；利用动态风压响应时序数据对建筑幕墙区域网格进行区域构件形变分析，以生成风压构件形变数据；

[0166] 温度场模块，对建筑幕墙BIM进行多频温度激励模拟，以获取幕墙多频温度激励数据；通过幕墙多频温度激励数据对建筑幕墙区域网格进行温度场拟合，以生成建筑幕墙温度场；

[0167] 构件温度趋势模块，通过建筑幕墙温度场对构件单元数据进行热负荷计算，生成构件单元热负荷数据；对构件单元热负荷数据进行温度激励趋势预测，生成构件温度趋势演化数据；

[0168] 动态渲染模块，根据风压构件形变数据对构件单元数据进行形变轨迹拟合，以生成构件形变轨迹图；对构件形变轨迹图及构件温度趋势演化数据进行动态渲染，以生成动态演化建筑幕墙模型，以执行建筑幕墙模拟设计作业。

[0169] 本发明通过构件单元模块获得建筑幕墙的BIM数据，并进行构件单元分析，以获得构件单元的相关数据，这些数据包括构件的几何特征、材料属性等，为后续的分析和模拟提供基础，动态风压响应模块进行多场景风场载荷模拟和风压强度计算，得到多场景下的风压强度指数映射图和动态风压响应数据，用于评估幕墙在不同风场条件下的性能表现，为优化设计提供参考，构件形变模块通过对动态风压响应数据进行时序分析和区域构件形变分析，获得风压构件形变数据，揭示幕墙构件在风荷载下的变形情况，帮助设计者评估幕墙的结构可靠性和稳定性，并进行必要的结构优化，温度场模块通过多频温度激励模拟和温度场拟合，生成建筑幕墙的温度场数据，评估幕墙的热性能和热应力分布，为优化设计提供依据，构件温度趋势模块通过热负荷计算和温度激励趋势预测，获得构件单元的温度趋势演化数据，了解幕墙构件在不同温度条件下的变化情况，对材料的热膨胀和收缩进行评估，并进行合理的材料选择和设计，动态渲染模块通过对风压构件形变数据和构件温度趋势演化数据的处理和渲染，生成动态演化的建筑幕墙模型，直观地展示幕墙在不同工况下的变形和响应情况。

[0170] 因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在申请文件的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。

[0171] 以上述所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。