建筑與結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設計中,結(jié)構(gòu)的力學性能決定整個設計的成敗,故選擇合理的結(jié)構(gòu)形態(tài)至關(guān)重要。結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)主要以軸力或薄膜力的方式傳遞荷載。本文根據(jù)機構(gòu)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(jié)構(gòu)與機構(gòu)相互轉(zhuǎn)換,采用一系列形狀控制措施,建立了尋求合理結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形態(tài)創(chuàng)構(gòu)方法。該方法可以最大限度地抑制彎矩,創(chuàng)構(gòu)出以軸力或薄膜力為主要方式傳遞荷載的高效結(jié)構(gòu)。這對建筑與結(jié)構(gòu)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(gòu)在形狀變化過程中的幾何特性,建立了描述機構(gòu)運動的移形方程并利用廣義逆矩陣原理確定了機構(gòu)的可動方向;基于B樣條曲線/曲面的性質(zhì)描述了結(jié)構(gòu)形狀,實現(xiàn)了光滑的網(wǎng)狀與曲面結(jié)構(gòu)幾何形狀的表達。2.對機構(gòu)形狀控制策略展開研究,分析了影響機構(gòu)形狀的因素,探討了桿系機構(gòu)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(gòu)特性的基礎上,研究了機構(gòu)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(jié)構(gòu)整體性能的最優(yōu)性
    1.3 結(jié)構(gòu)形態(tài)與結(jié)構(gòu)形態(tài)創(chuàng)構(gòu)
    1.4 機構(gòu)與其在結(jié)構(gòu)形態(tài)創(chuàng)構(gòu)中的應用
    1.5 結(jié)構(gòu)形態(tài)創(chuàng)構(gòu)的研究現(xiàn)狀
    1.6 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 結(jié)構(gòu)形狀的表達與機構(gòu)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(jié)構(gòu)形狀表達
        2.2.1 桿系結(jié)構(gòu)形狀的表達
        2.2.2 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形狀的表達
        2.2.3 曲面結(jié)構(gòu)形狀的表達
    2.3 機構(gòu)勢能敏感度
        2.3.1 桿系機構(gòu)勢能敏感度
        2.3.2 網(wǎng)狀機構(gòu)勢能敏感度
        2.3.3 膜機構(gòu)的勢能敏感度
    2.4 機構(gòu)的移形方程與解
    2.5 本章小結(jié)
第3章 機構(gòu)的特性與形狀控制措施
    3.1 機構(gòu)類型及其幾何特點
        3.1.1 機構(gòu)類型
        3.1.2 機構(gòu)的形狀變化過程
    3.2 機構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)及其應用
        3.2.1 機構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)
        3.2.2 機構(gòu)穩(wěn)定狀態(tài)的應用
    3.3 機構(gòu)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(jié)
第4章 基于機構(gòu)特性的結(jié)構(gòu)形態(tài)創(chuàng)構(gòu)方法
    4.1 基于機構(gòu)特性的結(jié)構(gòu)形態(tài)創(chuàng)構(gòu)問題
    4.2 機構(gòu)狀態(tài)變化過程與結(jié)構(gòu)形態(tài)創(chuàng)構(gòu)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(gòu)方法的建立
    4.3 方法的實施流程
    4.4 本章小結(jié)
第5章 方法在不同體系結(jié)構(gòu)形態(tài)創(chuàng)構(gòu)中的應用
    5.1 在桿系結(jié)構(gòu)形態(tài)創(chuàng)構(gòu)中的應用
        5.1.1 桿系機構(gòu)的形狀控制
        5.1.2 在桿系結(jié)構(gòu)中的應用及特點
    5.2 在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形態(tài)創(chuàng)構(gòu)中的應用
        5.2.1 網(wǎng)狀機構(gòu)的形狀控制
        5.2.2 在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的應用及特點
    5.3 在曲面結(jié)構(gòu)形態(tài)創(chuàng)構(gòu)中的應用
        5.3.1 膜機構(gòu)的形狀控制
        5.3.2 在曲面結(jié)構(gòu)中的應用及特點
    5.4 本章小結(jié)
第6章 工程模擬設計
    6.1 桿系結(jié)構(gòu)工程模擬設計
        6.1.1 單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)
        6.1.2 自由曲面類型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)
        6.1.3 樹狀支撐網(wǎng)格結(jié)構(gòu)
    6.2 索網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)
    6.3 曲面結(jié)構(gòu)工程模擬設計
        6.3.1 極小曲面結(jié)構(gòu)
        6.3.2 受壓曲面結(jié)構(gòu)
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)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