建筑與結構密切地聯(lián)系在一起形成供人類活動的人造空間,兩者相對獨立,同時又相互制約、相互影響。在復雜的大跨空間結構設計中,結構的力學性能決定整個設計的成敗,故選擇合理的結構形態(tài)至關重要。結構的力學性能合理性主要體現(xiàn)在荷載傳遞方式,工程師希望結構主要以軸力或薄膜力的方式傳遞荷載。本文根據(jù)機構在荷載作用下自行演變至勢能最低而且其內(nèi)力僅為軸力或薄膜力的特點,通過結構與機構相互轉(zhuǎn)換,采用一系列形狀控制措施,建立了尋求合理結構的結構形態(tài)創(chuàng)構方法。該方法可以最大限度地抑制彎矩,創(chuàng)構出以軸力或薄膜力為主要方式傳遞荷載的高效結構。這對建筑與結構方案的確定有著重要理論意義和工程應用價值。本文具體研究內(nèi)容如下:1.根據(jù)機構在形狀變化過程中的幾何特性,建立了描述機構運動的移形方程并利用廣義逆矩陣原理確定了機構的可動方向;基于B樣條曲線/曲面的性質(zhì)描述了結構形狀,實現(xiàn)了光滑的網(wǎng)狀與曲面結構幾何形狀的表達。2.對機構形狀控制策略展開研究,分析了影響機構形狀的因素,探討了桿系機構中桿件和桿件組長度的約束效應,并將其拓展到索長度和膜面積的控制。探討機構特性的基礎上,研究了機構演變過程中的勢能的變化規(guī)律以及穩(wěn)定狀態(tài)下的...

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 結構整體性能的最優(yōu)性
    1.3 結構形態(tài)與結構形態(tài)創(chuàng)構
    1.4 機構與其在結構形態(tài)創(chuàng)構中的應用
    1.5 結構形態(tài)創(chuàng)構的研究現(xiàn)狀
    1.6 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 結構形狀的表達與機構的移形方程
    2.1 B樣條函數(shù)
        2.1.1 B樣條曲線及性質(zhì)
        2.1.2 B樣條曲面及性質(zhì)
    2.2 結構形狀表達
        2.2.1 桿系結構形狀的表達
        2.2.2 網(wǎng)狀結構形狀的表達
        2.2.3 曲面結構形狀的表達
    2.3 機構勢能敏感度
        2.3.1 桿系機構勢能敏感度
        2.3.2 網(wǎng)狀機構勢能敏感度
        2.3.3 膜機構的勢能敏感度
    2.4 機構的移形方程與解
    2.5 本章小結
第3章 機構的特性與形狀控制措施
    3.1 機構類型及其幾何特點
        3.1.1 機構類型
        3.1.2 機構的形狀變化過程
    3.2 機構的穩(wěn)定狀態(tài)及其應用
        3.2.1 機構的穩(wěn)定狀態(tài)
        3.2.2 機構穩(wěn)定狀態(tài)的應用
    3.3 機構的形狀控制
        3.3.1 單元幾何約束
        3.3.2 單元組的設置
        3.3.3 臨時單元與臨時力
    3.4 本章小結
第4章 基于機構特性的結構形態(tài)創(chuàng)構方法
    4.1 基于機構特性的結構形態(tài)創(chuàng)構問題
    4.2 機構狀態(tài)變化過程與結構形態(tài)創(chuàng)構方法的建立
        4.2.1 分組方式的引入與相應移形方程的建立
        4.2.2 形態(tài)創(chuàng)構方法的建立
    4.3 方法的實施流程
    4.4 本章小結
第5章 方法在不同體系結構形態(tài)創(chuàng)構中的應用
    5.1 在桿系結構形態(tài)創(chuàng)構中的應用
        5.1.1 桿系機構的形狀控制
        5.1.2 在桿系結構中的應用及特點
    5.2 在網(wǎng)狀結構形態(tài)創(chuàng)構中的應用
        5.2.1 網(wǎng)狀機構的形狀控制
        5.2.2 在網(wǎng)狀結構中的應用及特點
    5.3 在曲面結構形態(tài)創(chuàng)構中的應用
        5.3.1 膜機構的形狀控制
        5.3.2 在曲面結構中的應用及特點
    5.4 本章小結
第6章 工程模擬設計
    6.1 桿系結構工程模擬設計
        6.1.1 單層網(wǎng)殼結構
        6.1.2 自由曲面類型網(wǎng)格結構
        6.1.3 樹狀支撐網(wǎng)格結構
    6.2 索網(wǎng)狀結構工程模擬設計
        6.2.1 首爾劇院的模擬
        6.2.2 橋梁形式的結構
    6.3 曲面結構工程模擬設計
        6.3.1 極小曲面結構
        6.3.2 受壓曲面結構
    6.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3800289