面向装配式建筑的智能构件匹配方法

本发明涉及智能构件匹配领域，尤其涉及面向装配式建筑的智能构件匹配方法。

背景技术：

1、装配式建筑通过将建筑结构拆分为标准化或半标准化的构件，在工厂内完成预制生产，再运输至施工现场进行拼装，从而能够有效提高施工效率、减少现场湿作业、降低资源浪费，并提升工程质量与安全水平。随着建筑工业化水平的不断提升，构件标准化与构件组合优化逐渐成为影响装配式建筑设计与施工效率的重要因素。

2、但传统方法的装配式建筑构件选型与匹配过程整体智能化程度较低，构件选择往往依赖设计人员经验或简单规则在构件库中进行人工筛选，缺乏能够结合bim模型信息自动完成构件匹配与组合优化的技术手段。同时，传统方法多以单个构件为单位进行独立选型，缺乏对建筑整体装配关系的系统分析，难以在满足设计需求的同时兼顾构件之间的连接适配性与整体装配协调性，导致构件匹配效率低、组合方案整体合理性不足，难以满足装配式建筑规模化、标准化设计的发展需求。

技术实现思路

1、本发明提供面向装配式建筑的智能构件匹配方法，以解决传统方法普遍缺乏对需求构件与标准构件之间匹配程度的量化评价机制，难以通过综合考虑构件类型及多维尺寸差异来准确评估构件适配度；对构件接口信息利用不足，缺乏针对接口方向关系和接口类型兼容性的系统判定方法，容易导致选取的构件之间在实际装配时无法形成有效连接；在多个安装位置同时进行构件选择时，缺乏能够综合考虑节点需求匹配程度与相邻构件连接关系的整体优化机制，难以在复杂候选构件组合空间中获得整体装配关系较优的构件匹配方案的技术问题。

2、本发明的面向装配式建筑的智能构件匹配方法，具体包括以下步骤：

3、s1.获取需求构件的基本属性，结合数据库构件的基本属性，根据构件类型匹配和几何尺寸差异，综合评估数据库构件与需求构件之间的适配程度，计算构件需求匹配度，并生成需求构件的候选构件集合；

4、s2.基于需求构件的候选构件集合，引入构件接口匹配判定算法，量化不同需求构件的候选构件之间的接口匹配程度，得到接口连接匹配指数；

5、s3.构建邻接图结构，基于构件需求匹配度和接口连接匹配指数，生成整体装配匹配指数，并以整体装配匹配指数为优化目标，求解最优构件匹配方案。

6、优选的，所述s1，具体包括：

7、构件的基本属性包括构件类别以及几何尺寸信息；对需求构件与数据库构件的长度、宽度和高度分别计算差值，并对差值进行归一化处理，得到长度、宽度和高度的相对尺寸差异；将相对尺寸差异进行累加，构建尺寸差异指标。

8、优选的，所述s1，具体包括：

9、引入构件类型匹配判定机制，对需求构件与数据库构件的构件类型一致性进行匹配判定，结合尺寸差异指标，计算构件需求匹配度，并将与需求构件类型一致的数据库构件纳入需求构件的候选构件集合。

10、优选的，所述s2，具体包括：

11、所述构件接口匹配判定算法，通过综合分析接口方向关系以及接口类型兼容关系，对不同需求构件的不同候选构件之间的连接条件进行判定，并计算候选构件之间的接口连接匹配指数。

12、优选的，所述s2，具体包括：

13、在构件接口匹配判定算法的实现过程中，提取候选构件的接口集合信息，遍历任意两个不同需求构件的候选构件接口集合的所有接口对，并对每一对接口逐一进行接口方向匹配判定和接口类型匹配判定；基于接口方向匹配判定结果和接口类型匹配判定结果，得到接口匹配状态。

14、优选的，所述s2，具体包括：

15、将接口匹配状态一致的接口对作为可连接接口对，并构建可连接接口对集合；统计可连接接口对集合的元素数量，并计算不同需求构件的候选构件之间的接口连接匹配指数。

16、优选的，所述s3，具体包括：

17、以需求构件安装位置为节点，以两个构件安装位置在空间结构上的相邻关系为边，将建筑结构抽象为邻接图结构；引入候选构件选择变量，结合构件需求匹配度和接口连接匹配指数，分别量化建筑整体在设计需求层面的平均匹配水平和邻接构件之间接口连接关系的平均匹配程度，并计算得到整体装配匹配指数。

18、优选的，所述s3，具体包括：

19、通过贪心迭代优化算法求解构件匹配方案：根据构件需求匹配度对需求构件的候选构件进行初始选择，形成初始构件组合方案；以需求构件为单位依次进行局部搜索，对当前已选择的构件进行候选替换尝试，并在保持每个需求构件仅选择一个候选构件的约束条件下，重新计算替换后的整体装配匹配指数；当替换能够提高整体装配匹配指数时，则接受替换并更新构件选择结果，否则保持原有构件选择；反复执行上述局部替换搜索过程，直至完整一轮遍历中不再有替换能够提高整体装配匹配指数时终止迭代，输出当前构件选择结果作为最优构件匹配方案。

20、本发明的技术方案的有益效果是：

21、1、通过从bim模型中提取构件安装位置及需求构件的类别和几何尺寸信息，并与构件数据库中的标准构件进行对比分析，综合评估长度、宽度和高度的相对尺寸差异，并引入构件类型一致性判定，据此计算构件需求匹配度，从而能够自动筛选出与设计需求相符合的候选构件集合，实现需求构件与数据库构件之间的智能匹配，提高构件选型的准确性与合理性，并减少人工筛选构件所带来的效率问题。

22、2、以构件接口信息为核心，引入构件接口匹配判定算法，通过对接口方向关系以及接口类型兼容关系进行联合分析，识别不同需求构件的不同候选构件之间是否具备实际连接条件，通过构建可连接接口对集合并计算接口连接匹配指数，以量化候选构件之间的接口连接匹配程度，能够在构件选择阶段提前评估构件之间的装配连接能力，从而避免在实际施工过程中出现接口不匹配或无法连接的问题，提高装配结构的可施工性与结构连接可靠性。

23、3、在获得构件需求匹配关系和接口连接匹配关系的基础上，通过构建建筑构件邻接图结构，将构件安装位置之间的空间邻接关系引入整体匹配分析，并以整体装配匹配指数作为优化目标，实现对构件组合方案的整体评价，通过同时考虑构件对设计需求的匹配程度以及相邻构件之间的接口连接关系，使构件选择过程不仅满足单个构件的尺寸与类型要求，还能够保证整体结构装配关系的协调性，从而提高整体装配质量。

24、4、通过引入贪心迭代优化算法，对构件组合方案进行逐步优化，在满足每个安装位置仅选择一个构件的约束条件下，通过局部替换搜索不断提升整体装配匹配指数，最终获得满足设计需求且整体装配关系最优的构件匹配方案，能够在保证计算效率的同时实现构件组合方案的持续优化，从而提升装配式建筑构件匹配的智能化水平，并提高设计阶段对构件装配可行性的综合评估能力。

1.面向装配式建筑的智能构件匹配方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的面向装配式建筑的智能构件匹配方法，其特征在于，所述s1，具体包括：

3.根据权利要求2所述的面向装配式建筑的智能构件匹配方法，其特征在于，所述s1，具体包括：

4.根据权利要求1所述的面向装配式建筑的智能构件匹配方法，其特征在于，所述s2，具体包括：

5.根据权利要求4所述的面向装配式建筑的智能构件匹配方法，其特征在于，所述s2，具体包括：

6.根据权利要求5所述的面向装配式建筑的智能构件匹配方法，其特征在于，所述s2，具体包括：

7.根据权利要求1所述的面向装配式建筑的智能构件匹配方法，其特征在于，所述s3，具体包括：

8.根据权利要求1所述的面向装配式建筑的智能构件匹配方法，其特征在于，所述s3，具体包括：