曲面六边形平面化重构研究
发布时间：2020-08-24 12:44
【摘要】：随着技术提升与美学观念转变,复杂形态的建筑愈来愈多出现在大众视野。曲面形态作为一种重要的造型语言,被建筑师接纳并广泛使用于设计之中。建筑曲面形态的几何性质,远远复杂于传统正交体系下的“方盒子”建筑的属性,曲面产生的非标准构件、安装定位建造成本等诸多问题亟待优化解决。平面化重构曲面是建筑曲面建造优化的一种常用方法。利用平面面板单元去拟合原有的建筑曲面,在满足设计要求前提下,达到造价低,生产建造效率高等优化目的。在一般的工作流程中,设计师会将优化问题会转交给幕墙公司处理,这在一定程度上削弱了设计师对曲面形式建造的控制力。在设计过程中生成贴近现实的数字模型,对于曲面建筑实际建造有举足轻重的意义。本次研究从数字化设计建造、建筑几何学、建筑工业化的背景介入,首先对国内外相关文献进行研究,分别从三角形、四边形、六边形平面化重构方法进行总结梳理;其次整理总结在当下流行的数字化设计软件Rhinoceros(犀牛)平台中可实现平面化重构的工具,并对不同工具的特性进行实验比较;结合实际案例,展示三角形、四边形、六边形平面在当下实践中的应用。由于在应用中六边形平面化可用工具较少,笔者以此为切入点,基于Rhinoceros与Grasshopper平台,提出一种基于切平面法的平面六边形重构算法,以及两种非连续平面六边形重构算法作为补充。随后利用不同类型曲面对算法进行实验,取得了较为理想的结果。最后利用算法分别对三个实际案例进行了模拟。本次研究提供直观、快速实现曲面平面化重构的算法,摆脱一般优化中过于复杂的数学困难。使设计师在曲面建筑的设计阶段,即可控制方案建造效果,减少虚拟模型与实际建造之间的差距,带来合理美观的建筑形式。对设计师理解曲面平面化优化背后的数学规律,提高对曲面几何知识的认知,提升对曲面建造的控制力有重要意义。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU318
【图文】：
理论）及仿生科学的发展，给设计师带来刺激，影响了原本从功能、文脉、场地具体入手的逡逑传统建筑设计方法。非线性设计、参数化设计等设计思潮随着计算机技术条件的成熟应运而逡逑生。（如图１－１）逡逑设计工具方面，随着计算机图形学技术发展，不同软件公司开发出一系列建筑数字化设逡逑计工具，使得建筑设计师更好地处理并控制建筑曲面造型，比如Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司的Ｍａｙａ软逡逑件，Ｒｏｂｅｒｔ邋ＭｃＮｅｅｌ邋＆邋Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ邋公司开发的邋Ｒｈｉｎｏｃｅｒｏｓ，盖里科技（Ｇｅｈｒｙ邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）逡逑基于Ｃａｔｉａ造型软件开发的Ｄｉｇｉｔａｌ邋Ｐｒｏｊｅｃｔ邋（ＤＰ）等，以及针对设计软件开发的参数化插逡逑件，诸如邋Ｄａｖｉｄ邋Ｒｕｔｔｅｎ邋针对邋Ｒｈｉｎｏｃｅｒｏｓ邋编写的邋Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｅｒ，邋Ａｕｔｏｄｅｓｋ邋公司开发邋Ｒｅｖｉｔ邋中逡逑的Ｄｙｎａｍｏ插件等，以上插件可以对曲面造型进行有效设计与轻松调整。软件技术的发展更逡逑好地解放了建筑师的创造力，成为建筑曲面复杂形态的实现有利基础。逡逑加工建造方面
以上三种多边形形状可以在平面内实现全等性满铺，由此作为实现建筑曲面平板逡逑化重构的常用方式。逡逑＿WW逡逑图１＿邋５左：三角形网格，中：四边形网格、右：六边形网格逡逑值得注意得是，多边形平铺拟合曲面一般指得是各多边形单元边界紧密相连，不存在任逡逑何空隙，由于边界形态受到曲面变化而改变，这在数学上是一个较为困难的问题。如果单元逡逑之间边界不做紧密相连的要求，使用分离的平面单元进行拟合，则单元边界受到曲面变化的逡逑影响较少，可以大大降低优化难度。在本文第三章中，笔者以此提出一类非连续平面重构算逡逑３逡逑
１．邋３研究对象逡逑ｚ＾７逡逑图１－邋４左：平板右：平面逡逑本文的主要研宄对象是建筑曲面以及平面重构曲面的方式。逡逑首先对“平面化”与“平板化”的概念进行区分》“平板化重构”是指用相对于曲面的逡逑小尺寸离散平板单元，去拼接拟合建筑曲面。而“平面”是对“平板”忽略厚度的简化。厚逡逑度是模型中平面单元进行偏移操作产生，曲面内离散平面的偏移方式，受曲面曲率变化影响逡逑较大，在数学上是一个复杂的议题。鉴于篇幅所限，本次研宄中不做讨论，因而将平面化重逡逑构作为研宄对象。最后请读者在阅读中区分平面与平板所指代对象。逡逑本文旨在研宄在曲面上可以实现同种类型的多边形平面拟合曲面。如三角形、四边形、逡逑六边形等。以上三种多边形形状可以在平面内实现全等性满铺，由此作为实现建筑曲面平板逡逑化重构的常用方式。逡逑＿WW逡逑图１＿邋５左：三角形网格，中：四边形网格、右：六边形网格逡逑值得注意得是，多边形平铺拟合曲面一般指得是各多边形单元边界紧密相连，不存在任逡逑何空隙，由于边界形态受到曲面变化而改变，这在数学上是一个较为困难的问题。如果单元逡逑之间边界不做紧密相连的要求
本文编号：2802470
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU318
【图文】：
理论）及仿生科学的发展，给设计师带来刺激，影响了原本从功能、文脉、场地具体入手的逡逑传统建筑设计方法。非线性设计、参数化设计等设计思潮随着计算机技术条件的成熟应运而逡逑生。（如图１－１）逡逑设计工具方面，随着计算机图形学技术发展，不同软件公司开发出一系列建筑数字化设逡逑计工具，使得建筑设计师更好地处理并控制建筑曲面造型，比如Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司的Ｍａｙａ软逡逑件，Ｒｏｂｅｒｔ邋ＭｃＮｅｅｌ邋＆邋Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ邋公司开发的邋Ｒｈｉｎｏｃｅｒｏｓ，盖里科技（Ｇｅｈｒｙ邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）逡逑基于Ｃａｔｉａ造型软件开发的Ｄｉｇｉｔａｌ邋Ｐｒｏｊｅｃｔ邋（ＤＰ）等，以及针对设计软件开发的参数化插逡逑件，诸如邋Ｄａｖｉｄ邋Ｒｕｔｔｅｎ邋针对邋Ｒｈｉｎｏｃｅｒｏｓ邋编写的邋Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｅｒ，邋Ａｕｔｏｄｅｓｋ邋公司开发邋Ｒｅｖｉｔ邋中逡逑的Ｄｙｎａｍｏ插件等，以上插件可以对曲面造型进行有效设计与轻松调整。软件技术的发展更逡逑好地解放了建筑师的创造力，成为建筑曲面复杂形态的实现有利基础。逡逑加工建造方面
以上三种多边形形状可以在平面内实现全等性满铺，由此作为实现建筑曲面平板逡逑化重构的常用方式。逡逑＿WW逡逑图１＿邋５左：三角形网格，中：四边形网格、右：六边形网格逡逑值得注意得是，多边形平铺拟合曲面一般指得是各多边形单元边界紧密相连，不存在任逡逑何空隙，由于边界形态受到曲面变化而改变，这在数学上是一个较为困难的问题。如果单元逡逑之间边界不做紧密相连的要求，使用分离的平面单元进行拟合，则单元边界受到曲面变化的逡逑影响较少，可以大大降低优化难度。在本文第三章中，笔者以此提出一类非连续平面重构算逡逑３逡逑
１．邋３研究对象逡逑ｚ＾７逡逑图１－邋４左：平板右：平面逡逑本文的主要研宄对象是建筑曲面以及平面重构曲面的方式。逡逑首先对“平面化”与“平板化”的概念进行区分》“平板化重构”是指用相对于曲面的逡逑小尺寸离散平板单元，去拼接拟合建筑曲面。而“平面”是对“平板”忽略厚度的简化。厚逡逑度是模型中平面单元进行偏移操作产生，曲面内离散平面的偏移方式，受曲面曲率变化影响逡逑较大，在数学上是一个复杂的议题。鉴于篇幅所限，本次研宄中不做讨论，因而将平面化重逡逑构作为研宄对象。最后请读者在阅读中区分平面与平板所指代对象。逡逑本文旨在研宄在曲面上可以实现同种类型的多边形平面拟合曲面。如三角形、四边形、逡逑六边形等。以上三种多边形形状可以在平面内实现全等性满铺，由此作为实现建筑曲面平板逡逑化重构的常用方式。逡逑＿WW逡逑图１＿邋５左：三角形网格，中：四边形网格、右：六边形网格逡逑值得注意得是，多边形平铺拟合曲面一般指得是各多边形单元边界紧密相连，不存在任逡逑何空隙，由于边界形态受到曲面变化而改变，这在数学上是一个较为困难的问题。如果单元逡逑之间边界不做紧密相连的要求
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 孙澄宇;吕俊超;;掌控曲面表皮建造中的平面拟合[J];城市建筑;2011年09期
2 徐维平;;武汉中心[J];城市建筑;2011年09期
相关博士学位论文 前1条
1 王军;数字几何处理若干关键技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
相关硕士学位论文 前5条
1 奥京;基于几何逻辑的复杂建筑形态控制[D];清华大学;2016年
2 杨阳;建筑设计中的复杂曲面形态实现方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
3 王风涛;基于高级几何学复杂建筑形体的生成及建造研究[D];清华大学;2012年
4 蔡烨;建筑几何中的样条造型与离散技术研究[D];浙江大学;2012年
5 吴瑞丰;基于六边形网格的几何处理方法[D];吉林大学;2009年
本文编号：2802470
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