結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)與現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)與現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)1.什么是結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)2.自由曲面結(jié)構(gòu)3.自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4.張力結(jié)構(gòu)5.仿生結(jié)構(gòu)6.超大跨空間結(jié)構(gòu)展望

對(duì)結(jié)構(gòu)合理形態(tài)的探索一直是結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的重要課題，縱觀那些著名的經(jīng)典結(jié)構(gòu)，無(wú)不體現(xiàn)了使用功能、優(yōu)美形體與合理受力的協(xié)調(diào)一致。以此為目標(biāo)的相關(guān)研究已日益成為廣受關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)的發(fā)展

形態(tài)學(xué)（morphology）的概念源于生物學(xué)，目的是研究生物形狀的本質(zhì)特征。20世紀(jì)初，其思想逐步滲入建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，一些建筑結(jié)構(gòu)巨匠進(jìn)行了許多探索與實(shí)踐。A.GaudiH.IslerP.L.NerviF.CandelaF.OttoB.Fuller半谷裕彥S.Calatrava

他們所提出的一些設(shè)計(jì)理念也可以看做是形態(tài)學(xué)思想在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的體現(xiàn)：

結(jié)構(gòu)應(yīng)具有自身的表現(xiàn)力，合理的結(jié)構(gòu)本身就蘊(yùn)含著美?！?/p>

PierLuigiNervi

建筑的目的不是炫耀技術(shù)，而是更好地表達(dá)自然。了解存在于自然界的構(gòu)造過(guò)程，人工地表達(dá)這種過(guò)程，乃設(shè)計(jì)之道。

——

F.Otto

自然界存在著以最少結(jié)構(gòu)提供最大強(qiáng)度的矢量系統(tǒng)人類的發(fā)展需求應(yīng)與全球的資源和科技水平結(jié)合在一起，用最高效的手段解決最多的問(wèn)題——

B.FullerGeometry（幾何）研究對(duì)各種幾何形狀的描述與調(diào)控Form–Forcerelationship（形-態(tài)關(guān)系）研究結(jié)構(gòu)形狀與其受力性能間的內(nèi)在聯(lián)系Computation（計(jì)算）

研究各種找形、優(yōu)化和形態(tài)生成的計(jì)算方法TechnologyTransfer（學(xué)科交叉）

從其他學(xué)科（例如數(shù)學(xué)、生物學(xué)）引入新思想、新方法Prototyping（模型實(shí)現(xiàn)）

通過(guò)實(shí)物或虛擬模型來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)造型IASS于1991年成立“結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)”工作組，首次提出StructuralMorphology

一詞，但一直沒(méi)有嚴(yán)格定義。從工作組所列的一些研究方向，可以對(duì)其內(nèi)涵有所認(rèn)識(shí)：形：結(jié)構(gòu)形狀（Form）

應(yīng)符合適用、新穎、美觀、自然等要求。態(tài)：結(jié)構(gòu)性能（Performance）

應(yīng)符合內(nèi)力分布合理、傳力簡(jiǎn)捷、經(jīng)濟(jì)高效等要求。根據(jù)上述討論，試擬結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)的定義如下：

結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)是從整體上研究形與態(tài)的相互作用規(guī)律，目的是尋求二者的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)一種以合理、自然、高效為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)美學(xué)。結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)為空間結(jié)構(gòu)的體系創(chuàng)新提供了思想源泉和理論基礎(chǔ)；空間結(jié)構(gòu)的體系創(chuàng)新實(shí)踐也促進(jìn)了結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)理論的不斷豐富與發(fā)展。

空間結(jié)構(gòu)多數(shù)用于大型公共建筑，形式豐富多彩，而且往往憑借合理形體來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的高效率，因此形態(tài)學(xué)研究對(duì)空間結(jié)構(gòu)具有重要意義。1.什么是結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)2.自由曲面結(jié)構(gòu)3.自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4.張力結(jié)構(gòu)5.仿生結(jié)構(gòu)6.超大跨空間結(jié)構(gòu)展望

空間結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)造型多為球面、柱面、鞍面等規(guī)則曲面或它們的組合，這些曲面的合理性在理論和實(shí)踐上均已得到認(rèn)可。黑龍江省速滑館名古屋體育館石景山體育館

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自由曲面以其豐富的建筑表現(xiàn)力，日益受到建筑師的青睞。

自由曲面是指無(wú)法用解析函數(shù)表達(dá)的曲面，也可理解為那些明顯區(qū)別于傳統(tǒng)建筑造型的曲面。日本某多功能活動(dòng)中心法國(guó)Metz蓬皮杜中心

如何在曲面生成過(guò)程中實(shí)現(xiàn)曲面多樣性與受力合理性的有機(jī)結(jié)合，即所謂的形態(tài)創(chuàng)建問(wèn)題，是自由曲面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的首要問(wèn)題。自由曲面結(jié)構(gòu)的形態(tài)創(chuàng)建方法可分為兩類：基于實(shí)驗(yàn)的模型方法基于優(yōu)化思想的數(shù)值方法1.基于模型試驗(yàn)的形態(tài)創(chuàng)建方法

逆吊實(shí)驗(yàn)法是這方面的典型例子。該法自動(dòng)滿足受力合理性（零彎矩）的要求；通過(guò)反復(fù)調(diào)整約束條件，獲得符合要求的自由曲面。懸索拱二維逆吊三維逆吊

德國(guó)建筑師FreiOtto

利用逆吊實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)了曼海姆大篷和漢諾威世博會(huì)日本館。MannheimMultihalle,1975漢諾威世博會(huì)日本館,2000模型模型

自上世紀(jì)50年代以來(lái)，

瑞士工程師HeinzIsler

利用逆吊實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)了數(shù)百個(gè)混凝土薄殼結(jié)構(gòu)。SicliFactoryHeimburgTennisCenter模型模型逆吊實(shí)驗(yàn)法對(duì)結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)早期研究發(fā)揮了重要作用。但由于實(shí)驗(yàn)相似律和測(cè)試精度等方面的制約，目前已較少應(yīng)用。將逆吊實(shí)驗(yàn)思想與數(shù)值模擬方法相結(jié)合，即所謂的“數(shù)值逆吊法”，為克服上述困難，發(fā)揮逆吊實(shí)驗(yàn)法的優(yōu)勢(shì)，提供了一種有效途徑。算例：四點(diǎn)懸吊曲面實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬模型平面尺寸300×130mm，最大垂度61.4mm。通過(guò)3D掃描技術(shù)獲得實(shí)物模型的數(shù)字信息。同時(shí)采用非線性有限元法模擬實(shí)驗(yàn)狀態(tài)，通過(guò)調(diào)整彈性模量實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)形狀的精確控制。垂度隨迭代步的變化數(shù)值模擬結(jié)果懸吊模型固化翻轉(zhuǎn)狀態(tài)最大誤差4%彈性模量隨迭代步的變化數(shù)值方法還便于調(diào)整各種約束條件，廣泛比較各種逆吊方案，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)形態(tài)多樣化。六點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)加拉索加中心支承中心開(kāi)洞幾何尺寸荷載分布質(zhì)量分布結(jié)構(gòu)系統(tǒng)支座約束建筑材料SicliFactory實(shí)際工程算例

Heimburg網(wǎng)球中心逆吊實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)值模擬結(jié)果

漢諾威世博會(huì)日本館實(shí)際工程2.基于優(yōu)化思想的數(shù)值創(chuàng)建方法

將自由曲面的幾何建模技術(shù)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化思想結(jié)合，以曲面形狀參數(shù)作為優(yōu)化變量，結(jié)構(gòu)受力合理作為優(yōu)化目標(biāo)，采用適當(dāng)?shù)膬?yōu)化算法，可獲得一系列符合要求的、可供建筑師選擇的自由曲面形態(tài)。

這就是所謂的“自由曲面形態(tài)創(chuàng)建”方法。自由壇曲面絹幾何哥建模佛方法1)曲面哨擬合蓬方法目前蹈最常昨用的此是非均勻唉有理B樣條（NU念RB級(jí)S)技術(shù)，雹其優(yōu)點(diǎn)蛛是適用厲于任意河自由曲漂面，且既僅需通眼過(guò)少量魯參數(shù)（控制桌點(diǎn)與權(quán)因子）調(diào)整拜曲面形脅狀。2)曲線變拖換方法通過(guò)桂對(duì)曲氣線進(jìn)儉行平移、縮放、旋轉(zhuǎn)等變訂換生嘗成曲閉面。攔可通蹈過(guò)準(zhǔn)線和母線的形狀深參數(shù)調(diào)拜整曲面雁形狀。狼該方法柏比較適盆用于空傻間網(wǎng)格寨結(jié)構(gòu)。NUR班BS曲面平移縮暴放曲面算例溝一：臺(tái)曲面為擬合顆型自愁由曲乏面薄炭殼邊界條件與有限元網(wǎng)格周邊固定鉸支彈性模量泊桑比豎向均布荷載50m50m初始曲面及控制點(diǎn)連線優(yōu)化降變量：NUR釘BS曲面蹤蝶的控制點(diǎn)和權(quán)因狼子優(yōu)化兔目標(biāo)：應(yīng)變能如最小優(yōu)化算嬸法：梯度春法第1步第200步第800步曲面優(yōu)化過(guò)程應(yīng)力變挖化曲線曲面推優(yōu)化瀉過(guò)程漂中結(jié)臺(tái)構(gòu)響態(tài)應(yīng)的攤變化隨著應(yīng)變能變小襲，結(jié)排構(gòu)的支各項(xiàng)懸力學(xué)豬指標(biāo)背均趨妖于優(yōu)捷化，窩說(shuō)明燙這種彎方法正確、有效。應(yīng)變侮能優(yōu)地化過(guò)罰程荷載-位移射全過(guò)芳程曲儀線極限歉荷載諒變化陜曲線算例匙二：跟曲線艷變換烈型自誰(shuí)由曲憂面薄禾殼母線準(zhǔn)線準(zhǔn)線控制點(diǎn)母線控制點(diǎn)母線與準(zhǔn)線初始曲面矩形平面60m×40m優(yōu)化變板量：母線懸和準(zhǔn)劉線的狂形狀嬸參數(shù)優(yōu)化棕目標(biāo)：應(yīng)變能非最小優(yōu)化壘算法：梯度法優(yōu)化后曲面調(diào)整后母線形狀初始母線形狀調(diào)整后準(zhǔn)線形狀初始準(zhǔn)線形狀荷載-位移全額過(guò)程曲遣線曲面優(yōu)吩化過(guò)程浮中結(jié)構(gòu)栽響應(yīng)的脂變化位移變?cè)V化曲線應(yīng)變能廟優(yōu)化過(guò)熟程極限才荷載是變化賞曲線與算例寶一類似易，隨著應(yīng)變炸能變小，及結(jié)構(gòu)的胡各項(xiàng)力非學(xué)指標(biāo)程均趨于態(tài)優(yōu)化。以上交算例黃說(shuō)明便：針位對(duì)不配同問(wèn)摧題的消特點(diǎn)扔，將兵不同帖的幾何憤建模辦方法、結(jié)構(gòu)哈合理保性評(píng)摔價(jià)方抵法和優(yōu)化炎算法進(jìn)行槐組合丈，可線以形槽成多匪種多水樣的蹤蝶、各蠢具特靈色的諷形態(tài)濕創(chuàng)建售方法杜。這類奏方法柱已在加實(shí)際嶼工程太中得葵到成扛功應(yīng)養(yǎng)用。日本癢福岡停中央埋公園級(jí)核心她設(shè)施（200帽5）長(zhǎng)190譯m、最大念寬度50m，采用40c線m厚RC薄殼帽結(jié)構(gòu)從初始司形狀開(kāi)股始經(jīng)過(guò)45步優(yōu)化艙得到最弊終形狀批。原始割形狀的絡(luò)最大位農(nóng)移為11琴.1隸cm，最隨終形伯狀則怠減小綱到2.懸81撓cm英國(guó)薩號(hào)維爾大恰篷(木網(wǎng)伐殼,20投06)1.什么儀是結(jié)偶構(gòu)形餓態(tài)學(xué)2.自由廣曲面艱結(jié)構(gòu)3.自由拓問(wèn)撲結(jié)構(gòu)4.張力飽結(jié)構(gòu)5.仿生形結(jié)構(gòu)6.超大跨互空間結(jié)貼構(gòu)展望拓?fù)洌╰o挨po宣lo仿gy）是一綢個(gè)幾儀何學(xué)涌概念鴉，描弊述物看體內(nèi)押部各永組成綢部分抱之間駛的相醒對(duì)關(guān)悔系。對(duì)于空急間結(jié)構(gòu)巴，拓?fù)淙梢苑焕斫馕稙闂U系結(jié)守構(gòu)中各監(jiān)桿件榆之間構(gòu)的構(gòu)要成關(guān)桑系，餃或開(kāi)洞新連續(xù)破體內(nèi)各部拋分之間蔥的連通渴關(guān)系。形狀尺寸拓?fù)鋵?duì)物叫體幾殖何描浪述的怎三個(gè)嘴方面以規(guī)則網(wǎng)格為特征的傳統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)拓?fù)湫问阶杂赏貝?ài)撲結(jié)構(gòu)菌的構(gòu)件掀布置方兇式明顯年不同于共傳統(tǒng)的爽規(guī)則網(wǎng)蚊格，彰扔顯了建供筑個(gè)性古。自由拓疲撲構(gòu)型鄭可通過(guò)帝純幾何扯方法、層仿生方漢法等實(shí)嫌現(xiàn)，例拌如：自由拓鴿撲結(jié)構(gòu)隨機(jī)作編織多面體蘿填充自由拓笛撲結(jié)構(gòu)冒的形態(tài)裙創(chuàng)建與自休由曲游面結(jié)挪構(gòu)類潤(rùn)似，蜜自由裂拓?fù)鋼?jù)結(jié)構(gòu)權(quán)的形近態(tài)創(chuàng)屑建也評(píng)可采屆用基受于優(yōu)化思敬想的數(shù)宰值方法：以拓特?fù)鋮?shù)露（如桿爆件的有父無(wú)）作沸為優(yōu)化質(zhì)變量，結(jié)泥構(gòu)受羽力合書(shū)理（補(bǔ)如應(yīng)妹變能杰最小秩）作秘為優(yōu)化目也標(biāo)，通服過(guò)適披當(dāng)?shù)膬?yōu)化遷算法實(shí)現(xiàn)?？臻g踐網(wǎng)格盛結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)碰化連續(xù)默體結(jié)加構(gòu)拓刊撲優(yōu)廟化下面通濁過(guò)算例僻介紹兩緩類自由襯拓?fù)浣Y(jié)嶺構(gòu)的形凳態(tài)創(chuàng)建抹方法：優(yōu)化算搞法：遺傳算滲法結(jié)構(gòu)總質(zhì)量與外力功的乘積歌最小（由形狀、拓?fù)洹⒔孛嫒M變端量組成閃的集合括）優(yōu)化說(shuō)目標(biāo)玩：優(yōu)化變彈量:算例1：?jiǎn)螌踊颓蛎婢W(wǎng)格格結(jié)構(gòu)侍拓?fù)鋬?yōu)爭(zhēng)化總質(zhì)量位移算例2：?jiǎn)螌佑沃婢W(wǎng)煩格結(jié)構(gòu)圍拓?fù)鋬?yōu)宜化由單獲元增談減形題成的劉拓?fù)溴N構(gòu)型由節(jié)點(diǎn)岔移動(dòng)與謹(jǐn)單元增顧減結(jié)合療形成的峽拓?fù)錁?gòu)熊型初始睜結(jié)構(gòu)曲面綿形狀胳不變斯，但雖節(jié)點(diǎn)盒可在碼柱面助內(nèi)移動(dòng)，并塵通過(guò)刪除低效常率的踐結(jié)構(gòu)戴單元門及在跳高效僵率區(qū)增加單元，蕩使結(jié)構(gòu)應(yīng)變睡能最泳小且分布胸趨于均笨勻。算例3：基于ESO算法的所連續(xù)體撥拓?fù)鋬?yōu)肥化模仿恥自然民進(jìn)化皆現(xiàn)象輸，根蒜據(jù)結(jié)德構(gòu)不耀同部帳位的Mis警es應(yīng)力大小吉進(jìn)行“保留、淘汰、補(bǔ)充”等操作貓，使之逆逐步演沖變成應(yīng)力均皇勻的結(jié)構(gòu)銜。(ESO:Evo采lu三ti泥on魔ar扎yStr臟uc垮tu芬ra校lOpti吧miz微ati津on尚)ES族O算法示絕意屋蓋長(zhǎng)250唐m，寬30魯m，高20m，兩疊支承及點(diǎn)間盯的距漲離為10紀(jì)0m。通過(guò)辭結(jié)構(gòu)實(shí)歪體模型彼分析，彎逐步去們除Mis黃es應(yīng)力歲較小滑部分繞，實(shí)夸現(xiàn)形嚴(yán)態(tài)創(chuàng)惜建?？ㄋ枠尳逃蔷珪?huì)展中巴心Con出ven避tio堆nC萄ent擋er所in逗Edu繪cat緩ion貿(mào)Ci致ty,印Do貿(mào)ha,牲Qa土tar給定約叼束條件優(yōu)化赴結(jié)果算例4：三乎點(diǎn)支較承混胸凝土星屋蓋們結(jié)構(gòu)校拓?fù)涫虄?yōu)化結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)犧圖支承肋捷優(yōu)化結(jié)扎果屋蓋（喬跨度7.2茫m）分罪兩層譯，上迫層70m古m厚混輸凝土葵面層扣（紅顫色部抓分）沙為給貞定約摔束條針件，例下層支承肋（藍(lán)色紋部分）摩是優(yōu)化嶄對(duì)象。平優(yōu)化目?jī)?chǔ)標(biāo)為結(jié)味構(gòu)應(yīng)變潔能最小統(tǒng)。建成照慎片P.裁D婚om揭be暖rn封ow耕sk瞞y,慣A爸.李So建nd書(shū)er回ga劃ar潤(rùn)d.向D究es禍ig替n,麻a雷na姑ly造si換s惡an喜d紫re蜜al潔iz壟at摟io州n頃of武t汗op嫁ol宇og簡(jiǎn)y顏op蜓ti市mi途ze逼d召co貝nc競(jìng)re幫te眠s序tr繳uc棍tu遷re窯s.母J覽.速IA怖SS棟,2基01爛2,佩53去(4棉):荷20在9-賞21迎61.什么璃是結(jié)汽構(gòu)形運(yùn)態(tài)學(xué)2.自由晝曲面潔結(jié)構(gòu)3.自由狂拓?fù)涮私Y(jié)構(gòu)4.張力結(jié)令構(gòu)5.仿生結(jié)薄構(gòu)6.超大源跨空潑間結(jié)消構(gòu)展顛望張力四結(jié)構(gòu)是以構(gòu)青件受拉荷來(lái)抵抗詞外荷載暢的一類由柔性結(jié)敵構(gòu)體系塔，具有用材壺省、效率野高的特點(diǎn)甲。威海節(jié)體育際場(chǎng)（膜惱結(jié)構(gòu)測(cè)）慕尼爬黑奧世林匹漆克體匙育場(chǎng)（索網(wǎng)陸結(jié)構(gòu)）這類體金系需要凳通過(guò)施謝加適當(dāng)城預(yù)張力蜂獲得穩(wěn)場(chǎng)定形狀格，因沈此設(shè)計(jì)高中首先偵需解決初始攀形態(tài)鵲確定迎問(wèn)題牢。1）模型訊實(shí)驗(yàn)法絲網(wǎng)模彎型利用可棟形成純崖張力作簽用的柔銜性材料指或肥皂飾膜進(jìn)行年模擬，乳獲得預(yù)爺期的建隱筑形狀填。確定過(guò)初始鞠形態(tài)遮早期音采用模型實(shí)型驗(yàn)法，目前骨多采用數(shù)值蒸分析腥方法。肥皂膜風(fēng)模型19鴉67蒙特梳利爾驢博覽芬會(huì)德要國(guó)館（索飾網(wǎng)結(jié)間構(gòu)）實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｔ捫蛯?shí)際燙工程2）數(shù)豎值分搏析法張力殲結(jié)構(gòu)賭的初始形滿態(tài)分析就是箏通過(guò)蛇調(diào)整甜結(jié)構(gòu)邊界宋條件和預(yù)張力，尋宰求符測(cè)合建雖筑功施能及蹦美學(xué)貞要求印且受鏈力合窄理的初始把曲面，是一寶般工程頃分析的礦反問(wèn)題像。有三種陡基本方王法：力裂密度法側(cè)、動(dòng)力毯松弛法竄、非線租性有限塌元法。抹目前均講較為成辱熟。以下譜列舉忽一些冷較為謙典型部的工堆程，厭以說(shuō)密明結(jié)紅構(gòu)形裕態(tài)學(xué)魄在此絕類結(jié)井構(gòu)中桿的成商功應(yīng)流用。東京棒頌球館氣盯承式膜印結(jié)構(gòu)（19善88）充氣過(guò)洪程模擬跨度205俱m丹佛國(guó)笨際機(jī)場(chǎng)鋸候機(jī)廳（199用3）平面近卸似矩形樸（30蝴5×銜67宜m)，由17個(gè)連在勻一起的奇雙支柱槽傘形膜散結(jié)構(gòu)單毫元組成全張力痛體系Fu任ll鵝er認(rèn)為扁宇宙育是由慌萬(wàn)有歇引力陪形成斬的張潮力網(wǎng)輪，星立球是貓網(wǎng)中遼的一民個(gè)個(gè)夸孤島終；按蹤蝶照此惜原則堅(jiān)可構(gòu)林造由連續(xù)毯的受針拉構(gòu)冬件與不連顆續(xù)的是受壓影構(gòu)件組成的倚自平衡燒預(yù)應(yīng)力丑體系，谷他稱之寫(xiě)為全張力惕體系(Te幕nse堤gri錫ty)。根據(jù)這晃一概念詠，K.晨S桌ne荒ls楊on等設(shè)剩計(jì)了孫很多慈新奇談的模捉型，雁但真流正意以義上取的實(shí)卻際工握程迄樸今尚劍未實(shí)沿現(xiàn)。各種基探本單元RainbowArch,2001NeedleTower,1969TripleCrown,1991K.膏S準(zhǔn)ne誘ls姓on創(chuàng)作的毅一些全禽張力模觸型美國(guó)訂工程純師D.G繞eig餃er把“全張吐力體齡系”概念清引入愁到索同膜結(jié)與構(gòu)中未，提物出了“索穹產(chǎn)頂”結(jié)構(gòu)形衫式，并貫成功應(yīng)背用于漢誦城奧運(yùn)妖會(huì)場(chǎng)館使中。漢城雄奧運(yùn)聽(tīng)會(huì)體竿操館(1紫20推m)，198警8索穹頂森（cab賺le鮮dom月e）脊索+環(huán)向截下弦是索+斜索私和豎固向撐尊桿以谷索痛張緊膜尾材亞特蘭仔大奧運(yùn)征會(huì)體育謠館(1掉99弦6)橢圓平甩面，24吸3x環(huán)19天1m，平興米用堆鋼量野僅為38嘉k推g。美國(guó)工悼程師Lev睬y又做趕了進(jìn)蒸一步問(wèn)改進(jìn)春，提僅出了旬具有菱形伴網(wǎng)格榜上弦的索穹濤頂形式鏟，并成練功應(yīng)用猛于亞特市蘭大奧我運(yùn)會(huì)主咱體育館層中。結(jié)構(gòu)示隆意圖菱形上指弦索+環(huán)向下是弦索+斜索和挎豎向撐屠桿膜材泄張緊啊在菱方形上興弦索醒上，童呈雙作曲拋奔物面練形狀索穹頂近內(nèi)景日本冤學(xué)者川口加衛(wèi)將索穹稠頂?shù)娜峒残陨舷腋嗵鎿Q為肅剛性結(jié)漢構(gòu)，以沃便于施桑工，提雪出了“弦支穹苗頂”結(jié)構(gòu)。下弦索系與撐桿單層網(wǎng)殼弦支穹頂這種派高效排的混貌合結(jié)傾構(gòu)體碑系近版年來(lái)駐在國(guó)歌內(nèi)得憑到了蚊較為慎廣泛宏的應(yīng)曠用。弦支蓮球面華網(wǎng)殼圓形平翁面，跨禁度93六m北京原工業(yè)巾大學(xué)貧體育仇館(2肌00下8)大連市胞體育館（20許11）巨型獸網(wǎng)格桃弦支餐穹頂橢圓形搭平面，11燒6×稻14跳5m建筑響效果速圖建成修照片1.什么是模結(jié)構(gòu)形么態(tài)學(xué)2.自由曲懸面結(jié)構(gòu)3.自由拓肌撲結(jié)構(gòu)4.張力結(jié)蠶構(gòu)5.仿生結(jié)蔥構(gòu)6.超大跨呆空間結(jié)轟構(gòu)展望自然癥總是票趨向酸于用最有斃效的拿方式組織趨其內(nèi)擴(kuò)部結(jié)賤構(gòu)，矛即以最少零的投級(jí)入獲得最佳的晉性能。師法自狠然是結(jié)兄構(gòu)形菌態(tài)學(xué)誓研究漆和建師筑結(jié)樸構(gòu)創(chuàng)痕新的臟一個(gè)趨重要腫途徑稀。樹(shù)貝殼蜘蛛網(wǎng)樹(shù)狀結(jié)獎(jiǎng)構(gòu)、薄殼殼結(jié)構(gòu)墾和索網(wǎng)扎結(jié)構(gòu)是抹最典型弱的仿生段結(jié)構(gòu)。很多著雜名的建過(guò)筑結(jié)構(gòu)畢大師都延曾或多駕或少?gòu)暮镒匀恢兴芦@取過(guò)憑靈感。巨型溫勉室（寬37米，長(zhǎng)68米，高20米）Jos燒eph介Pa翼xto硬n設(shè)計(jì)，18噸36折板諒結(jié)構(gòu)辯形式筐受到晚睡蓮跳葉面描形狀便的啟餡發(fā)。羅馬岔小體點(diǎn)育宮（直徑60m）P.阻L.Ne悲rv鴨i設(shè)計(jì)窯，195越7RC球面殼充體由菱輔形槽板舌（厚25m取m）裝桃配而霞成，喂上澆40m慶m厚RC面層溜折算期厚度止僅為蠻跨度趨的1/盼80向日本葵蒙特利孝爾國(guó)際綠博覽會(huì)點(diǎn)美國(guó)館(直徑76m放)Ful減ler撫an懼dS卸ada時(shí)o設(shè)計(jì)屠，196騙7采用短程線扣型球面網(wǎng)綱殼，網(wǎng)覆格劃分描模擬了統(tǒng)一種被槽稱為放射蟲(chóng)的海期洋生壁物。樹(shù)狀靈結(jié)構(gòu)樹(shù)狀結(jié)吐構(gòu)是Fr伏ei拒O采tt男o于上世踐紀(jì)60年代明娃確提出晶的一種誦具有多級(jí)炊分支、三維擴(kuò)拌展特征數(shù)的結(jié)短構(gòu)形勁式，企是仿擾生結(jié)肅構(gòu)的稅典型所應(yīng)用銳。多級(jí)分彼支示意探圖三維酷示意千圖斯圖加光特機(jī)場(chǎng)刊航站樓,份19侮91孟買想某宴豎會(huì)廳,尼20爛09美國(guó)Bea缺ver侮ton市圖書(shū)鞏館,2盟001里斯魯本東場(chǎng)方車階站,1憤998如何繪使樹(shù)訴狀結(jié)衫構(gòu)的躲各級(jí)饑分枝債布置生與力衫流的朝傳遞夢(mèng)一致桐，避濱免出有現(xiàn)較疤大的促?gòu)澗氐剑敲瑯?shù)狀優(yōu)結(jié)構(gòu)疤形態(tài)玻設(shè)計(jì)疾中的位首要特問(wèn)題慢。國(guó)內(nèi)外瞎學(xué)者提勸出過(guò)一跟些樹(shù)狀醒結(jié)構(gòu)找匹形方法纖，以下銹重點(diǎn)介婦紹兩個(gè)忍方法：1.基于逆風(fēng)吊原理榮的幾何來(lái)找形法2.基于碌應(yīng)變尾能敏幻玉感度藝的數(shù)及值找陜形法基本偶思路技是按逆吊原妖理，當(dāng)各阻級(jí)樹(shù)枝陜均指向掙所分擔(dān)拘的荷載勵(lì)中心時(shí)謝，它們騎即只受軸扛力作用。qqqqqqqqabcdqqqqqqqqabcdqqqqqqqqabcd樹(shù)干abcdqqqq樹(shù)干指向一級(jí)分支指向二級(jí)分支指向軸力圖解qqqqqqabcde樹(shù)干abcdqqqqe樹(shù)枝布置不對(duì)稱2q2qqqqqabcde樹(shù)干abcd2q2qqqe樹(shù)枝及荷載分布均不對(duì)稱1.基于炎逆吊杰原理稿的幾模何找您形法三維萌樹(shù)狀葵結(jié)構(gòu)層找形裂示例屋蓋形公心樹(shù)干一級(jí)分區(qū)形心一級(jí)樹(shù)枝二級(jí)分區(qū)形心二級(jí)樹(shù)枝三級(jí)分區(qū)三級(jí)樹(shù)枝工程蚊實(shí)例鞏：黑龍江叉漠北公激路前哨誓收費(fèi)站頂蓋采劃用單層狂網(wǎng)格結(jié)此構(gòu)，覆牌以PT帳FE膜材急。樹(shù)1高18m，平面24×東18m；樹(shù)2高11.皮6m，平面15.露6×1啊2.4索m；樹(shù)3高8.世4m，平面12.德4×8跡.8m12323建筑美效果頑圖結(jié)構(gòu)找冤形圖一級(jí)難分區(qū)二級(jí)童分區(qū)三級(jí)盡分區(qū)根據(jù)伙工程喊需要所，樹(shù)癥干位陪置事渣先給炒定，逆吊分谷析從一秒級(jí)分枝這開(kāi)始，且四盲根一級(jí)短分枝的分支變點(diǎn)位兆于不惹同高敵度。一級(jí)分易枝二級(jí)分姓枝三級(jí)分蠢枝2.基于應(yīng)帶變能敏理感度的音數(shù)值找犧形方法根據(jù)牽設(shè)計(jì)遮者意權(quán)圖給籮定初托始結(jié)憑構(gòu)，漢然后綠依據(jù)摸結(jié)構(gòu)應(yīng)變能錄梯度（筆敏感度佳）進(jìn)行節(jié)點(diǎn)觸移動(dòng)和單元蕉增減操作班，使滔之逐帖步演膊變成應(yīng)變能掏最小、以受軸催力為主的結(jié)構(gòu)能。給定初潔始結(jié)構(gòu)跨度：27.魚(yú)0m；高度：18.順0m，在上部糕曲線施虎加10.刃0kN貸/m的豎向做均布線勿荷載。算例1：平差面樹(shù)會(huì)狀結(jié)某構(gòu)優(yōu)化過(guò)帳程優(yōu)化過(guò)思程中結(jié)梨構(gòu)性能附的變化應(yīng)變能桑變化率平均蠢軸力平均剪靈力平均蒙彎矩跨度：70納.7版m；高度：30m；在上葵部曲輛線施任加5kN劈燕/m的豎愈向均全布線孤荷載弄。算例2：三維席樹(shù)狀結(jié)騎構(gòu)1.什么兄是結(jié)投構(gòu)形趴態(tài)學(xué)2.自由曲跨面結(jié)構(gòu)3.自由拓旺撲結(jié)構(gòu)4.張力結(jié)躲構(gòu)5.仿生尼結(jié)構(gòu)6.超大跨濾空間結(jié)氧構(gòu)展望萬(wàn)神廟，12壯5播AD跨度43.桿5m圣彼得享教堂，161炸2跨度42m小羅馬吧體育宮，195泳7跨度60m千年龍穹頂，20菜00直徑320鋒m赫爾左辛基碗滑冰預(yù)館，19把36跨度70摩m名古黃屋穹盈頂，199倘7跨度187驗(yàn)m新奧芽爾良音穹頂，19皆75跨度21舍0m雷聲穹裹頂，19難89跨度20帆9m磚石結(jié)戴構(gòu)混凝機(jī)土薄只殼結(jié)樹(shù)構(gòu)鋼網(wǎng)宵殼結(jié)懶構(gòu)索膜慰結(jié)構(gòu)空間掀結(jié)構(gòu)畫(huà)的發(fā)掠展軌紙跡當(dāng)前宗空間竹結(jié)構(gòu)染跨度槐已達(dá)300雕m量級(jí)譽(yù)，未摧來(lái)空牧間結(jié)閥構(gòu)的臟跨度染是多招少？盯其需修求在抓哪里雜？Fu竟ll鋒er于19挨68年提出追用一個(gè)蠢短程線巾穹頂覆會(huì)蓋紐約頭曼哈頓赴街區(qū)的足設(shè)想，忌其目的穿是改變錫城市局僵部氣候址。該穹腐頂直徑320翼0m，高160驕0m。曼哈頓倉(cāng)穹頂Ot生to于上巧世紀(jì)70年代律提出萍用一奧個(gè)直螞徑20膠00胸m的充氣屬結(jié)構(gòu)覆蓋煤北極結(jié)部分但區(qū)域催，以捐改變煤那里猴的工深作環(huán)池境。惕該想怠法得招到了亂國(guó)際刑上許曬多同浪行的級(jí)響應(yīng)弦，但妹迄今響仍處悄于探密討中惱。