自由曲面表皮结构形态创构方法研究
发布时间：2021-01-30 09:35
近年来,建筑设计以自由复杂的曲面形态为主,给结构设计带来许多挑战。特别是在建筑表皮形态设计中,不同造型和边界形式的曲面表皮越来越多地呈现在世人面前。在此背景下,人们对建筑表皮在建筑职能及智能化方面做了大量考察;而在结构方面,尚且需要一种创构方案,一方面可以方便地表达各种复杂的曲面表皮形态,满足造型要求;另一方面需要考虑结构上的合理化,并能够很好地融合建筑职能上对于表皮形态的要求。基于以上原因,本文按照形态表达、数学建模、力学优化和结果分析的顺序,研究了自由曲面表皮结构在力学上的创构及优化方法。建筑表皮一般具有复杂的几何形态,在曲面的数学描述方面,常体现出多值函数和多种次数的特点。为了方便表示,本文利用了参数B样条理论构造了不同次数的单一自由曲面建筑表皮形态。在此基础上,构造了多种类型B样条曲面间的连续拼接条件,包括边界条件处理、参数域重合处理、孔洞处理和变次数处理等手段,进一步创建了以曲面拼接为载体的初始自由曲面表皮形态的生成方法,能够满足建筑实践中可能存在的多种表皮形态需求。将表皮形态赋予一定的力学模型信息后,本文建立了以表皮结构上关键点坐标为设计变量,表皮结构的应变能为目标函数的数...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
造型自由
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-2-式对非线性建筑表皮进行实践。其中代表作如伍重的悉尼歌剧院(图1-2a))和埃罗·沙里宁的TWA航站楼(图1-2b))，这一时期的自由曲面表皮形态较少。一直到20世纪80年代，随着计算机图形学的发展带动了数字化工具在建筑中的应用，建筑师笔下的自由曲面表皮形态才逐步落地。其中的代表人物如美国建筑师彼得·艾森曼(PeterEisenman)，他将拓扑几何学、麦卡托网格等理论方法引入到自己的建筑作品中，设计出形态为自由曲面的建筑表皮。如BLF软件公司总部(图1-2c))、哥伦布市会议中心等(图1-2d))。随着对参数化设计的进一步探索，20世纪末，格雷格·林恩(GregLynn)、查尔斯·詹克斯(CharlesJencks)等建筑师提出了诸多建筑思想，如泡状物、褶子、平滑、去中心学说、非整体化思想等非线性建筑概念，这些理论为数字设计方法提供了依据。近年来，大量复杂造型软件的出现使得传统建筑设计有了突破性发展，以扎哈·哈迪德[6]、矶崎新为代表的一批世界建筑大师对自由曲面表皮形态钟爱有加，诞生了大量成熟的自由曲面建筑。这一时期的代表作有伦敦奥运会水上运动中心、香奈儿移动艺术馆、广州大剧院、大同大剧院(图1-2e)~h))等。现代建造技术的飞速发展使得大量自由曲面表皮结构成为了现实。a)悉尼歌剧院b)TWA航站楼c)BLF软件公司总部d)哥伦布市会议中心e)水上运动中心f)香奈儿移动艺术馆g)广州大剧院h)大同大剧院图1-2曲面表皮的相关实践这一时期，国外相关著作主要分为两类：一种是着眼于建筑形式和参数化设计方面，如2002年哈佛大学学者大卫·勒斯巴热和莫森·莫斯塔法出版的《表皮建筑学》主要讨论了建筑表皮的形式与技术；2007年英国学者彼得·绍拉帕耶编著的《当代建筑与数字化设计》，它将数字技术视为平台，将?
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-2-式对非线性建筑表皮进行实践。其中代表作如伍重的悉尼歌剧院(图1-2a))和埃罗·沙里宁的TWA航站楼(图1-2b))，这一时期的自由曲面表皮形态较少。一直到20世纪80年代，随着计算机图形学的发展带动了数字化工具在建筑中的应用，建筑师笔下的自由曲面表皮形态才逐步落地。其中的代表人物如美国建筑师彼得·艾森曼(PeterEisenman)，他将拓扑几何学、麦卡托网格等理论方法引入到自己的建筑作品中，设计出形态为自由曲面的建筑表皮。如BLF软件公司总部(图1-2c))、哥伦布市会议中心等(图1-2d))。随着对参数化设计的进一步探索，20世纪末，格雷格·林恩(GregLynn)、查尔斯·詹克斯(CharlesJencks)等建筑师提出了诸多建筑思想，如泡状物、褶子、平滑、去中心学说、非整体化思想等非线性建筑概念，这些理论为数字设计方法提供了依据。近年来，大量复杂造型软件的出现使得传统建筑设计有了突破性发展，以扎哈·哈迪德[6]、矶崎新为代表的一批世界建筑大师对自由曲面表皮形态钟爱有加，诞生了大量成熟的自由曲面建筑。这一时期的代表作有伦敦奥运会水上运动中心、香奈儿移动艺术馆、广州大剧院、大同大剧院(图1-2e)~h))等。现代建造技术的飞速发展使得大量自由曲面表皮结构成为了现实。a)悉尼歌剧院b)TWA航站楼c)BLF软件公司总部d)哥伦布市会议中心e)水上运动中心f)香奈儿移动艺术馆g)广州大剧院h)大同大剧院图1-2曲面表皮的相关实践这一时期，国外相关著作主要分为两类：一种是着眼于建筑形式和参数化设计方面，如2002年哈佛大学学者大卫·勒斯巴热和莫森·莫斯塔法出版的《表皮建筑学》主要讨论了建筑表皮的形式与技术；2007年英国学者彼得·绍拉帕耶编著的《当代建筑与数字化设计》，它将数字技术视为平台，将?
【参考文献】：
期刊论文
[1]参数化设计方法在建筑表皮设计中的应用探析[J]. 吴蔚. 建材与装饰. 2020(02)
[2]B样条曲面拼接算法的设计与实现[J]. 吴丽娟,李博,ABEYSINGHE ARACHCHIGE Sasikala Sewwandi,张心慈. 沈阳师范大学学报(自然科学版). 2019(06)
[3]可变建筑表皮的热环境调控策略分析[J]. 石峰,郑伟伟,金伟. 新建筑. 2019(02)
[4]生物光热环境的适应性对建筑表皮设计的启发[J]. 姚嘉凌. 城市建筑. 2019(09)
[5]复杂双曲面建筑外表皮设计实践——以新建杭州东站为例[J]. 王力,杨庭. 华中建筑. 2018(09)
[6]多种参数对自由曲面形态优化的影响研究[J]. 伞冰冰,俞钱辉,贺海云. 能源与环保. 2018(04)
[7]艺术视角下建筑表皮设计的研究[J]. 高华. 居舍. 2018(08)
[8]基于B样条的自由曲面结构形态创构方法研究[J]. 崔昌禹,崔国勇,涂桂刚,迟晓彤. 建筑结构学报. 2017(03)
[9]基于NURBS曲面敏感点的曲面检测测点优化[J]. 赖金涛,傅建中,沈洪垚,甘文峰. 浙江大学学报(工学版). 2015(07)
[10]基于逆吊实验原理的空间结构形态数值创建方法[J]. 武岳,李清朋,沈世钊. 建筑结构学报. 2014(04)
博士论文
[1]大跨建筑表皮的参数化设计方法研究[D]. 李媛.哈尔滨工业大学 2013
[2]自由曲面结构的形态学研究[D]. 李欣.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]波浪形自由曲面空间网格结构形态分析与稳定性能研究[D]. 廖杰.东南大学 2017
[2]自由曲面树状型支撑结构形态创构方法研究[D]. 崔京兰.哈尔滨工业大学 2015
[3]建筑设计中的复杂曲面形态实现方法研究[D]. 杨阳.哈尔滨工业大学 2013
[4]现代建筑曲面表皮建构及表达研究[D]. 刘慧彬.湖南大学 2013
[5]建筑表皮与结构系统的分离与整合研究[D]. 宋倩.北京建筑工程学院 2011
[6]建筑表皮形态建构[D]. 李晓智.重庆大学 2010
[7]自由曲面建筑形态研究[D]. 邓飞.西南交通大学 2010
本文编号：3008677
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
造型自由
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-2-式对非线性建筑表皮进行实践。其中代表作如伍重的悉尼歌剧院(图1-2a))和埃罗·沙里宁的TWA航站楼(图1-2b))，这一时期的自由曲面表皮形态较少。一直到20世纪80年代，随着计算机图形学的发展带动了数字化工具在建筑中的应用，建筑师笔下的自由曲面表皮形态才逐步落地。其中的代表人物如美国建筑师彼得·艾森曼(PeterEisenman)，他将拓扑几何学、麦卡托网格等理论方法引入到自己的建筑作品中，设计出形态为自由曲面的建筑表皮。如BLF软件公司总部(图1-2c))、哥伦布市会议中心等(图1-2d))。随着对参数化设计的进一步探索，20世纪末，格雷格·林恩(GregLynn)、查尔斯·詹克斯(CharlesJencks)等建筑师提出了诸多建筑思想，如泡状物、褶子、平滑、去中心学说、非整体化思想等非线性建筑概念，这些理论为数字设计方法提供了依据。近年来，大量复杂造型软件的出现使得传统建筑设计有了突破性发展，以扎哈·哈迪德[6]、矶崎新为代表的一批世界建筑大师对自由曲面表皮形态钟爱有加，诞生了大量成熟的自由曲面建筑。这一时期的代表作有伦敦奥运会水上运动中心、香奈儿移动艺术馆、广州大剧院、大同大剧院(图1-2e)~h))等。现代建造技术的飞速发展使得大量自由曲面表皮结构成为了现实。a)悉尼歌剧院b)TWA航站楼c)BLF软件公司总部d)哥伦布市会议中心e)水上运动中心f)香奈儿移动艺术馆g)广州大剧院h)大同大剧院图1-2曲面表皮的相关实践这一时期，国外相关著作主要分为两类：一种是着眼于建筑形式和参数化设计方面，如2002年哈佛大学学者大卫·勒斯巴热和莫森·莫斯塔法出版的《表皮建筑学》主要讨论了建筑表皮的形式与技术；2007年英国学者彼得·绍拉帕耶编著的《当代建筑与数字化设计》，它将数字技术视为平台，将?
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-2-式对非线性建筑表皮进行实践。其中代表作如伍重的悉尼歌剧院(图1-2a))和埃罗·沙里宁的TWA航站楼(图1-2b))，这一时期的自由曲面表皮形态较少。一直到20世纪80年代，随着计算机图形学的发展带动了数字化工具在建筑中的应用，建筑师笔下的自由曲面表皮形态才逐步落地。其中的代表人物如美国建筑师彼得·艾森曼(PeterEisenman)，他将拓扑几何学、麦卡托网格等理论方法引入到自己的建筑作品中，设计出形态为自由曲面的建筑表皮。如BLF软件公司总部(图1-2c))、哥伦布市会议中心等(图1-2d))。随着对参数化设计的进一步探索，20世纪末，格雷格·林恩(GregLynn)、查尔斯·詹克斯(CharlesJencks)等建筑师提出了诸多建筑思想，如泡状物、褶子、平滑、去中心学说、非整体化思想等非线性建筑概念，这些理论为数字设计方法提供了依据。近年来，大量复杂造型软件的出现使得传统建筑设计有了突破性发展，以扎哈·哈迪德[6]、矶崎新为代表的一批世界建筑大师对自由曲面表皮形态钟爱有加，诞生了大量成熟的自由曲面建筑。这一时期的代表作有伦敦奥运会水上运动中心、香奈儿移动艺术馆、广州大剧院、大同大剧院(图1-2e)~h))等。现代建造技术的飞速发展使得大量自由曲面表皮结构成为了现实。a)悉尼歌剧院b)TWA航站楼c)BLF软件公司总部d)哥伦布市会议中心e)水上运动中心f)香奈儿移动艺术馆g)广州大剧院h)大同大剧院图1-2曲面表皮的相关实践这一时期，国外相关著作主要分为两类：一种是着眼于建筑形式和参数化设计方面，如2002年哈佛大学学者大卫·勒斯巴热和莫森·莫斯塔法出版的《表皮建筑学》主要讨论了建筑表皮的形式与技术；2007年英国学者彼得·绍拉帕耶编著的《当代建筑与数字化设计》，它将数字技术视为平台，将?
【参考文献】：
期刊论文
[1]参数化设计方法在建筑表皮设计中的应用探析[J]. 吴蔚. 建材与装饰. 2020(02)
[2]B样条曲面拼接算法的设计与实现[J]. 吴丽娟,李博,ABEYSINGHE ARACHCHIGE Sasikala Sewwandi,张心慈. 沈阳师范大学学报(自然科学版). 2019(06)
[3]可变建筑表皮的热环境调控策略分析[J]. 石峰,郑伟伟,金伟. 新建筑. 2019(02)
[4]生物光热环境的适应性对建筑表皮设计的启发[J]. 姚嘉凌. 城市建筑. 2019(09)
[5]复杂双曲面建筑外表皮设计实践——以新建杭州东站为例[J]. 王力,杨庭. 华中建筑. 2018(09)
[6]多种参数对自由曲面形态优化的影响研究[J]. 伞冰冰,俞钱辉,贺海云. 能源与环保. 2018(04)
[7]艺术视角下建筑表皮设计的研究[J]. 高华. 居舍. 2018(08)
[8]基于B样条的自由曲面结构形态创构方法研究[J]. 崔昌禹,崔国勇,涂桂刚,迟晓彤. 建筑结构学报. 2017(03)
[9]基于NURBS曲面敏感点的曲面检测测点优化[J]. 赖金涛,傅建中,沈洪垚,甘文峰. 浙江大学学报(工学版). 2015(07)
[10]基于逆吊实验原理的空间结构形态数值创建方法[J]. 武岳,李清朋,沈世钊. 建筑结构学报. 2014(04)
博士论文
[1]大跨建筑表皮的参数化设计方法研究[D]. 李媛.哈尔滨工业大学 2013
[2]自由曲面结构的形态学研究[D]. 李欣.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]波浪形自由曲面空间网格结构形态分析与稳定性能研究[D]. 廖杰.东南大学 2017
[2]自由曲面树状型支撑结构形态创构方法研究[D]. 崔京兰.哈尔滨工业大学 2015
[3]建筑设计中的复杂曲面形态实现方法研究[D]. 杨阳.哈尔滨工业大学 2013
[4]现代建筑曲面表皮建构及表达研究[D]. 刘慧彬.湖南大学 2013
[5]建筑表皮与结构系统的分离与整合研究[D]. 宋倩.北京建筑工程学院 2011
[6]建筑表皮形态建构[D]. 李晓智.重庆大学 2010
[7]自由曲面建筑形态研究[D]. 邓飞.西南交通大学 2010
本文编号：3008677
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