复杂边界条件下壳体形态的生成机理研究

• 作 者: 施立阳
• 出 处: 华南理工大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 参数化设计 结构性能生形 壳体结构

随着技术的进步与生产力的提升,数字化设计促使建筑领域中新理念和新形态不断出现,但也造成了建筑自由形态与结构理性之间的偏差,导致一些建筑走向了形式主义的误区,造成了经济效益低下,资源浪费的问题。基于结构性能的设计方法能够比较有效地弥合形态自由与结构理性之间的分离问题。它是对形态与结构进行协同设计的尝试,在二十世纪得到了较为广泛的运用,造就了一批兼具结构性能与建筑表现力的作品。随着参数化设计的发展,数字时代下结合结构性能的建筑设计出现了新的可能性。本文主要通过对结构性能生形的理论以及技术平台进行研究,聚焦壳体结构,提出一种在结构性能生形软件辅助下的壳体形态生成方法,希望能够探讨建筑形态与结构的协同关系。对于相关问题的研究以及方法构建有助于促进数字化自由形式与结构逻辑的统一,促进数字化生形技术与结构计算技术的融合发展。本文从形与力之间的协同的视角出发,采用理论分析和多软件联合生形方法研究复杂边界下壳体形态结构性能设计的问题。通过引入推力线网络分析法的软件与粒子系统动力模拟软件,作者提出了确定初始条件、壳体形态找形、结合结构性能分析设计壳体肌理及验证的三阶段壳体形态设计方法,并对各阶段进行展开论述。在第一阶段主要研究设定初始平面与边界条件的设定和平面的网格划分问题。在第二阶段主要研究了如何运用相关软件进行从结构性能出发的壳体形态设计。在第三阶段主要研究了如何对壳体的应力分布与应力矢量特点进行分析并以此为依据判定进行肌理设计的区域并对肌理进行设计。最后通过两个实验,全过程论证三个阶段生形方法的可行性与有效性。本文所提出和论证的基于结构性能的复杂边界下壳体形态设计的方法,可以为促进数字化设计的理性可控提供实证参考与理论线索;可为促进数字化建筑设计学科与结构工程学科的理论融合发展提供积极理论价值。