结构找形分析技术在复杂造型项目中的应用

对于复杂造型的建筑,寻找高效的结构形式是项目实施的关键,利用参数化找形分析技术调整结构的形式越来越广泛地被应用到工程中。以复杂结构为项目背景,介绍了参数化找形分析的原理及应用,并阐述了参数化找形分析在项目方案阶段的优势。结合项目中所遇到的问题及其解决方法进行了经验总结,结果表明:力密度分析法和推力线网络分析法比较适合体型比较复杂的项目,粒子弹簧系统分析法比较适合网壳采光顶项目并可提高网格标准化率。     

某项目张弦梁结构屋面参数化设计

某项目钢结构屋面采用张弦梁结构体系，张弦梁的撑杆在平面外和平面内均呈V字形，下弦节点在施工时采用可滑动的节点以保证施工时初拉力的顺利传递。结构的计算分析过程在Grasshopper参数化平台上展开；找形分析通过动力学模拟插件Kangaroo利用逆吊找形法实现，保证了参数化建模和结构计算分析的连续性；下弦拉索找力分析依靠Grasshopper的参数化功能通过手动调整法和模拟退火算法完成，模拟退火算法操作简单且计算速度快；对V形支撑张弦梁下弦拉索进行了不平衡索力下的拉索滑移模拟，采用优化的冷冻-升温法，通过编程完成索力的提取、虚拟初应变的计算和施加以及结构的有限元分析等反复迭代过程，完成了下弦拉索节点两端索力平衡的目标，也证明了本方法的可行性和高效性。     

石家庄国际展览中心索结构找形分析及变形控制

石家庄国际展览中心采用了大跨度双向悬索结构,其中主悬索采用自锚式构造平衡端部水平力。该双向悬索结构体系在国内应用尚属首次。介绍了如何结合不同的找形分析技术实现与建筑造型的契合及结构的过程控制。通过研究本项目索结构的构造和受力特点,有针对性地提出了一种高效找形算法和一套融合找形、建模及分析过程的变形控制策略,并取得了很好的成效。     

APDL语言在点支式玻璃幕墙结构优化设计中的应用

以常见的六点支承玻璃幕墙为例,介绍了运用APDL语言进行参数化建模及结构优化设计的过程,得出了参数的优化结果,说明选择最恰当的玻璃厚度t,玻璃边孔距c和玻璃的长宽比b/a,不仅可以减轻重量、节约成本,而且对支承体系的抗震性、稳定性等有很大的好处。APDL参数化设计语言的应用,避免了有限元重复建模和前后处理操作,明显提高了设计效率。     

BIM技术在隧道工程进度管理中的应用

以Mosman隧道为依托,为解决隧道施工过程中面临的模型动态调整需求和进度管理复杂多变等难题,针对隧道工程特点,通过分析总结整体设计原则和应用流程,提出参数化建模理念与实践。结合BIM4D技术,提出隧道工程进度管理模式,并研发相应的功能插件进行应用,实现动态模型与进度管理相结合,完成参数化掘进、进度分析、任务分派等特色应用,有效提升项目进度管理水平。     

建筑信息模型技术在地下输电工程结构设计中的应用

BIM(建筑信息模型)技术的发展使建筑领域产生了第二次变革,但BIM技术在地下输电工程的结构设计中应用较少。基于国家电网项目中即墨站220 k V地下输电工程,以输电网中的工作井为研究对象,在BIM建模软件Revit中建立了工作井模型族库,实现参数化建立工作井的BIM模型,并将模型导入结构分析软件Robot中进行计算分析。该项目实现了工作井设计及计算的批量化操作,提高了设计人员的工作效率。     

基于Creo的刀盘参数化建模及设计导航系统开发

通过对软土刀盘结构分析,建立结构间参数关联关系,梳理模型之间的参数传递规则与逻辑,研究了软土刀盘三维参数化建模方法及技术,阐述了盾构刀盘三维参数化建模的一般方法和基本步骤,完成软土刀盘骨架模型建立及三维参数化建模,并基于Creo4.0及VS2012开发环境,开发了软土刀盘参数化设计导航系统,简要描述了在参数化建模及设计导航系统开发过程中的基本要求和注意事项。经实际应用,该设计导航系统能够实现软土刀盘的三维参数化快速设计及改型产品快速设计。     

力与形的数字建构与调度——基于海帕壳体结构力学机制与建筑参数化设计之协同

建筑参数化设计与结构力学机制进行全过程的有效协同,构成了一个交叉学科的前沿科研课题。立足于结构工程学视角,采用力学分析与数学算法生形相结合的方法,重点探讨、论证重新建构力与形关系的关键问题。以海帕壳体为例,在综合第一、第三主应力分布特征以选择肌理变化区域的基础上,建立力流与肌理方向、形态参数之间的关系,继而通过设置与调试结构敏感参数,实现了动态的、具有适应性的壳体结构空间形态的数字建构和调度模式。作为一种量化实验的演示与技术路线初探,可为建筑参数化设计过程中探寻结构找形算法及结构性能生形的研究提供实证参考与理论依据。     

神农湖大桥三维参数化设计应用与交付

神农湖大桥主桥设计为独塔双索面斜拉桥,通过CATIA软件完成了全桥三维参数化设计,并完成了模型的多用途应用和统一的二、三维交付。经过实践与总结,对模型创建过程和最终交付的模型成果提出高精度、全构件、可修正的要求,形成符合传统设计习惯的整体三维参数化设计应用与模型交付流程。同时,基于CATIA的三维参数化设计的特征在于基于历史的参数化建模和骨架-模板设计方法。以神农湖大桥设计过程中的造型方案设计、结构的递进式三维设计、锚固构造设计优化以及模型的动态修正四个关键点对该参数化设计模式进行了阐述。对于复杂造型景观桥梁,本文采用的三维参数化设计模式及提出的参数化设计应用与交付流程,可在不影响设计效率的前提下整体提高项目品质,同时可为数字化生产、信息化运营提供可靠的基础模型。     

宁波东部新城某主塔楼结构设计中参数化建模技术的应用

参数化建模技术在建筑设计上的应用越来越广泛,但将其应用于结构设计仍处于较初期的阶段。以某建筑高度约450m超高层复杂结构为项目背景,介绍了参数化建模的原理和流程,并结合传统建模方式的不足之处阐述了参数化建模在项目初期阶段的优势及后续应用。重点介绍了塔楼各部分的建模过程和推荐的逻辑策略,并结合项目中所遇到的问题及其解决方法进行了经验总结,为同类型复杂结构的建模方式和思路提供借鉴和参考。     

基于技术美学的建筑形态数字化设计

以当代建筑学中“工程引导意匠”“技术转化诗意”的技术美学理念为切入点,将数字化设计中的参数化建构方法及非线性美学拓展作为主要的研究对象,以数字化设计中的函数构建、数型联动、表皮优化等作为研究内容,探究了基于参数化程序搭建数字化模型以实现精准调控非线性建筑形态与表皮的过程。结合景观构筑物、公共活动中心、体育馆等不同规模的设计实践,介绍了基于RH/GH平台的建筑非线性形态及表皮的设计过程及优化内容,在技术方法中强调了通过Grasshopper参数化建模软件搭建不同数学函数的“图形脚本形式”对整体形态及表皮的调节作用,应用数学建模方法对数字化设计的基本原则进行了数字建模与理论分析,展示了参数化建模程序与函数曲线在数字化设计中的重要性。通过研究总结了数字化设计过程在非线性形态设计中的要点,强调了当代建筑美学的拓展与延伸。研究结果可为非线性建构的异形形态设计提供精准调控及优化的设计思路与方法,可为当代建筑形态与表皮的设计策略与量化研究提供借鉴。     

基于ANSYS的质量质心测量装置定位结构优化设计

针对某质量质心测量装置的定位结构设计,利用ANSYS软件的APDL参数化有限元分析技术,对定位结构进行参数化建模与分析,获得了优化的截面和尺寸,使结构在刚度满足要求的情况下,重量大幅度下降。     

索网结构动力松弛法找形的研究应用

在动力松弛法中采用优化参数自动选择的方法，大大改善了计算的稳定性和收敛速度。编制动力松弛法的求解程序，并应用于索网结构的找形，同时与非线性有限元方法及理论解的找形结果进行比较，结果令人满意。     

简易方式实现复杂造型设计:深圳湾体育中心钢结构造型及屋面设计回顾

前言前一段时间参加了"凤凰卫视工程"的专题讲座,对此工程中大量采用的参数化设计、BIM设计留下了深刻的印象。参数化、虚拟建造已经成为复杂建筑形体和表皮设计的一大趋势。然而在目前阶段,应用此类技术需要配置或购买具有相应软件使用和编程能力的技术团队,这并不是现阶段所有设计部门均有条件承担的。本文仅对深圳湾体育中心的主体部分钢结构造型及屋面表皮系统,从概念设计到实施完成的整个过程进行简要回顾,介绍在没有DP等专业软件和技术团队的配合下,如何有效地利用现有常用软件,利用渲染公司的建模资源及专业厂家的设计资源发挥各自优势有效推进工作,实现以较少人力和财力投入下较好的完成项目的过程。     

塔机塔身参数化设计系统开发

塔身是塔机的主要承重部件,设计者普遍依托有限元法对其结构进行有限元分析。传统设计过程较为复杂,重复性建模与计算费时耗力。为了提高塔身的设计效率,缩短产品的研发周期以便降低设计成本,本文基于ABAQUS二次开发原理,运用Python语言研究开发出一套操作简便的塔机塔身参数化设计系统。该系统可实现塔身结构的参数化建模、加载、计算、输出分析报告及对榫头连接接头进行局部分析。对某公司某型塔机塔身进行应力测试试验,测试结果表明:塔身参数化设计系统有限元分析结果与试验测试数据吻合较好,验证了塔身参数化计算系统设计的准确性。     

基于ANSYS零阶方法的塔式起重机塔身结构优化设计

以QTZ8015型塔式起重机塔身结构作为研究对象,利用ANSYS参数化设计语言(APDL)完成结构参数化建模及加载求解,考虑到各杆截面参数的变化对结构强度、刚度及稳定性的影响,采用零阶方法进行多状态变量优化分析,以结构轻量化为目标,得到各杆截面的最优设计尺寸。在满足工程要求的前提下,达到塔身结构轻量化的设计目标,有利于减少不必要的材料浪费,降低工程造价。     

ANSYS的索膜结构找形系统研究

索膜结构找形在ANSYS上实现时,由于找形过程步骤复杂以及ANSYS软件本身的特点,存在学习周期长,对用户分析能力要求高的问题。通过分析索膜结构有限元法找形的原理,总结提炼索膜结构找形的步骤,给出了其在ANSYS上实现的方法,并且应用APDL参数化有限元分析技术及UIDL用户接口定制技术对ANSYS 进行二次开发完成了找形系统。实例验证了找形系统的实用性和可靠性。为工程设计人员进行找形计算节约了时间,为以后找形系统的研究和开发提供了思路和参考价值。     

建筑信息模型在建筑结构一体化协同设计中的应用

建筑信息模型(BIM)作为数字化信息集成的载体,贯穿于建筑全寿命周期的各个阶段,指导建筑与结构设计、施工及运营管理.基于BIM系统的特点,介绍了建筑信息模型在可视化设计、参数化设计和协同设计中的应用及工作机理,详细阐述了参数化设计在建筑结构设计中的应用,包括参数化建模、多方案优化设计、创建分析模型、自动出图以及工程量统...     

南宁机场参数化设计应用介绍

南宁吴圩国际机场新航站楼项目的屋面幕墙形式复杂、造型独特.屋面幕墙工程及其相关系统的设计、深化与优化的过程中,大量应用了参数化技术.在三维建模软件“犀牛(Rhinoceros)”和参数化插件“草蜢(Grasshopper)”组合平台之上,笔者编写了实现“屋面网格生成与优化”的若干“功能模块”.自动化的流程替代了手动操作,大大提高了优化效率.     

大跨度张弦结构体系的应用创新和一体化设计研究

张弦结构是一类受力合理、技术先进、造型适应性强的大跨度预应力钢结构体系,近十余年得到快速发展和广泛应用。随着大空间结构的跨度越来越大、建筑造型越来越复杂,结构设计的挑战和综合化程度要求也随之提高。因此,张弦结构体系创新、结构细部设计创新、多专业工种的一体化设计、找形分析技术和参数化设计技术的研究越发重要。本文通过对以上设计理念的研究和具体工程案例的实践应用,阐述了通过新的设计手段和设计方法,达到建筑结构设计的一体化与高融合度,优化结构受力性能的同时实现结构美学与建筑美学的结合,为大跨度建筑结构的高品质设计提供参考。