建筑设计中的复杂曲面建构与优化策略研究

随着数字技术的快速发展．复杂曲面形态已越来越多地应用于建筑设计中,数字化的生产方式与生产工具也在不断更新与升级．曲面的建构与优化过程对于复杂曲面建筑的实际建造效果有着举足轻重的意义,已成为建筑设计实践过程研究的重要方向。针对这一问题．本文首先归纳并论述复杂曲面建筑的发展历程．进而对建筑设计中复杂曲面的建构逻辑和方法进行研究和阐释．以此作为曲面优化设计的理论基础和依据．最后通过对实际案例的分析归纳,从曲面几何形态,结构形态、环境性能等方面提出深化设计阶段相应的曲面优化策略。     

有序点集与无序点集的曲面重构方法比较

曲面重构在逆向工程领域是指利用物体表面的点集重新构建物体形状的操作,这一技术对于非标准建筑设计同样适用。从已知排列顺序的点集（有序点集）和未知排列顺序的点集（无序点集）出发,对自由曲面进行重构是曲面重构的两种基本方法。本文对此进行了对比研究,并由这两种出发点,生成包含表皮及支撑结构的双层曲面系统,验证了该技术在建筑设计领域应用的可行性。     

建筑中自由曲面造型的理性构思

公众对建筑中的自由曲面造型多有"不理性"和"形式主义"的看法.通过对优秀曲面建筑设计案例的分析,认为这些曲面造型背后,存有合理的构思,可弥补日益高密度化的城市环境,回应比过去复杂的城市文脉,满足受力和其他物理方面的要求等.因此,建筑师们应放下观念上的包袱,为设计更理性、更优雅、更经济的自由曲面造型做准备.     

基于双三次B样条插值的空间结构自由曲面

双三次B样条插值曲面方法是工业造型、机械制造领域应用成熟的一种自由曲面设计方法，本在分析空间结构曲面设计现状、需求以及不足的基础上，提出了应用C^2连续的双三次B样条插值曲面方法进行空间结构自由曲面设计算法，并通过实例论证了该算法的可行性和有效性。     

BIM技术在阿斯塔纳轻轨高架车站工程中的应用

阿斯塔纳市轻轨一期工程中,设计方采用了BIM技术对全车站进行标准化设计,尤其在轨道交通车站造型和表皮设计上,通过分析研究,运用BIM技术从曲面几何形态、结构形态、环境性能等方面提出深化设计相应的曲面优化策略,对曲面形态建筑的实际建造效果有着指导意义,以期方便加工生产和建造,降低建筑成本,提高轨道交通车站建筑设计的可靠性。     

三亚凤凰岛艳惊全球

凤凰岛标志性建筑群的建成，将打造为国际旅游岛崭新的“度假名片”。三亚凤凰岛整体建筑设计规划由国际建筑大师马岩松领衔的MAD建筑师事务所完成。整个建筑群以超现代的风格，以超曲面的手法，给人带来一种超现实的未来感，表现出海、自然与建筑的和谐。这样的超曲面的建筑群，在全世界还是首次。     

光环境下传统与现代曲面建筑形态的折中思考

在光环境下,传统和现代曲面建筑的光影效果不仅能体现出艺术的美感,同时也涉及到建筑主动适应自然充分利用光源减少能耗等问题。通过分析具有代表性的曲面建筑的光影特征,比较传统建筑设计理念及现代建筑设计技术的不同,阐述了折中合理的设计思路更符合建筑可持续发展的需求。     

衢州市文化艺术中心和便民服务中心项目空间曲面结构设计

随着科技进步与建模技术的发展,建筑设计愈发青睐极具三维关系的"自由形状"结构,使结构外形设计更趋复杂,成为现代空间网格结构设计的特征之一.衢州市文化艺术中心和便民服务中心项目采用空间网格钢结构设计,施工过程中总结了多项复杂曲面结构设计过程中需要注意的问题.     

表皮，NURB与建筑技术

本文从介绍自由曲面建筑的历史,电脑辅助几何设计中NURB的发展和表皮的技术特性出发,探讨自由曲面这种表皮形式在建筑设计中的作用和其应用的几何分析和建筑技术。     

直纹的曲面之美——光滑复合双曲面结构的原理与设计运用

针对当下建筑设计中自由曲面类形式在结构性能与建造方法上存在的诸多问题,提出了一种新型的光滑复合双曲面结构.以双曲抛物面(直纹面)为基本单元,组合形成了一种连续光滑的自由形曲面壳体,满足了建筑设计对于连续光滑的曲面形式美的需求,也极大地提升了自由曲面的结构性能,同时其局部直纹化的特征也降低了建造施工的难度.     

Multiobjective optimization for tapered circular tubes

As more and more new functional requirements are placed, some novel development of sectional configurations of the structural members has been increasingly introduced. This paper presents the optimal design for tapered tubes of three different configurations, namely hollow single, foam-filled single and collinear double tubes. To represent complex crashworthiness objective functions, a surrogate model method, more specifically, response surface method (RSM), was adopted in this study. The design of experiments (DoEs) of the factorial design and Latin Hypercube Sampling techniques is employed to construct the response surface models of specific energy absorption (SEA) and the maximum impact load (MaxL), respectively. In this paper, the linearly weighted average, geometrical average and particle swarm optimization methods are utilized in the multiobjective optimization for these three different tapered tube cases, respectively. A comparison is made among the different tapered profiles with the different optimization algorithms, and the crashworthiness merits of foam-filled tapered tubes are identified.     

浅析现代建筑中的结构与表皮一体化

表皮作为建筑内外的交界面,在当今设计中日益受到重视,而将表皮与结构进行结合设计的趋势更是日渐盛行.介绍了在当下流行的结构与表皮一体化的设计手法,从结构外露成为表皮与结构和表皮艺术结合2个方面进行展开,举例分析、归纳总结.使这种设计方法得以系统的展现,并为进一步的研究提供了理论平台.     

用适体坐标变换方法求解渗流

运用传统的有限元方法求解渗流问题时,需要人为进行网格划分等前处理工作。当问题涉及自由变动边界时,求解比较困难。本文将适体(Boundary Fitted)坐标变换方法用于岩土工程渗流计算。通过求解Poisson方程自动生成贴合实际物理边界的计算网格,并将渗流问题变换至规则统一的直角网格系统下进行有限差分离散和数值求解。对不同的几何边界可以实现统一的数值求解算法,自动化程度高。计算实例表明,这种方法具有简单、快捷的优点,生成的网格质量较高,是一种很有意义的方法。     

辅助球面法的灵活运用

针对画法几何中的一些难点，着重用实例说明运用辅助球面法能较简便解画法几何中的问题。     

膜结构形状确定的三类问题及其求解

本文提出了膜结构形状确定的三类问题：第一类问题是给定边界条件的等应力最小曲面确定问题。第二类问题是给定边界条件的平衡曲面确定问题,第三类问题是给定曲面几何的最均匀应力分布确定问题。对第一、第二类问题,本文采用动力松弛方法求解;对第三类问题,本文提出了最小二乘法的计算理论和求解方法。数值算例表明了本文方法的实用性和优越性。本文方法具有概念明晰、推导简单和计算快速的优点。     

平面索网玻璃幕墙结构静力计算的级数迭代法

推导了平面预应力索网变形曲面的偏微分方程,给出了匀布荷载、匀布拉力下不考虑几何非线性的一种级数解;通过改变变形后索拉力得到了考虑索网结构大变形几何非线性影响的迭代求解法;通过工程实例验证了级数解迭代法计算索网变形和索拉力大小的准确性。所给出的级数解迭代方法收敛快、误差小,便于在工程中应用。     

周边进水沉淀池的沿程均匀配水槽水面曲线方程

为使周边进水沉淀池的配水明槽均匀布水，提高沉淀池的沉淀效果，对沿程均匀配水槽的水面曲线方程及其计算进行了初步探讨。将该计算方法应用于某周边进水辐流式沉淀池的配水槽设计中，其计算结果与工程实际相符，表明该水面曲线的水力计算方法比较精确，对配水明槽工程设计质量的提高具有实际的参考价值。     

基于NURBS的建筑曲面建模技术研究

针对建筑结构中复杂曲面的高精度建模要求 ,提出采用NURBS建模方法建立建筑结构中复杂曲面的几何模型 ,通过建立模型 ,为进行复杂建筑结构的强度分析仿真和进行城市规划的视景仿真提供高精度的几何模型数据     

考虑曲线滑裂面的非极限被动土压力计算

传统的土压力计算方法所求结果实际为极限状态土压力值,在工程设计中采用该值可能导致浪费或是产生偏于不安全的后果。而目前对于非极限状态下土压力计算的研究主要假定直线破裂面并针对填土为松散的干砂这一特定情况。鉴于此,考虑不同密实度砂土摩擦角与位移的关系,建立滑裂面为曲面情况下土压力的逐层计算方法,推导非极限状态下被动土压力强度、合力及其作用点的计算公式。分别验算填土为不同密实程度砂土以及饱和砂土的模型试验,与实测数据对比,发现两者结论比较吻合。     

透水混凝土的表面纹理和抗滑性能

在路面防滑性方面,表面纹理曾长期地被认为是主要因素,但没有定量计算不同表面参数是透水混凝土路面的防滑性。引入了分形几何,通过分形插值可精确模拟透水混凝土断面轮廓曲线。结合轮胎/路面接触模型,表面纹理的优化方法被应用于设计和建造具有防滑性和低噪音的混凝土路面中。结果表明,相比于传统的槽式或暴露粗骨料的混凝土路面,透水混凝土路面的表面纹理非常耐用。