椭球面上的等角剖分、共形映射与建筑造型

随着数字技术在建筑设计中的深入运用,国内外出现了许多用经典曲面和自由曲面[1]造型的建筑。椭球面是一种重要的经典曲面,可用于建筑造型的场合比球面更为广泛。实际工程中却还是较多的选择球面进行几何造型。如何在椭球面上进行优美的网格剖分,国内相关文献与图形都难以见到。原因是椭球面上的几何量的计算、几何性质分析较为复杂。椭球面斜驶线微分方程求解较为困难。本文采用内蕴几何的观点和方法建立三种不同情况椭球面的斜驶线微分方程。并进行了求解,分别获得解析解、级数解及数值解。讨论了椭球面与平面的共形对应,椭球面的等距面方程。通过具体的算例,在犀牛平台采用NURBS技术进行了三维演示。     

集中供热系统不同调峰供热方式的技术经济性分析

本文主要分析了分布式调峰供热方式在集中供热系统应用中的技术经济性。通过节能性和经济性对比分析可知,相对于集中调峰供热方式,分布式调峰供热方式可以降低集中供热系统的供热能耗,提高承担基础负荷的集中热源的满负荷运行小时数、提高集中热源的供热效率,同时可以降低一次供热管网的初投资、减少一次供热管网的热损失。     

BIM集成技术在2022年杭州亚运乒乓球馆建造中的应用

2022年杭州亚运会乒乓球馆为杭州主城区唯一新建大型体育赛事场馆,造型新颖、形体独特,外表控制曲面由若干张自由曲面组合而成。其不规则、非线性几何形体为建筑设计、施工带来一定难度。以该馆数字化设计建造为例,介绍如何在给定控制曲面、控制曲线网格的条件下用活动标架法建立弯扭斜交网格钢结构几何建模方法;介绍在给定控制曲面上利用光滑曲面上的线性结构进行铝板幕墙的排布及龙骨设计方法。本工程屋面网架属于异形空间网架结构,网架整体上呈现空间曲网壳形式,上、下弦层控制曲面均为自由曲面;单元网格按倒立四角锥布置,网架层斜腹杆众多、空间复杂,同时布置有大量的建筑及设备专业的设备、设施。本文详细介绍了BIM集成技术在网架层设备布置及综合支托架设计施工中的应用。       

BIM参数化技术在杭州亚运会曲棍球场罩棚结构设计中的应用

杭州亚运会曲棍球场看台罩棚结构是一个超大型四角落地拱网壳膜覆盖结构,形式新颖美观,结构设计复杂。本文介绍了骨架支承式膜结构的概念,膜控制曲面的参数化建模、骨架结构的参数化设计、覆盖膜找形、荷载取值、结构设计以及主要节点的设计方法。       

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.     

北京市农村清洁能源改造应用工程案例分析

本文对北京地区清洁能源改造进程及减排效益进行了分析,并依据实际案例,对低温空气源热泵、蓄热电暖气以及燃气壁挂炉三种不同清洁能源采暖方式进行经济性对比分析,得出在政府设备以及电价补贴的前提下,采用低温空气源热泵的供热方式经济性优势更为明显,且舒适度最高的结论。所以在清洁能源改造过程中,低温空气源热泵更值得推广使用。     

定形相变贮能材料在暖通空调领域的应用研究

介绍了定形相变贮能材料制备方法,热物性、稳定性,定形相变贮能与太阳能、夜间通风、电加热地板供暖、蓄热槽贮换热等系统结合应用于建筑供暖空调方面的一些研究成果和动态,对进一步值得研究的问题提出了建议。     

数字建筑形态创建中的几何方法——经典二维不可定向流形在E3中的浸入

形态学是近年来创建的一门新型的基础理论学科,建筑设计作为由设计构思发展起来的一种塑造物质形体和空间的造型艺术,自然拥有“形态的优先权”。数学本身也是一种文化,而几何学是描述自然现象及其变化规律的最佳语言。当代建筑造型的思想与方法正在突破传统的欧氏空间观念的束缚,开始运用流形来进行创作。本文从几何学的角度讨论了经典二维不可定向流形在E³中的浸入的几何造型。对国内外的几个经典数字建筑的形态创建进行了分析, 并且在Rhino平台上利用NURBS技术进行了三维演示。集中展示了各种经典的克莱茵瓶、实射影平面在E³中的浸入。     

极小曲面的Weierstrass表示与建筑造型

极小曲面广泛存在于自然界中,是平均曲率处处为0的一类重要曲面。其上含有多种相容的数学结构,可用不同的数学观点、方法来处理。局部上极小曲面定义为面积泛函的临界点,用变分方程或等价的欧拉—拉格朗日方程(二阶椭圆偏微分方程)表达。可用微分方程求其解析介或近似介,也可用变分方程求其近似介。极小映射是两个黎曼流形间的特殊映射,Weierstrass抛弃面积概念,从另外一个角度给出了极小曲面方程的通解。采用极小曲面Weierstrass表示,借助于计算机绘图技术可以获得各种精美的极小曲面图形。极小曲面在拓扑上可以有随心所欲的复杂,在几何上可以有令人难以琢磨的对称。这些图形在银屏上未显示前,大多无法事先想象出来。作为应用本文绘制了实射影平面在三维欧氏空间的最佳浸入Boy’s曲面的图形。还讨论了几种用极小曲面或调和曲面造型的建筑。     

助燃空气加湿式燃气锅炉低氮排放方式研究

提出了助燃空气加湿式燃气锅炉低氮排放方式及热网利用余热与强化降氮2种不同运行模式。搭建了系统实验台,研究了液气比、助燃空气含湿量、运行模式对燃气锅炉降氮效果的影响。结果表明:提高助燃空气含湿量对降低燃气锅炉氮氧化物浓度效果显著;2种运行模式均可以大幅度降低氮氧化物排放浓度,甚至比燃气锅炉排放标准最新限值还低;相比热网利用余热运行模式,强化降氮运行模式的降氮效果更明显,可达到23.1 mg/m³,可获得较高的低氮改造补贴;热网利用余热运行模式不仅可以使既有燃气锅炉达到氮氧化物排放标准,还具有较高的锅炉热效率,节能与环保的综合效益更好。