異型空間網(wǎng)架結(jié)構快速成型與優(yōu)化設計.pdf

1、建筑造型和結(jié)構形式的多元化發(fā)展已成為現(xiàn)代空間網(wǎng)格結(jié)構設計的特征之一,建筑師不拘泥于現(xiàn)有的、特定規(guī)格的外部造型形式,改變傳統(tǒng)網(wǎng)架外形,使建筑物呈現(xiàn)出更具美感的造型。異型空間網(wǎng)架結(jié)構可以適應各種建筑曲面造型要求,因此得到越來越廣泛的應用,但給模型建立、修改調(diào)整以及結(jié)構設計分析工作帶來了許多實際困難。本文針對此問題,主要研究了異型空間網(wǎng)架結(jié)構快速成型方法以及結(jié)構的優(yōu)化設計問題。
　　本文首先根據(jù)異型空間網(wǎng)架結(jié)構的形式和特點,提出采用曲面

2、擬合技術進行模型的建立,借助Matlab程序中Griddata函數(shù)及V4算法進行異型空間網(wǎng)架模型自由曲面的擬合,并且通過網(wǎng)格自動添加角錐實現(xiàn)了異型空間網(wǎng)架結(jié)構模型的建立。最后采用Matlab編制開發(fā)了異型空間網(wǎng)架結(jié)構快速成型軟件,實現(xiàn)了自由曲面造型網(wǎng)架結(jié)構模型的快速建立。
　　異型空間網(wǎng)架結(jié)構屬于典型的離散桿系結(jié)構,本文建立了以異型空間網(wǎng)架結(jié)構總質(zhì)量為目標函數(shù)的優(yōu)化設計數(shù)學模型,將離散變量優(yōu)化設計理論和相對差商法進行結(jié)合,進而提出

3、了適用于異型空間網(wǎng)架結(jié)構的二級優(yōu)化方法。優(yōu)化過程綜合考慮了桿件應力比、長細比等局部約束以及結(jié)構整體穩(wěn)定性、結(jié)構變形撓度等全局約束,并且在優(yōu)化設計過程中有效融合近似滿應力優(yōu)化設計方法、相對差商法以及弧長法,并考慮了結(jié)構幾何非線性的影響,編制了異型空間網(wǎng)架結(jié)構優(yōu)化設計程序,并通過算例驗證了本文優(yōu)化方法的有效性和可靠性。
　　基于本文研究成果,以錫林郭勒盟體育中心體育場看臺自由曲面網(wǎng)架實際工程為背景,應用本文異型空間網(wǎng)架結(jié)構快速成型軟件