基于杆系拓扑的平面实体结构形态创构

发布时间：2020-11-04 19:57

　　 实体结构作为最常见的一种结构形式,在各类建筑中被广泛应用,但是相对杆系结构其复杂的受力方式和宏大的体量限制了结构形态的发展。近年来参数化建筑的兴起对自由合理的实体结构形态提出了更高的需求,尤其是对于结构形式与实用的建筑功能之间的协调统一更加注重。传统的实体结构设计采用经验与试算的方式寻找经济实用的结构形态,只考虑结构的安全性而忽略了结构对建筑美学和艺术表达的贡献,借助合适的结构形态创构方法代替人为经验就能够有效的解决自由形态的实体结构设计困难的问题。目前现有的实体结构形态创构方法存在计算效率低、结构形式单一等问题,本文结合杆系结构与实体结构的优势提出了一种兼顾拓扑、形状以及截面优化的平面实体结构形态创构方法,并通过算例证实了该方法的正确性和实用性。针对实体结构拓扑和形状找形的困难,提出了一种在杆系结构形态创构的基础上将杆系结构实体化的算法,将杆系结构与实体结构相结合进行结构的形态创构,这样不仅计算效率高,而且能够实现同时对结构的拓扑、形状和截面协同优化,也为实际工程中的三维结构形态创构提供了新思路。对杆系结构的形态创构方法进行深入研究,分析了各种杆系结构形态创构方法的特点和具体操作过程,通过综合对比选用了与实体结构创构原理一致的基于进化论的创构方法。通过计算几何的平行线求交手段把杆系结构实体化,并且可以控制实体化的截面尺寸以及实体结构的边界光滑度,进一步提升实体结构创构的效率。在实体结构形态创构过程中引入等值线,使得实体结构的边界更加自由,形态也更加合理优美。通过对结构的力学性能分析证实这种方法得到结构材料布局合理,von Mises应力分布均匀。根据本文提出的平面实体结构形态创构思路,总结了结构形态创构的策略以及算法流程,通过编制Fortran程序验证了整个创构方法的可行性。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU318
【部分图文】：

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【参考文献】

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本文编号：2870537