结构形态创构方法——改进进化论方法及其工程应用

摘要

在建筑方案设计中,采用结构计算的方法来帮助建筑师确定建筑的形态具有工程意义.模仿自然界的进化现象,本文提出了一种结构形态的创构方法.该方法利用有限元法,计算结构相关力学特性(如von Mises应力分布),通过进行等值线(面)分析来评价结构承受荷载的效率,利用对曲线(面)进行"保留、淘汰、补充"的操作使结构体逐步进化并演变成合理结构.文中对该方法在两个实际工程设计中的应用进行了详细分析,并从提高进化效率的角度讨论了初始形状的合理选择.该方法可以对不同设计变量(比如约束条件,空间条件)进行设定从而得出不同建筑形态,给设计人员提供多种可参考的合理方案.利用此方法所得到的结构形态通常可以抑制弯矩产生,保证应力分布均匀且以轴力效应为主.最后讨论了该方法的有效性和实用性.