基于GH平台的自由曲面形态构建与优化 被引量：12

1

作者 李彦鹏 周健 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2019年第A01期328-332,共5页

单层网格结构设计过程中,网格结构往往因形态不同,在竖向荷载作用下产生过大弯矩导致设计困难。本文将柔性结构中找形的概念应用于刚性结构,以某一单层网壳构架为例,提出利用应变能最小为目标以达到曲面优化目的之方法。本研究基于Rhino... 单层网格结构设计过程中,网格结构往往因形态不同,在竖向荷载作用下产生过大弯矩导致设计困难。本文将柔性结构中找形的概念应用于刚性结构,以某一单层网壳构架为例,提出利用应变能最小为目标以达到曲面优化目的之方法。本研究基于Rhino+Grasshopper(简称GH)软件平台进行分析,过程中考虑自重,采用遗传基因优化算法,完成单层网格结构形态构建,并且通过优化减少因自重引起的弯矩。通过本文优化方法设计的网壳结构与建筑初始曲面外形相似,但承载能力有较大幅度的提高。预期通过本文所提供的方法,可以提高方案过程中建筑—结构配合度,减少设计过程中重复工作,提高设计效率,为设计工作提供新的思路。 展开更多

关键词 自由曲面构建 遗传算法 单层网壳 GRASSHOPPER

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自由曲面索支撑空间网格结构形态优化 被引量：11

2

作者 冯若强 葛金明 叶继红 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期64-70,共7页

索支撑空间网格结构是一种新型的单层网壳形式,主要应用于玻璃采光顶结构中。由于目前对自由曲面索支撑空间网格结构形态方面的研究国内外还相对较少,为此提出了一套适用于该类结构的形态优化方法。该优化方法采用结构整体应变能为优化... 索支撑空间网格结构是一种新型的单层网壳形式,主要应用于玻璃采光顶结构中。由于目前对自由曲面索支撑空间网格结构形态方面的研究国内外还相对较少,为此提出了一套适用于该类结构的形态优化方法。该优化方法采用结构整体应变能为优化目标、结构高度为优化变量、共轭梯度法为优化算法。根据索支撑空间网格结构的建模方法,将优化结构整个曲面转化为优化结构的准线和母线。采用该方法对自由曲面索支撑空间网格结构进行形态优化研究,得到结论如下:首先,采用本文形态优化方法,收敛速度快,形态优化后结构的力学性能提高很大;其次,形态优化过程中平面四边形网格属性不变,优化变量少;最后,对优化后的离散网格重新进行拟合生成曲面,对该曲面重新划分网格,保证网格长度相等。重新划分网格为结构构件加工和施工提供了便利,而且结构力学性能削弱不大。 展开更多

关键词 自由曲面 共轭梯度法 空间网格结构 形态优化

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自由形态网壳结构网格生成的等参线分割法 被引量：11

3

作者 丁慧 罗尧治 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1795-1801,1834,共8页

基于自由曲面造型中普遍应用的B样条(B-spline)曲面的张量积特性,提出适用于自由形态网壳结构的网格生成方法——等参线分割法.介绍该方法的网格生成流程,阐述了该方法的关键步骤——等参线等弦长分割的算法实现,探讨了当曲面局部自相... 基于自由曲面造型中普遍应用的B样条(B-spline)曲面的张量积特性,提出适用于自由形态网壳结构的网格生成方法——等参线分割法.介绍该方法的网格生成流程,阐述了该方法的关键步骤——等参线等弦长分割的算法实现,探讨了当曲面局部自相交时通过增加判断条件修正分割结果的方法.结合网壳结构的特殊要求,提出网格质量的评价标准.通过不同类型的自由曲面网格生成算例表明,采用该方法能够显著提高整体网格的形状质量和杆件长度的均匀性、统一性,适用于自由形态网壳结构的建模. 展开更多

关键词 自由曲面 B样条 等参线 网格生成 网壳结构 网格质量评价

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基于B样条曲线的自由曲面索支撑空间网格结构多目标形态优化 被引量：7

4

作者 冯若强 葛金明 +1 位作者 胡理鹏 叶继红 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期17-24,共8页

对自由曲面索支撑空间网格结构进行多目标形态优化研究。首先根据索支撑空间网格结构的建模方法,将优化结构整个曲面转化为优化结构的准线和母线。其次为保证优化后的自由曲面光顺,引进B样条曲线建立曲面,并将B样条曲线已知点作为优化... 对自由曲面索支撑空间网格结构进行多目标形态优化研究。首先根据索支撑空间网格结构的建模方法,将优化结构整个曲面转化为优化结构的准线和母线。其次为保证优化后的自由曲面光顺,引进B样条曲线建立曲面,并将B样条曲线已知点作为优化变量。出于不同结构设计需要,选用力学指标和几何指标、或力学指标和经济指标、或不同性能力学指标组合作为多优化目标进行结构优化。得到结论如下:首先,采用本优化方法,优化前后曲面形状变化不大,适用于对给定初始曲面结构进行形态优化。其次,以应变能和用钢量为优化目标,属于融合了截面优化和形态优化的多目标优化,其对于索支撑空间网格结构效果较好,具有较高的工程实用价值。最后,以应变能和杆件长度均方差为优化目标,所得优化结果对杆长均方差和应变能加权系数变化不敏感,可满足杆长均匀性和结构力学要求。 展开更多

关键词 自由曲面 多目标优化 空间网格结构 形态优化

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空间自由曲面砌体拱壳的结构设计与试验研究

5

作者 刘博伟 陈剑峰 +5 位作者 杨越 来武清 郑良平 赵雪冰 封竺汐 孔德坤 《建筑结构》 北大核心 2024年第7期78-84,共7页

目前我国在薄壳砌体结构设计方面并无相应的指导标准,薄壳砌体结构的相关案例也较少,设计时无相应参考。重庆市黄桷坪涂鸦街美术廊为一个自由曲面壳体结构,为满足视觉要求,采用砖砌拱壳结构形式,为目前国内跨度最大的自由曲面无筋砌体... 目前我国在薄壳砌体结构设计方面并无相应的指导标准,薄壳砌体结构的相关案例也较少,设计时无相应参考。重庆市黄桷坪涂鸦街美术廊为一个自由曲面壳体结构,为满足视觉要求,采用砖砌拱壳结构形式,为目前国内跨度最大的自由曲面无筋砌体拱壳结构,壳体采用多孔陶土砖和高延性混凝土砌筑。采用数值分析、材料试验、足尺荷载试验的方法,从结构的形态确立、材料试验、砌筑方式、静力分析、稳定性分析和足尺荷载试验等方面,全面介绍了项目中的关键问题。结果表明,本工程采用无筋砖砌拱壳结构是可行的,为后续类似工程提供了案例参考和设计思路。 展开更多

关键词 自由曲面 砌体拱壳 结构找形 静力分析 稳定分析 足尺荷载试验

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大跨度异形空间配筋砌体拱壳“红亭”的结构设计与试验研究 被引量：4

6

作者 王祥 张准 +2 位作者 陈学剑 王瑞 袁烽 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2021年第24期62-70,共9页

2019年乌镇互联网峰会"红亭"项目为我国少数大尺度砌体拱壳结构,其造型为不规则的自由曲面壳体,为满足空间与视觉要求,主体结构采用大跨度配筋砌体拱壳。从结构找形优化、静力分析、壳体稳定性分析、人行激振、结构抗震、建... 2019年乌镇互联网峰会"红亭"项目为我国少数大尺度砌体拱壳结构,其造型为不规则的自由曲面壳体,为满足空间与视觉要求,主体结构采用大跨度配筋砌体拱壳。从结构找形优化、静力分析、壳体稳定性分析、人行激振、结构抗震、建造逻辑和现场堆载试验及监测等方面,全面介绍了项目设计及实施中的关键问题。研究提出的异形空间壳体结构,特别是砌体拱壳结构的结构设计方法和结构分析方法适用于多种同类的复杂空间薄壳结构。同时,研究中的试验模拟和有限元验证也将为砌体拱壳的复杂材料行为的简化分析提供一定的借鉴。 展开更多

关键词 配筋砌体 自由曲面壳 结构找形与优化 稳定分析 人行激振 现场试验

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某展示中心屋盖钢结构参数化建模分析 被引量：4

7

作者 张高明 董卫国 +3 位作者 赵鹏飞 宋涛 叶昌杰 马宏睿 《建筑科学》 CSCD 北大核心 2019年第11期1-6,共6页

某网络安全展示中心的屋盖钢结构采用单层自由曲面网格结构,该网壳结构每个位置的构件截面都是不同的,屋盖结构的这种特性为结构建模计算造成了较大的困难,如果采用箱型截面来模拟构件,将造成较大的模型误差,如果采用人工方式赋予杆件... 某网络安全展示中心的屋盖钢结构采用单层自由曲面网格结构,该网壳结构每个位置的构件截面都是不同的,屋盖结构的这种特性为结构建模计算造成了较大的困难,如果采用箱型截面来模拟构件,将造成较大的模型误差,如果采用人工方式赋予杆件的平均截面属性,工作量较大,为了建立精准的计算模型对该网壳结构进行满足力学要求的设计验算,需采用数学方法编制计算程序来生成每一种不规则截面,共计2400多种截面。在精准计算模型的基础上对该结构进行了包括设计验算、稳定验算和节点有限元分析等一系列验算工作,取得了较好的效果。 展开更多

关键词 自由曲面 单层网壳 参数化建模 有限元分析

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基于有限元差分法的形态创构方法研究 被引量：1

8

作者 崔国勇 崔昌禹 汪江红 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期27-35,共9页

在形态创构方法中,较多的是建立在反映目标函数与设计变量关系的敏感度计算基础上。然而,利用解析法确定敏感度不仅需要复杂的数学推导,而且对目标函数的解析性要求较高,当形态从弹性发展到弹塑性时,难度进一步增加。首先,本文利用Taylo... 在形态创构方法中,较多的是建立在反映目标函数与设计变量关系的敏感度计算基础上。然而,利用解析法确定敏感度不仅需要复杂的数学推导,而且对目标函数的解析性要求较高,当形态从弹性发展到弹塑性时,难度进一步增加。首先,本文利用Taylor级数展开式推导出目标函数敏感度的中心差分格式,并分析讨论差分格式的精度与收敛性以及采用差分格式敏感度时的迭代步长确定方法。其次,以曲面结构高度参数坐标为设计变量、以结构应变能作为目标函数,建立了基于有限元差分法的形态创构方法。同时通过以往的工程实例作为算例,考察了方法的特性与力学性能变化特征。最后,利用ANSYS有限元软件对所得到的结构进行了应力分布特性以及结构稳定性与初始缺陷对极限承载力影响的分析,验证了方法的可靠性。该方法可以扩展到弹塑性问题,而且也可以克服以往敏感度分析中对目标函数解析性的苛刻要求。 展开更多

关键词 形态创构 差分法 敏感度 自由曲面 壳体结构

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基于B样条的形态创构方法在薄壳结构中的应用研究

9

作者 崔国勇 崔昌禹 汪江红 《结构工程师》 2021年第5期25-31,共7页

通过拓展B样条曲线可以表达复杂边界,并根据建筑意图在参考平面上生成关键点,关键点移动采用梯度法,最终提出了基于B样条的形态创构方法。着重研究了该方法的工程应用,为该方法应用到实际工程中提供借鉴和理论依据。本文主要研究了各种... 通过拓展B样条曲线可以表达复杂边界,并根据建筑意图在参考平面上生成关键点,关键点移动采用梯度法,最终提出了基于B样条的形态创构方法。着重研究了该方法的工程应用,为该方法应用到实际工程中提供借鉴和理论依据。本文主要研究了各种复杂边界条件、复杂荷载形式、复杂约束条件的工程应用。研究结果表明:该方法可以适用于各类边界条件,而且可以直接考虑实际荷载情况进行形态创构。实际项目包含许多复杂的约束条件,本文通过采用修改方程式法和修改刚度矩阵法使基于B样条的形态创构方法适用性进一步加强。 展开更多

关键词 形态创构 B样条曲线 敏感度 自由曲面 薄壳结构

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某海螺形自由曲面单层网壳结构形态构建和整体稳定分析 被引量：3

10

作者 郑少鹏 张龙生 +1 位作者 王星 陈磊 《空间结构》 CSCD 北大核心 2021年第3期11-16,共6页

通过三维建模软件Rhinoceros及其可视化编程插件Grasshopper,参数化建模出一种海螺形自由曲面网壳结构.采用ANSYS软件对该结构进行几何非线性分析,研究不对称荷载和初始几何缺陷对结构整体稳定性的影响.采用本文的自由曲面建模方法可以... 通过三维建模软件Rhinoceros及其可视化编程插件Grasshopper,参数化建模出一种海螺形自由曲面网壳结构.采用ANSYS软件对该结构进行几何非线性分析,研究不对称荷载和初始几何缺陷对结构整体稳定性的影响.采用本文的自由曲面建模方法可以方便、快捷、参数化地设计出建筑师想要的不规则曲面建筑.分析表明:该结构对不对称荷载并不敏感,具有较强的抵抗非对称荷载的能力,初始几何缺陷的存在对该结构有利,该结构的整体稳定性良好,满足规范要求. 展开更多

关键词 海螺形自由曲面网壳 GRASSHOPPER 初始几何缺陷 几何非线性

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超高层建筑自由曲面单层网壳屋顶安装施工 被引量：2

11

作者 李国建 《建筑施工》 2014年第12期1355-1357,共3页

苏州现代传媒广场采用曲面单层网壳屋面结构安装中存在空间定位难度大、高空拼装焊接体量大、安装偏差控制难、累积变形合拢难等问题。为了解决上述问题,采用了桁架分段高空拼装方法,确保了工程的安装精度。

关键词 超高层建筑 自由曲面 网壳结构 屋顶 桁架分段拼装

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琴台美术馆结构分析与设计 被引量：3

12

作者 何小辉 王新 +3 位作者 温四清 陈涛 黄珵 杜康 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2021年第14期26-33,44,共9页

琴台美术馆的下部结构采用板柱-剪力墙结构,上部屋盖采用仿山地地形的自由曲面混凝土壳体结构,屋盖壳体同时采用了密肋梁板和实心板2种结构形式。全面介绍了琴台美术馆的结构布置特点和采用的计算分析手段,对屋盖受力变形性能进行了详... 琴台美术馆的下部结构采用板柱-剪力墙结构,上部屋盖采用仿山地地形的自由曲面混凝土壳体结构,屋盖壳体同时采用了密肋梁板和实心板2种结构形式。全面介绍了琴台美术馆的结构布置特点和采用的计算分析手段,对屋盖受力变形性能进行了详细分析,重点介绍了2个方面的内容:1)中央穹顶的受力性能和设计;2)支撑屋盖的细长钢骨圆柱的受力性能和设计。计算分析结果表明:针对跨厚比较大的板壳穹顶和细长钢骨圆柱,应采用考虑混凝土开裂的刚度折减模型进行二阶弹性分析和承载力复核,以确保结构安全可靠。 展开更多

关键词 琴台美术馆 自由曲面 混凝土壳体 穹顶 细长钢骨圆柱 刚度折减

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拉斐尔云廊折板拼接节点设计与分析 被引量：2

13

作者 李志强 欧阳元文 尹建 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2021年第S02期380-385,共6页

拉斐尔云廊采用自由曲面单层网壳结构,杆件不在同一个平面上,且相邻杆件在节点位置的竖直平面内存在较大夹角。该项目网壳杆件通过上下两块由钢板拼接而成的节点盘相连,上、下节点盘之间通过直径为180mm的无缝钢管连接成整体。为使得杆... 拉斐尔云廊采用自由曲面单层网壳结构,杆件不在同一个平面上,且相邻杆件在节点位置的竖直平面内存在较大夹角。该项目网壳杆件通过上下两块由钢板拼接而成的节点盘相连,上、下节点盘之间通过直径为180mm的无缝钢管连接成整体。为使得杆件在节点位置光滑过渡,这些构成节点盘的钢板需绕节点盘中心转动与杆件倾角相同的角度,并通过焊接形成折板拼接节点。通过变化节点盘板厚、节点盘折角、杆件应力比等参数考察了该新型节点的受力性能,考虑到节点盘中心受力较为不利,根据有限元分析的结果提出了节点需要加强的界限与设计准则。为改善节点盘受力,提出了整体和局部加厚节点盘的加强措施,并通过有限元分析验证了可行性。 展开更多

关键词 自由曲面 单层网壳 折板拼接节点 折角 加强措施

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自由曲面网壳合理壳面及其应力控制研究 被引量：1

14

作者 李焕龙 《山西建筑》 2014年第9期25-26,共2页

通过选用较优的初应力分布来对最终应力分布进行控制的方式,提出了受力合理且满足建筑要求的自由曲面网壳目标壳面的生成方法,并对半球形网壳壳面算例进行了分析,结果表明:初应力均布时,所得最终应力的均匀性最佳;初应力布置时,对环向... 通过选用较优的初应力分布来对最终应力分布进行控制的方式,提出了受力合理且满足建筑要求的自由曲面网壳目标壳面的生成方法,并对半球形网壳壳面算例进行了分析,结果表明:初应力均布时,所得最终应力的均匀性最佳;初应力布置时,对环向应力和边缘应力同时进行加强,最终径向应力与环向应力的协同性最佳。 展开更多

关键词 自由曲面 网壳结构 壳面 应力控制

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自由曲面网格结构建模中辅助面的生成与应用 被引量：1

15

作者 林士凯 杜新喜 +2 位作者 闫琰 程晓燕 陈晓婉 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2015年第3期662-665,670,共5页

针对目前结构设计软件在自由曲面网格结构建模中的风荷载输入与构件截面角度调整中遇到的问题,基于自主研发的通用钢结构设计软件USSCAD,利用C++语言与ObjectARX技术创建了一种辅助面类,并详述了该辅助面类的属性以及辅助面的生成技术... 针对目前结构设计软件在自由曲面网格结构建模中的风荷载输入与构件截面角度调整中遇到的问题,基于自主研发的通用钢结构设计软件USSCAD,利用C++语言与ObjectARX技术创建了一种辅助面类,并详述了该辅助面类的属性以及辅助面的生成技术与应用原理.最后以某空间网格结构发电厂冷却塔为例,利用辅助面调整其构件截面角度,并将风荷载转换成等效节点荷载.结果表明,利用该辅助面可有效地进行构件截面角度调整与风荷载转换等效节点荷载,明显提高结构设计效率. 展开更多

关键词 OBJECTARX 辅助面 自由曲面 网格结构

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