自由曲面空间网格结构智能优化

发布时间：2024-02-02 19:17

　　近年来,随着人们对建筑外形美学的要求不断提高,自由曲面造型凭借形式新颖、造型独特等特点,逐渐取代了形式单调的传统规则曲面形态,被广大建筑设计师应用于各种地标性建筑中。由于自由曲面空间网格结构形式复杂多变,因此如何创建既具有灵活自由的外形又具有一定的结构受力合理性的曲面形态,是该类结构设计中亟待解决的一个问题;同时,为了保证网格结构的流畅美观和实际施工的经济高效,对网格构成单元与整体形态的均匀性优化也成为了一个关键性问题。针对这两个问题,本文通过探索与研究得到了初步的解决方案,取得了一定的研究成果。自由曲面形态优化与网格优化的前提是需要完成相应的自由曲面几何形态创建。本文以NURBS(非均匀有理B样条)技术作为几何构形核心技术,它能够精确描述任意几何形态,并符合参数化设计理念,能够通过数个关键参数来进行形态控制。针对自由曲面形态优化问题,本文对常规优化设计问题的解决方案进行分析,提取了四个关键步骤:建立目标函数、选择设计变量、提出约束条件和确定优化算法,并结合建筑形态优化设计的目标,在每一步骤中给出了多个可选参数。通过比较与分析,最终确定以结构整体应变能最小为目标函数,将控制点或型值点作...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1空间网

湖北工业大学硕士学位论文1第1章绪论1.1研究背景及意义随着社会生产力的不断提高与各领域事业的不断发展，人们对室内大空间建筑的需求越来越高[1]。新型空间结构的出现，有效解决了这类建筑的覆盖问题，同时也为建筑外部造型创造了更多可能性。薄壳、网壳、悬索、网架、以及膜结构是常见的几种....

图1.2自由曲面

湖北工业大学硕士学位论文2法由初等解析曲面组成的曲面，具有形式灵活多变、造型独树一帜等特点。数字运算技术的飞速发展与自由曲面的丰富表现力为建筑师提供了更加广阔的创作空间，同时，设计理论的完善与建筑施工技术的改进也为自由曲面空间网格结构的实现提供了技术支持，使其成为当前空间结构领域....

图1.3两种物

湖北工业大学硕士学位论文3则是表示在荷载作用下的结构力学性质，如应力、应变等，它虽然是不可见的，但它却是评判建筑合理性的依据所在，应符合传力路径明确简捷、内力分布均匀合理等要求[10]。近年来，虽然国内外已经出现过一些自由曲面空间网格结构的建筑案例，但是针对这方面的研究尚处于起步....

图1.4悬挂垂线实验（图片来源：

湖北工业大学硕士学位论文4并于1910年初在古埃尔教堂中取得了良好的应用效果。之后，Gaudi将实际结构按照一定比例缩小，得到了实验模型，对其施加荷载进行图1.4所示的悬挂垂线实验，并根据实验结果设计了叹为观止的Sagrada.Familia教堂（图1.5）等著名建筑[12]。图....

本文编号：3893029