【摘要】：隨著技術(shù)提升與美學(xué)觀念轉(zhuǎn)變,復(fù)雜形態(tài)的建筑愈來愈多出現(xiàn)在大眾視野。曲面形態(tài)作為一種重要的造型語言,被建筑師接納并廣泛使用于設(shè)計之中。建筑曲面形態(tài)的幾何性質(zhì),遠(yuǎn)遠(yuǎn)復(fù)雜于傳統(tǒng)正交體系下的“方盒子”建筑的屬性,曲面產(chǎn)生的非標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件、安裝定位建造成本等諸多問題亟待優(yōu)化解決。平面化重構(gòu)曲面是建筑曲面建造優(yōu)化的一種常用方法。利用平面面板單元去擬合原有的建筑曲面,在滿足設(shè)計要求前提下,達(dá)到造價低,生產(chǎn)建造效率高等優(yōu)化目的。在一般的工作流程中,設(shè)計師會將優(yōu)化問題會轉(zhuǎn)交給幕墻公司處理,這在一定程度上削弱了設(shè)計師對曲面形式建造的控制力。在設(shè)計過程中生成貼近現(xiàn)實的數(shù)字模型,對于曲面建筑實際建造有舉足輕重的意義。本次研究從數(shù)字化設(shè)計建造、建筑幾何學(xué)、建筑工業(yè)化的背景介入,首先對國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行研究,分別從三角形、四邊形、六邊形平面化重構(gòu)方法進(jìn)行總結(jié)梳理;其次整理總結(jié)在當(dāng)下流行的數(shù)字化設(shè)計軟件Rhinoceros(犀牛)平臺中可實現(xiàn)平面化重構(gòu)的工具,并對不同工具的特性進(jìn)行實驗比較;結(jié)合實際案例,展示三角形、四邊形、六邊形平面在當(dāng)下實踐中的應(yīng)用。由于在應(yīng)用中六邊形平面化可用工具較少,筆者以此為切入點,基于Rhinoceros與Grasshopper平臺,提出一種基于切平面法的平面六邊形重構(gòu)算法,以及兩種非連續(xù)平面六邊形重構(gòu)算法作為補(bǔ)充。隨后利用不同類型曲面對算法進(jìn)行實驗,取得了較為理想的結(jié)果。最后利用算法分別對三個實際案例進(jìn)行了模擬。本次研究提供直觀、快速實現(xiàn)曲面平面化重構(gòu)的算法,擺脫一般優(yōu)化中過于復(fù)雜的數(shù)學(xué)困難。使設(shè)計師在曲面建筑的設(shè)計階段,即可控制方案建造效果,減少虛擬模型與實際建造之間的差距,帶來合理美觀的建筑形式。對設(shè)計師理解曲面平面化優(yōu)化背后的數(shù)學(xué)規(guī)律,提高對曲面幾何知識的認(rèn)知,提升對曲面建造的控制力有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU318
【圖文】：

理論）及仿生科學(xué)的發(fā)展，給設(shè)計師帶來刺激，影響了原本從功能、文脈、場地具體入手的逡逑傳統(tǒng)建筑設(shè)計方法。非線性設(shè)計、參數(shù)化設(shè)計等設(shè)計思潮隨著計算機(jī)技術(shù)條件的成熟應(yīng)運而逡逑生。（如圖１－１）逡逑設(shè)計工具方面，隨著計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)發(fā)展，不同軟件公司開發(fā)出一系列建筑數(shù)字化設(shè)逡逑計工具，使得建筑設(shè)計師更好地處理并控制建筑曲面造型，比如Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司的Ｍａｙａ軟逡逑件，Ｒｏｂｅｒｔ邋ＭｃＮｅｅｌ邋＆邋Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ邋公司開發(fā)的邋Ｒｈｉｎｏｃｅｒｏｓ，蓋里科技（Ｇｅｈｒｙ邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）逡逑基于Ｃａｔｉａ造型軟件開發(fā)的Ｄｉｇｉｔａｌ邋Ｐｒｏｊｅｃｔ邋（ＤＰ）等，以及針對設(shè)計軟件開發(fā)的參數(shù)化插逡逑件，諸如邋Ｄａｖｉｄ邋Ｒｕｔｔｅｎ邋針對邋Ｒｈｉｎｏｃｅｒｏｓ邋編寫的邋Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｅｒ，邋Ａｕｔｏｄｅｓｋ邋公司開發(fā)邋Ｒｅｖｉｔ邋中逡逑的Ｄｙｎａｍｏ插件等，以上插件可以對曲面造型進(jìn)行有效設(shè)計與輕松調(diào)整。軟件技術(shù)的發(fā)展更逡逑好地解放了建筑師的創(chuàng)造力，成為建筑曲面復(fù)雜形態(tài)的實現(xiàn)有利基礎(chǔ)。逡逑加工建造方面

以上三種多邊形形狀可以在平面內(nèi)實現(xiàn)全等性滿鋪，由此作為實現(xiàn)建筑曲面平板逡逑化重構(gòu)的常用方式。逡逑＿WW逡逑圖１＿邋５左：三角形網(wǎng)格，中：四邊形網(wǎng)格、右：六邊形網(wǎng)格逡逑值得注意得是，多邊形平鋪擬合曲面一般指得是各多邊形單元邊界緊密相連，不存在任逡逑何空隙，由于邊界形態(tài)受到曲面變化而改變，這在數(shù)學(xué)上是一個較為困難的問題。如果單元逡逑之間邊界不做緊密相連的要求，使用分離的平面單元進(jìn)行擬合，則單元邊界受到曲面變化的逡逑影響較少，可以大大降低優(yōu)化難度。在本文第三章中，筆者以此提出一類非連續(xù)平面重構(gòu)算逡逑３逡逑

１．邋３研究對象逡逑ｚ＾７逡逑圖１－邋４左：平板右：平面逡逑本文的主要研宄對象是建筑曲面以及平面重構(gòu)曲面的方式。逡逑首先對“平面化”與“平板化”的概念進(jìn)行區(qū)分》“平板化重構(gòu)”是指用相對于曲面的逡逑小尺寸離散平板單元，去拼接擬合建筑曲面。而“平面”是對“平板”忽略厚度的簡化。厚逡逑度是模型中平面單元進(jìn)行偏移操作產(chǎn)生，曲面內(nèi)離散平面的偏移方式，受曲面曲率變化影響逡逑較大，在數(shù)學(xué)上是一個復(fù)雜的議題。鑒于篇幅所限，本次研宄中不做討論，因而將平面化重逡逑構(gòu)作為研宄對象。最后請讀者在閱讀中區(qū)分平面與平板所指代對象。逡逑本文旨在研宄在曲面上可以實現(xiàn)同種類型的多邊形平面擬合曲面。如三角形、四邊形、逡逑六邊形等。以上三種多邊形形狀可以在平面內(nèi)實現(xiàn)全等性滿鋪，由此作為實現(xiàn)建筑曲面平板逡逑化重構(gòu)的常用方式。逡逑＿WW逡逑圖１＿邋５左：三角形網(wǎng)格，中：四邊形網(wǎng)格、右：六邊形網(wǎng)格逡逑值得注意得是，多邊形平鋪擬合曲面一般指得是各多邊形單元邊界緊密相連，不存在任逡逑何空隙，由于邊界形態(tài)受到曲面變化而改變，這在數(shù)學(xué)上是一個較為困難的問題。如果單元逡逑之間邊界不做緊密相連的要求

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2802470