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曲线变换型自由曲面结构的形态创建

建筑结构学报 2012年第5期33卷 23-30页

作者：武岳李欣曹正罡哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 中国建筑科学研究院建研科技股份有限公司北京100013

基于结构形态学的基本概念,通过将结构几何形状的建立方法与寻找合理受力性能的数值优化方法相结合,提出了一种适用于曲线变换型自由曲面结构的形态创建方法。以B样条函数表达母线和准线,以应变能作为评价结构受力性能的指标,基于梯度... 详细信息

基于结构形态学的基本概念,通过将结构几何形状的建立方法与寻找合理受力性能的数值优化方法相结合,提出了一种适用于曲线变换型自由曲面结构的形态创建方法。以B样条函数表达母线和准线,以应变能作为评价结构受力性能的指标,基于梯度法推导出结构应变能与B样条函数曲线控制点坐标间的导数关系,根据应变能的变化梯度确定控制点坐标的调整方向,通过逐步调整控制点坐标,获得一系列具有较小应变能的合理曲面形状。利用FORTRAN语言编制了相应的形态创建程序,并通过具体算例验证了方法的有效性。结果表明:该方法可保证结构在形态创建过程中,曲面上曲线的相对位置关系保持不变,为进一步实现连续壳体的离散化提供了条件;且由于控制点的数量远少于曲面上离散点的数量,因此相比于直接调整曲面坐标的形态创建方法,该方法计算效率更高。

关键词：自由曲面结构形态创建曲线变换 B样条函数结构应变能

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长沙冰雪世界跨坑结构的选型及其形态创建

建筑钢结构进展 2017年第5期19卷 77-83页

作者：周健张耀康王帅顾乐明华东建筑设计研究总院上海200002

长沙冰雪世界项目依附废弃的矿坑建造,结合建筑师对造型的要求,利用深坑坑壁为岩体的地质条件,主体结构采用支承于矿坑坑壁的三组拱形桁架结构体系,拱形桁架最大跨度为180m。介绍了项目的工程概况、采用平面拱拟合曲面结构的确定过程、... 详细信息

长沙冰雪世界项目依附废弃的矿坑建造,结合建筑师对造型的要求,利用深坑坑壁为岩体的地质条件,主体结构采用支承于矿坑坑壁的三组拱形桁架结构体系,拱形桁架最大跨度为180m。介绍了项目的工程概况、采用平面拱拟合曲面结构的确定过程、拱形桁架及其稳定系统的选型、拱脚基础与岩体的关系及其处理方式等内容,并结合工程特点详细阐述了在复杂边界条件下利用逆吊法进行形态创建的原理与流程。

关键词：拱形曲面复杂边界条件形态创建逆吊法拱形桁架结构

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基于混合优化算法的自由曲面结构形态创建

基于混合优化算法的自由曲面结构形态创建

作者：夏毅哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

现代空间结构的发展不仅体现在结构的跨度上,而且对结构的造型、建筑表达意图和视觉冲击力都提出了新的要求,这使得自由形态空间结构成为现代空间结构的重要发展方向之一。相比于传统曲面结构,如鞍型曲面、球面、柱面结构等,自由曲面结... 详细信息

现代空间结构的发展不仅体现在结构的跨度上,而且对结构的造型、建筑表达意图和视觉冲击力都提出了新的要求,这使得自由形态空间结构成为现代空间结构的重要发展方向之一。相比于传统曲面结构,如鞍型曲面、球面、柱面结构等,自由曲面结构的形状更加复杂,寻求合理的形状与良好的受力性能成为研究自由曲面结构设计最为关键的问题之一,也是当前结构形态研究的热点问题。为了提升自由曲面结构形态创建的效率,获得形态更为丰富的自由曲面结构,本文提出了基于混合优化算法的自由曲面结构形态创建方法,并开展了如下研究工作:(1)混合优化算法的建立建立了综合梯度法与模式搜索法的混合优化算法,解决了算法中的两个关键问题,优化方向的确定和优化步长的确定。在确定优化方向过程中,以问题目标函数对控制参数的近似负梯度作为优化方向,在避免梯度优化算法繁琐的求导计算的同时,考虑了智能优化算法使用中忽视的重要参数间的数学关系的问题;在确定优化步长时,采用变步长策略,通过“粗糙搜索”和“精确搜索”两个步骤获得更优解,其中“粗糙搜索”步骤是快速获得更优解区间,“精确搜索”步骤是获得精确的更优解。最后通过若干算例进行了算法的验证,总结出算法使用的特点。(2)基于形状调整的自由曲面结构形态创建采用提出的混合优化算法建立了基于形状调整的自由曲面结构形态创建方法。该方法利用NURBS曲面技术缩减了形态优化中的形状控制参数,提高了形态创建的效率。然后通过若干算例分析,验证了方法的有效性。最后,将形态创建完成的曲面形状扩展用于网壳结构中进行全过程分析,通过与初始曲面形状的网壳计算结果的对比,表明经过该方法创建的曲面形状可以用于更多的曲面结构形式,提供更加优秀的受力性能。(3)基于形状与厚度联合调整的自由曲面结构形态创建通过引入NURBS实体建模技术,建立了可以同时调整自由曲面结构形状与厚度的形态创建方法。通过若干算例分析,验证了方法的有效性。然后通过对自由曲面薄壳结构形态创建结果的分析,可以发现,创建完成的薄壳结构的厚度分布可以反映出薄壳结构各部分的传递荷载的权重,代表薄壳结构的“传力骨架”。

关键词：自由曲面混合优化形态创建 NURBS 形状与厚度调整

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基于广义乘子法的有约束的自由曲面形态创建

河南科学 2018年第12期36卷 1850-1855页

作者：伞冰冰黄燕婷李莉河海大学土木与交通学院南京210098 广东开放大学信息与工程学院广州510091

实际工程中,结构的设计往往会受到各种因素的约束和限制,因此有必要在自由曲面结构的形态创建中引入约束条件.采用NURBS(非均匀有理B样条)方法生成自由曲面,以应变能最小为优化目标,以体积为约束条件进行自由曲面形态创建,并将广义乘子... 详细信息

实际工程中,结构的设计往往会受到各种因素的约束和限制,因此有必要在自由曲面结构的形态创建中引入约束条件.采用NURBS(非均匀有理B样条)方法生成自由曲面,以应变能最小为优化目标,以体积为约束条件进行自由曲面形态创建,并将广义乘子法与梯度法相结合对该有约束的优化问题进行求解,通过Fortran语言编制了有约束的优化算法的程序.在算例中,分别对一个正高斯自由曲面和一个负高斯自由曲面进行有约束的形态创建,并与无约束的创建结果进行了对比分析.研究表明,提出的基于广义乘子法的有约束的自由曲面形态创建方法是合理可行的,具有实际应用价值.

关键词：自由曲面形态创建约束条件 NURBS 广义乘子法

自由曲面空间结构形态创建的若干关键问题探讨

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土木建筑工程信息技术 2013年第1期5卷 98-103页

作者：李欣杨志勇王雁昆李党建研科技股份有限公司北京100013

如何建立具有合理受力性能的自由曲面空间结构是设计过程中需要重点考虑的关键问题。以结构形态学观点为指导,将曲面几何形状的建立与寻找曲面合理受力性能的方法相结合,这一过程称为曲面的形态创建。本文对结构形态学所涉及的若干概念... 详细信息

如何建立具有合理受力性能的自由曲面空间结构是设计过程中需要重点考虑的关键问题。以结构形态学观点为指导,将曲面几何形状的建立与寻找曲面合理受力性能的方法相结合,这一过程称为曲面的形态创建。本文对结构形态学所涉及的若干概念进行了阐述,并对自由曲面空间结构形态创建过程中所存在的关键技术问题进行了探讨。这些关键问题包括:(1)自由曲面结构的生成方法;(2)结构合理受力性能的评价指标及指标之间的相互关系;(3)合理曲面的创建方法等。通过对这些问题的探讨试图为自由曲面的研究与应用提供若干建议。

关键词：自由曲面结构形态学形态创建

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多种荷载工况下的自由曲面结构形态创建

能源与环保 2017年第4期39卷 113-116,121页

作者：吴泽球伞冰冰河海大学土木与交通学院江苏南京210098

自由曲面结构的形态创建通常只考虑重力荷载,实际工程中结构所受荷载工况较复杂。为了研究不同荷载工况对自由曲面创建的影响。分别考虑重力荷载、风荷载以及2种荷载同时作用这3种荷载工况,采用非均匀有理B样条(NURBS)生成自由曲面,以... 详细信息

自由曲面结构的形态创建通常只考虑重力荷载,实际工程中结构所受荷载工况较复杂。为了研究不同荷载工况对自由曲面创建的影响。分别考虑重力荷载、风荷载以及2种荷载同时作用这3种荷载工况,采用非均匀有理B样条(NURBS)生成自由曲面,以应变能最小作为优化目标进行自由曲面的形态创建。对比分析3种荷载工况下的自由曲面形态创建结果可知:不同荷载工况下的自由曲面形态创建结果存在较大的差异;若只考虑重力荷载进行形态创建,实际结构在承受多种荷载工况时,其最大位移与应力会偏大。

关键词：自由曲面形态创建重力荷载风荷载多种荷载工况

自由曲面空间结构形态创建的若干关键问题探讨

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自由曲面空间结构形态创建的若干关键问题探讨

第十六届全国工程设计计算机应用学术会议

作者：李欣杨志勇王雁昆李党中国建筑科学研究院建研科技股份有限公司

如何建立具有合理受力性能的自由曲面空间结构是设计过程中需要重点考虑的关键问题。以结构形态学观点为指导,将曲面几何形状的建立与寻找曲面合理受力性能的方法相结合,这一过程称为曲面的形态创建。本文对结构形态学所涉及的若干概念进行了阐述,并对自由曲面空间结构形态创建过程中所存在的关键技术问题进行了探讨。这些关键问题包括:（1）自由曲面结构的生成方法;（2）结构合理受力性能的评价指标及指标之间的相互关系;（3）合理曲面的创建方法等。通过对这些问题的探讨试图为自由曲面的研究与应用提供若干建议。

关键词：自由曲面结构形态学形态创建

来源： cnki会议评论

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逆吊实验法及其在结构形态创建中的应用

逆吊实验法及其在结构形态创建中的应用

长沙冰雪世界主体拱形结构形态创建——复杂边界条件下的结构形态创建方法

第十四届空间结构学术会议

作者：武岳李清朋哈尔滨工业大学土木工程学院

新形态空间结构是现代空间结构发展的重要方向之一,而基于结构形态学理论的形态创建方法则是该领域研究的关键问题。以逆吊实验法为代表的形态创建方法在结构形态学研究初期发挥了重要作用,促进了人们对于结构形态学的认识,是Antoni Ga... 详细信息

新形态空间结构是现代空间结构发展的重要方向之一,而基于结构形态学理论的形态创建方法则是该领域研究的关键问题。以逆吊实验法为代表的形态创建方法在结构形态学研究初期发挥了重要作用,促进了人们对于结构形态学的认识,是Antoni Gaudi、Heinz Isler、Frei Otto等大师设计经典建筑作品的重要手段。近年来,由于受到计算机技术的冲击,以及实验相似律和测试精度等条件的限制,逆吊实验法已很少直接在实际工程中使用,取而代之的是对其进行数值模拟。本文首先介绍了结构形态学的基本思想及结构形态创建的相关概念;然后重点阐述了逆吊实验法的基本原理、实施途径和相关经典工程;最后探讨了借助数值手段模拟逆吊实验过程实现结构形态创建的可行性。

关键词：空间结构结构形态学形态创建逆吊实验数值模拟

来源： cnki会议评论

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长沙冰雪世界主体拱形结构形态创建——复杂边界条件下的结构形态...