莫比乌斯环面上的建筑结构数字建模

莫比乌斯环面是一种单侧、不可定向的曲面,是曲面拓扑学中重要的研究对象.建筑几何造型就是要确定建筑物表面的基本曲面及曲面上的基本网格剖分.采用刚体运动学对该建筑造型进行几何分析,利用两个独立的旋转角作为群参数,通过运动群的矩阵表达,得到莫比乌斯环面的参数方程,并计算出莫比乌斯环面上离散插值点集合.利用犀牛软件的曲面分析功能,对莫比乌斯环面几何造型进行可视化演示.同时进行了曲面的网格剖分,给出结构整体布置的拓扑网络.     

特殊建筑双微方法几何造型

莫斯科水晶岛和伦敦再保险大厦以奇特、优美的建筑造型给人以强烈的视觉冲击.莫斯科水晶岛的基本造型曲面是压缩后的伪球面,再保险大厦的基本造型曲面是接近于劣圆弧回转面的自由曲面.采用微分几何、微分方程方法(简称双微方法)讨论了这二个造型曲面上的斜驶线网格.平直的欧氏空间中的斜直线,具有定向和短程二个重要性质.将斜直线的定向性引伸到二维弯曲空间(回转曲面)上,就是斜驶线的内蕴定向性.从斜驶线的定义入手,推导出回转曲面上斜驶线的微分方程,求介得到劣圆弧回转面和伪球面上斜驶线方程,并通过相应的解析解或数值解,得到斜驶线上各离散点的坐标.用样条曲线依次连接相邻坐标点,得到样条逼近的斜驶线.再经过旋转阵列和镜像,就得到建筑表面的斜驶线网格.可供其他类似建筑的几何造型提供参考.     

轻量化BIM在复杂曲面公建围护系统的设计实践:成都双流国际机场T2航站楼屋面围护系统设计

建筑设计市场的供需矛盾近年我国大型公共建筑高速发展。以各机场及体育建筑为首的许多大型公共建筑,通常在造型上都使用了特殊的手法。作为标志性建筑,其设计构想催生了各种复杂、异型、曲面的建筑方案。通常复杂造型的建筑的产生会经历以下几个过程:总图排布→设定功能区块→作平面及空间组合→手绘模糊方案→由空间造型软件,如:Sketchup、3DMax、Rhino、Grasshopper等来加以造型、扭曲、衔接、融合、开孔、赋予精神内涵等等一系列的变换→生成最终     

自由形态B样条曲面网格生成的参数化方法研究(英文)

研究了自由曲面上网格的参数化生成方法.该方法利用了张量积曲面的特性,通过在曲面上提取等参线并等分等参线来生成网格.阐述了在B样条曲面上提取等参线(实质是B样条曲线)的原理,并给出了等参线等分以及由等参数生成网格的算法步骤.列举三个不同类型曲面上网格生成的例子,通过这些算例进一步介绍该方法的使用范围和使用策略.最后通过在实际工程中的应用案例表明该法的实用性及有效性.这一新网格生成技术能够划分出既均匀又美观的网格,可以广泛应用于自由曲面空间网格结构.     

自由曲面网格结构的力学性能研究

首先介绍了自由曲面网格结构网格划分方法的研究现状。其次,基于浙江大学空间结构研究中心自主研发的自由曲面网格划分专用软件ZD-Mesher,选取曲面展开和引导线法结合的网格划分方法,对同一曲面划分不同走向的网格。最后,根据自由曲面的网格,建立有限元分析模型,分析并比较同一曲面不同走向网格的力学性能。结果表明,由此得到的自由曲面网格,基本实现了美学与力学的兼顾统一。     

基于切比雪夫网格的自由曲面网格自适应及杆长优化

本文基于Rhino软件及其参数化设计插件Grasshopper,实现了切比雪夫网格在该平台的应用。首先针对自由曲面网格结构有曲面边界的特点,定义了切比雪夫网格的杆件类型;然后通过自动寻找曲面边界对自由曲面进行延伸,并在延伸后的曲面上生成切比雪夫网格,利用曲面边界进行裁剪;最后利用弹簧质点法对得到的边界网格进行杆长分组优化,同时能够保证网格形状基本不变。该方法能够在切比雪夫内部网格可控、均匀、流畅性的基础上有效减少杆长分组,方便切比雪夫网格的结构设计与施工。     

独角兽岛启动区展厅钢结构设计及BIM应用

独角兽岛启动区展厅建筑造型突破常规,多重曲面的流线造型构建成复杂的空间异形造型.平面近似椭圆形,立面及屋盖采用独特的空间自由曲面.整个外罩形成以中庭漏斗网格筒、外围立柱、外环曲线立体桁架及单层网格组成的多重复杂空间结构;屋盖和采光中庭网格筒室内空间结构构件外露,采用大高宽比特窄翼缘焊接矩管单层网格结构实现建筑、结构、幕墙完美结合.介绍了本工程的结构体系,屋盖方案演变及杆件截面优选,对结构进行了单体模型及总装模型分析,论述了结构的变形、内力和应力分布特点、整体稳定性分析,对单层网格结构中各类节点的适用性进行比较,选取关键节点进行有限元应力和刚度分析,确保节点的受力可靠.同时鉴于结构平面、空间关系复杂,对该项目进行了BIM设计,并介绍了本工程BIM正向设计流程及其创新应用.     

温室穹顶结构大尺度网格优化研究

某温室花园穹顶屋面曲率变化大、网格尺度大,原建筑方案网格尺寸大小不一,网格均匀性连续性较差。在原网格的基础上进行曲面重建,分别采用曲面参数域细分法、气泡法以及曲面近似展开贴面法对大面温室网格进行划分,采用自适应三角形网格推进法对连桥网格进行划分。结果表明：曲面细分法网格流畅性好,网格均匀性较差;气泡法网格均匀性较好,网格流畅性差,网格存在局部奇异点;基于曲面近似展开的贴面法网格,大面网格均匀性及流畅性均有明显改善,网格无奇异点,对于曲率变化较大的大尺度屋盖,可采用该方法进行网格划分。     

襄阳科技馆钢结构屋盖设计

襄阳科技馆钢结构屋盖为空间异形结构,屋盖造型似星云状,由三个空间曲面围合拉伸而成,结构体系为空间交叉网格体系。屋盖结构分别支承于主屋脊线环梁、2层楼面周边环梁及内部核心筒顶部铰接支点上。屋盖建模采用Rhino及Grasshopper的参数化建模手段,采用SAP2000软件进行了包括温度作用、风荷载、地震作用在内的整体力学性能分析,并利用ANSYS软件进行了考虑屋盖几何非线性和材料非线性的整体屈曲分析及关键节点的数值模拟分析,验证了该屋盖体系具有良好的抗震性能,满足设计要求。     

自由曲面空间网格结构研究及力学性能分析

基于浙江大学空间结构研究中心自主研发的ZD-mesher软件,对NURBS表达的自由曲面,分别采用映射法和映射-拟桁架法进行网格划分,得到两种形式的曲面网格.对这两种自由曲面网格结构进行受力分析,并结合建筑视觉效果、结构力学性能及建造经济性等指标,综合评判网格形式对于自由曲面空间结构的影响,为此类结构的实际工程应用提供参考.最后,针对某自由曲面网格结构实际工程,进行网格划分,并分析其受力性能,获得建筑美观和结构性能的完美统一.