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负高斯曲面互承结构数字化设计与建造

城市建筑 2024年第8期21卷 169-173页

作者：雷畅南京大学建筑与城市规划学院

本研究创造性地提出了一种集参数化建模、结构分析与优化、数字加工与建造于一体的,应用于负高斯曲面形式的互承结构数字化设计与建造流程。该流程主要包括以下步骤:首先,运用参数化建模得到初始的互承网格,进而进行力学分析,并以质量... 详细信息

本研究创造性地提出了一种集参数化建模、结构分析与优化、数字加工与建造于一体的,应用于负高斯曲面形式的互承结构数字化设计与建造流程。该流程主要包括以下步骤:首先,运用参数化建模得到初始的互承网格,进而进行力学分析,并以质量、应变能为优化目标,引入遗传算法对参数进行优化;其次,通过数控切割等技术,进行数字建造。本案存在如下创新:以粒子-弹簧法创建互承结构的基本形态适应构件的几何约束,采用简化的结构分析并加入杆件截面选择机制进行交互分析,借助遗传优化算法对参数和方案进行优化与选择。

关键词：互承结构结构优化数字化设计数字建造

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铰接梁系静定互承结构的内力计算方法

华中科技大学学报（自然科学版） 2019年第3期47卷 115-120页

作者：夏永强肖南钱晓倩浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058

为了更加高效地求解铰接梁系互承结构的内力,摈弃传统结构有限元分析的结点位移协调条件,以互承杆件之间搭接点的结点连接力为基本未知量,推导了互承杆件上结点连接力和基准点荷载之间的平衡关系,得到了基准点荷载作用下结构的静力平衡... 详细信息

为了更加高效地求解铰接梁系互承结构的内力,摈弃传统结构有限元分析的结点位移协调条件,以互承杆件之间搭接点的结点连接力为基本未知量,推导了互承杆件上结点连接力和基准点荷载之间的平衡关系,得到了基准点荷载作用下结构的静力平衡方程.根据叠加原理,将一般荷载转化为等效基准点荷载,建立了一般荷载作用下互承结构体系的静力平衡方程.通过求解平衡方程,即可得到静定互承结构的内力.进一步对三角形互承构型和阿基米德36型互承构型进行算例分析,并与ANSYS软件有限元分析结果进行了对比验证,结果显示:两种方法计算所得的内力一致,但提出的方法计算节点连接力更加简洁高效.

关键词：互承结构阿基米德铺砌平衡方程内力计算有限元分析(FEA)

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矩形平面互承结构挠度解析

低温建筑技术 2023年第5期45卷 132-137页

作者：张子昊余子英肖南凌佳燕浙江大学建筑工程学院杭州310058 浙江省标准化研究院杭州310011 浙江大学平衡建筑研究中心杭州310058 浙江大学建筑设计研究院有限公司杭州310028

为高效求解矩形平面互承结构挠度,基于结构力学能量法,计算了基本互承单元位移参数,推导出单向拓展平面互承结构最大挠度的解析解。根据弹性力学薄板理论,将单向拓展平面互承结构的解析解公式推广,得到三角形互承单元构成的矩形平面互... 详细信息

为高效求解矩形平面互承结构挠度,基于结构力学能量法,计算了基本互承单元位移参数,推导出单向拓展平面互承结构最大挠度的解析解。根据弹性力学薄板理论,将单向拓展平面互承结构的解析解公式推广,得到三角形互承单元构成的矩形平面互承结构的挠度解析解。以8m跨度平面矩形互承结构为例,对比公式结果与ANSYS结果。结果表明公式解的精度满足结构初步设计要求。

关键词：互承结构挠度解析解能量法薄板理论

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互承结构的构形及性能研究

互承结构的构形及性能研究

作者：邹丁浙江大学

学位级别：硕士

古老而构型独特的互承结构近年来成为学术界的一个新研究兴趣点,因其节点简单,建造技术含量低,可快速安装拆卸,造型美观等特点而受到关注。简单的互承结构特别适合临时结构使用,而精心设计加强的互承结构亦可达到安全可靠,耐用性强的要... 详细信息

古老而构型独特的互承结构近年来成为学术界的一个新研究兴趣点,因其节点简单,建造技术含量低,可快速安装拆卸,造型美观等特点而受到关注。简单的互承结构特别适合临时结构使用,而精心设计加强的互承结构亦可达到安全可靠,耐用性强的要求。但是,目前互承结构的研究尚不足支撑其实际的工程设计及应用,且现有研究对象主要基于达芬奇网格或者中国古代虹桥结构,因此需要更多探索,发掘更多互承结构可能形式。本文梳理了互承结构的历史发展,结合图形理论、机构理论、优化算法及数值模拟等方法,从形态与力学性能方面探究了其应用的可能性。在形态生成方面,提出了基于阿基米德铺砌的平面互承构型转换方法,并改善了互承结构的机构分析理论。利用数学模型揭示了互承结构形态与特定参数的关系,对比了遗传算法及梯度算法对指定参数的互承结构形态生成效率。由于指定几何参数难以预测互承结构最终形态,文中又研究了拟合自由曲面的互承结构的方法,基本解决了传统CAD软件无法胜任的互承结构建模问题。在力学特性方面,研究了常见类型的平面、三维互承结构与其对应普通结构在不同荷载作用下的性能,给出了平面静定互承网格内力计算公式。互承结构不存在主次等级,结构内力分布更均匀,位移分布和普通结构相近。四边形网格的互承结构需要足够约束避免机构运动,该体系添加斜杆可有效提高抗变形能力。互承结构自振频率低,柔性比普通结构大,自振模态与普通结构类似,前三阶振型以整体振动为主。本文研究可用于拓展互承结构类型,有利于互承结构的设计探索。对互承结构性能特点的总结也有助于人们加深对互承结构的认知与理解,为互承结构的推广奠定基础。

关键词：互承结构形状生成阿基米德铺砌优化

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互承结构空间形态生成及优化

互承结构空间形态生成及优化

作者：常成东南大学

学位级别：硕士

互承结构具有悠久的历史,随着建造技术及计算工具的发展,建筑中对互承结构的实践和应用又重新受到关注。互承结构的独特的建造形式与结构逻辑紧密关联,因此,从建筑设计的角度出发,对互承结构技术层面的深层次分析是非常必要的。首先,本... 详细信息

互承结构具有悠久的历史,随着建造技术及计算工具的发展,建筑中对互承结构的实践和应用又重新受到关注。互承结构的独特的建造形式与结构逻辑紧密关联,因此,从建筑设计的角度出发,对互承结构技术层面的深层次分析是非常必要的。首先,本文回溯了互承结构历史的演进,以时间轴为线,详细梳理了互承结构的形态演变,以材料为分类标准,总结了互承结构相关领域研究和设计先驱者的工作,并探究了深藏于互承结构背后的形态呈现的机制。其次,论文阐述了互承结构由面到空间形态生成的技术逻辑,从几何形态的角度,深入探讨和梳理了互承结构的类型,在建筑空间概念下,对比互承结构应用的局限与潜能,通过案例分析归纳出互承结构的形态拓展策略。最后,基于建造及结构逻辑对传统的虹桥结构进行重构操作。论文讨论了原型与重构之间的关系,按照组合重构和尺度重构的技术逻辑,借助参数化软件,建立起从互承单元的形态拓扑再到建筑设计形态的虹桥重构全过程,通过引入新的互承单元形态的思路,使得互承结构的结构特质及结构逻辑能够成为形态生成的有效策略。

关键词：互承结构结构逻辑形态生成建造虹桥