大跨度結(jié)構(gòu)發(fā)展歷史與人類的發(fā)展史息息相關(guān)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高,人們對(duì)于各種造型優(yōu)美各異的建筑的需求也不斷增加。但是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形態(tài)設(shè)計(jì)方法如應(yīng)力松弛法和有限單元法等使用較為繁瑣,且在設(shè)計(jì)過程中難以同時(shí)兼顧結(jié)構(gòu)的“形”與“力”的變化情況,難以滿足工程實(shí)際中對(duì)于結(jié)構(gòu)的形態(tài)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)工具方便快捷的需求。針對(duì)以上問題,本文對(duì)基于傳統(tǒng)圖集靜力學(xué)（GSM）原理的參數(shù)化結(jié)構(gòu)形態(tài)設(shè)計(jì)方法——組合平衡建模法（Combination Equilibrium Modeling,簡(jiǎn)稱CEM）的組成、原理和應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的研究,總結(jié)基于這一方法的設(shè)計(jì)規(guī)律,實(shí)現(xiàn)形態(tài)設(shè)計(jì)過程的可視化,為設(shè)計(jì)人員進(jìn)行結(jié)構(gòu)的形態(tài)設(shè)計(jì)提供一個(gè)新的角度。針對(duì)以上背景,本文主要完成了以下幾方面工作:（1）對(duì)圖解靜力學(xué)方法（GSM）以及其參數(shù)化改進(jìn)方法——組合平衡建模法（CEM）進(jìn)行基本數(shù)學(xué)原理,參數(shù)類型和形態(tài)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行介紹與分析,歸納總結(jié)這一方法在進(jìn)行結(jié)構(gòu)形態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn),編寫基于RHINO和GRASSHOPPER的前后處理接口,實(shí)現(xiàn)了基于RHINO界面的結(jié)構(gòu)形態(tài)設(shè)計(jì)程序,并通過簡(jiǎn)單實(shí)例展示了程序的操作流程以... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

趙州橋大跨度空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展，起源于古希

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文1第1章緒論1.1課題研究背景大跨度結(jié)構(gòu)的發(fā)展與人類的歷史息息相關(guān)。隨著材料種類的增加與改進(jìn)以及人類的設(shè)計(jì)和建造技術(shù)的不斷進(jìn)步，大跨度結(jié)構(gòu)也變得越來越復(fù)雜，越來越美觀，逐漸成為各個(gè)城市乃至國家的地標(biāo)性建筑與名片。大跨度結(jié)構(gòu)中的兩類——大跨度橋梁和大跨度空間結(jié)構(gòu)，二者的發(fā)展史即是人類對(duì)于“妝、“行”不斷追求的進(jìn)步史。橋梁結(jié)構(gòu)的建造擁有悠久的歷史，根據(jù)史料記載，中國最早的橋梁建造始于周代，那時(shí)人們便已經(jīng)開始在渭水上搭建梁橋與浮橋。至隋朝，中國人民更是建成了世界上現(xiàn)存年代最久遠(yuǎn)、跨度最大、保存最完整的單孔坦弧敞肩石拱橋——趙州橋（圖1-1），成為世界橋梁發(fā)展史上的一顆璀璨明珠。而放眼世界，古巴比倫王國在公元前1800年建造了多跨的木橋，橋長(zhǎng)達(dá)183米。古羅馬更是在公元1世紀(jì)至2世紀(jì)，修建了跨越克拉莫爾河的全長(zhǎng)728米的雙層拱水道橋（圖1-2）。圖1-1趙州橋圖1-2古羅馬水道橋大跨度空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展，起源于古希臘、古羅馬帝國時(shí)代。受限于當(dāng)時(shí)材料種類單一的情況，作為屋頂或屋蓋的結(jié)構(gòu)質(zhì)量很大，且材料應(yīng)用效率極低，跨度一般較小，而若想要建造出能夠容納上萬人的場(chǎng)所，則只能做成露天場(chǎng)館，如古羅馬的角斗場(chǎng)和大型歌劇院。歷史上跨度最大的大跨度空間結(jié)構(gòu)，是建于公元二世紀(jì)的古羅馬萬神廟（圖1-3），神廟的穹頂使用天然建筑材料火山灰鑄造而成，而火山灰在力學(xué)性能方面類型于當(dāng)今的水泥�；鹕交业膬�(yōu)秀的力學(xué)性能使其能夠承受穹頂所帶來的各種內(nèi)力，使這一平均厚度達(dá)到4米，跨度達(dá)到43.2米的結(jié)構(gòu)能夠屹立近兩千年而不倒，也使它的跨度記錄保持了一千多年。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文2圖1-3羅馬萬神廟側(cè)剖圖大跨度結(jié)構(gòu)隨著近代以來的材料學(xué)科的不斷進(jìn)步和革新而逐漸發(fā)展。18世紀(jì)，生鐵開始應(yīng)用于建筑的建造；19世紀(jì)初，鉚釘連接方法和軋制型鋼出現(xiàn)；到19世紀(jì)50年代，平爐煉鋼技術(shù)和酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展，使鋼材開始成為重要的建筑材料；而到19世紀(jì)的后半期，焊接技術(shù)和鋼筋混凝土的出現(xiàn)，最終使大跨度結(jié)構(gòu)這一領(lǐng)域出現(xiàn)了大幅度的發(fā)展。斜拉橋，懸索橋等新型橋型開始出現(xiàn)，跨度普遍達(dá)千米以上，而拱橋，梁橋等經(jīng)典橋型也不斷發(fā)展，跨度也不斷增長(zhǎng)，極限跨度也已達(dá)到數(shù)百米。鋼材和混凝土取代了木材與石料，焊接取代了簡(jiǎn)單的搭接，以網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為代表的大跨空間結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了日新月異的變化，跨度和規(guī)模不斷增大，結(jié)構(gòu)的形式逐漸豐富�，F(xiàn)如今，大跨度結(jié)構(gòu)不僅僅滿足了人們對(duì)于“妝、“行”的基本需要，更是衡量一個(gè)國家乃至地區(qū)建筑科學(xué)發(fā)展水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要標(biāo)志之一。我國未來二十至三十年仍將處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施大規(guī)模建設(shè)時(shí)期，而這也為跨度結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用帶來了巨大的機(jī)遇[1]。a)明石海峽大橋b)深圳港體育中心圖1-4大跨度結(jié)構(gòu)對(duì)于建筑物而言，影響其造型設(shè)計(jì)的因素眾多，例如功能、生態(tài)、材料、施工、技術(shù)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)乃至政策[2]。但是作為能夠應(yīng)用于實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)結(jié)果能否最終實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵的影響因素在于結(jié)構(gòu)形式與內(nèi)力分布，即“形”與“力”。如果違背了力學(xué)原理，任何天馬行空的設(shè)計(jì)思路都無法實(shí)現(xiàn)。因而，保證建筑“形”與“力”

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3039174