直纹面网格结构形态创构方法研究

《直纹面网格结构形态创构方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、工程硕士学位论文直纹面网格结构形态创构方法研究RESEARCHONMORPHOGENESISMETHODOFRULEDSURFACEGRIDSHELLS干练哈尔滨工业大学2018年3月国内图书分类号：TU322学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工程硕士学位论文直纹面网格结构形态创构方法研究硕士研究生：干练导师：崔昌禹教授申请学位：工程硕士学科、专业：建筑与土木工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2017年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU322U.D.C

2、.:624DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMORPHOGENESISMETHODOFRULEDSURFACEGRIDSHELLSCandidate：GanLianSupervisor：Prof.CuiChangyuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ArchitectureandCivilEngineeringAffiliation：SchoolofCivilE

3、ngineeringDateofDefense：Dec.2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要建筑不仅应具备合理的建筑功能、良好的艺术效果，还需要保证结构的安全性、经济性与实用性，即要求建筑与结构协调统一。结构形态创构方法用于寻找建筑物受力合理的形态，也是构思新型建筑结构的一种有效工具。单层网格结构是在空间结构领域常用的结构形式之一，而直纹面具有较低的施工难度和工程造价，并富有独特的建筑表现

4、效果，因此本文选择直纹面网格结构作为研究对象。本文从直纹面的几何特性出发，以结构整体性能最优化作为目标，兼顾建筑意图和空间条件，研究了直纹面网格结构形态创构方法，并通过算例分析和模拟工程应用详细探讨了创构结果的形状特征与受力性能，总结了方法的特点。首先，为了最大限度地展现建筑效果，本文利用B样条理论生成了直纹面的导线，并在此基础上进一步研究了直纹面初始模型的创建方法。为提高方法的实用性，还利用了多片直纹面的拼接、剪裁等构造手段，实现了初始结构的多样化。其次，在满足建筑要求与空间制约条件的基础上，根据直纹面结

5、构的受力特点，建立了以B样条曲线的关键点作为设计变量、以结构应变能最小化为目标的直纹面结构形态创构问题的数学模型。研究了结构应变能关于关键点的微分-即应变能敏感度的特性，推导了应变能敏感度的数学表达式，并根据应变能敏感度与应变能的关系提出了直纹面网格结构形态创构方法。本文通过Fortran语言实现有限元计算及优化的程序。最后，为了进一步探讨方法的特点及创构结果的形状和力学性能特征，文中还针对不同建筑边界、不同结构条件下的方案设计进行了分析，讨论了不同设计变量对最终结果的影响，探讨了方法在工程中的应用手段和操

6、作方法，并在此基础上进一步总结了结构演变过程中的形状与受力性能的变化规律。本文所研究直纹面网格结构形态创构方法，简单、有效地实现了建筑、结构、施工三者的有机统一，有较强的工程实用性，对建筑方案设计阶段中建筑形态的确定，有重要的参考价值。关键词：直纹面；B样条；应变能敏感度；形态创构；结构优化-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractExcellentbuildingsshouldnotonlyhavereasonablearchitecturalfeatures,goodartisticeffec

7、t,butalsoneedtoensuresafety,economyandpracticability,whichrequiresthecombinationofarchitectureandstructure.Themorphogenesismethodisaneffectivetooltocreateanewtypeofarchitecturalform.Single-layergridstructureisoneofthecommonstructuralformsofspacestructure.A

8、ndtheruledsurfacehastheuniquearchitecturalperformance,whichalsoreducestheconstructiondifficultyandprojectcost.Thus,ruled-surfacegridshellsarechosentobethestructureofthisstudy.Basedonthegeometryofruledsurfaces