面向制造与装配的设计的装配式竖向预制混凝土构件参数化设计与应用

装配式建筑设计、生产过程存在标准化程度低、数据联系较差等诸多问题。引入了制造业中面向制造与装配的设计(design for manufacturing and assembly,DFMA)的产品设计理念,研究了装配式建筑竖向预制混凝土(precast concrete,PC)构件的快速建模与深化设计应用,通过对建筑企业大量装配式建筑项目PC构件深化设计图纸的梳理分析,分析了图纸中构件组成规律,创新性地将PC构件二次拆分为模块。分析模块的种类、组合规律、数据架构等,形成模块的设计标准。将设计标准融入建筑信息模型(building information modeling,BIM)软件中,并开发相应的工具软件实现模块的快速建模。以软件创建的参数化标准模块为基础,以关联、匹配、调取、组合、拆解的关键技术实现PC构件的深化设计与工厂的制造联系。最后,通过实际工程案例进行测试对比。结果表明,竖向PC构件的建模速度提升70%、深化设计效率提升约80%,深化设计费用节省约80%,实现最小制造成本。研究结果有助于构建装配式建筑标准化的设计和生产体系,推广少规格多组合的设计方法,强化数据联系,提高装配式建筑的综合效益。

基于BIM的榫卯结构装配式水工建筑物参数化设计与应用研究

项目基于BIM技术,依据榫卯连接原理研究了中小型闸站的拆分组装原则及装配式结构防渗问题,开展了典型闸站的有限元分析及计算流体动力学分析,提出了一种基于榫卯结构的标准化装配式中小型闸站,建立了参数化构件族库,开展了构件工厂化、规模化生产和现场装配工艺研究。项目将传统木质榫卯连接工艺应用到现代小型混凝土预制装配式水工建筑物上,拓展了装配式水工建筑物结构体系,实现了“非等同现浇”技术在装配式水工建筑物中的应用。

基于BIM参数化的装配式住宅立面多样化设计策略研究

为进一步提升装配式住宅立面设计的多样化特征,该文以某装配式住宅项目为研究案例,基于该项目的立面多样化设计要求,在做好准备工作的基础上,从水平构图、垂直构图、网格构图、散点构图四个方面着手,应用BIM技术对住宅立面进行参数化设计。从评估结果来看,本次基于BIM参数化技术的装配式住宅立面多样化设计工作基本符合预期需求。

基于BIM参数化的装配式住宅立面多样化设计研究

本研究探讨了BIM技术在装配式住宅立面设计中的应用,重点分析了参数化设计策略对提升设计效率、优化建筑性能和降低成本的影响。通过案例分析,证实了BIM技术能够显著降低施工误差率至2%以下,同时实现了至少15%的能源消耗降低和20%的施工成本节约。参数化设计结合BIM技术为装配式住宅立面的多样化和个性化提供了有效的解决方案。

基于BIM的装配式建筑预制构件参数化设计

在国家相关政策的大力推动下,装配式建筑正在以施工工期短、能量消耗少、劳动力成本低等优势快速发展。从建筑设计角度来看,基于BIM的装配式建筑参数化设计以三维的形式实现信息模型的联动性,不仅解决了模型重复导致的建模效率低以及因设计变更造成的经济损失等问题,同时也符合BIM正向设计的发展方向,顺应建筑信息化和工业化相互融合的发展趋势。因此,本文以装配式剪力墙结构预制构件为研究对象,采用参数化设计思想,利用Revit建模软件二次开发强大的拓展性,提出参数化模型。

冰上运动建筑曲面光伏参数化集成设计研究

2022年冬奥会成功举办,国内掀起了冰上体育运动的热潮,冰上运动建筑需求量和能源消耗量随之增长。光伏建筑一体化(Building Integrated Photovoltaic,BIPV)作为建筑节能的主要手段之一,在体育建筑屋面具有较大的集成潜力。通过建立寒冷地区曲面冰上运动建筑典型模型进行集成设计研究,基于Grasshopper参数化平台实现新型柔性CIGS薄膜光伏组件沿屋面曲线形态的优化布置,从两个层级出发,提出参数化设计方法与构造措施。通过Honeybee进行能耗模拟,结果表明,该柔性光伏系统全年可以为冰上运动建筑降低15.82%的能量消耗,进而验证了该方案的节能性,为建筑师进行寒冷地区曲面冰上运动建筑设计的节能优化设计提供数据支撑及科学依据。

弧齿锥齿轮齿面建模和参数化设计系统软件开发

基于弧齿锥齿轮的复杂齿面设计和实际啮合情况,提出一种利用齿廓成型刀具的齿廓建模方法,能有效实现弧齿锥齿轮齿廓的精确建模.以弧齿锥齿轮为主要建模对象,提出自动化建模及装配方法,开发一种参数化设计系统软件.该软件能够实现弧齿锥齿轮的自动化快速建模和装配,缩短建模时间,提高设计质量与效率,有助于推动产业数字化转型,发展高端装备制造业.

TPMS骨组织多孔结构参数化设计方法研究

三周期极小曲面(Triply Periodic Minimal Surface,TPMS)曲率为零,具有相连通的高孔隙率结构,能够更好地适应细胞增长、营养物输送和代谢物排出。基于传统CAD的TPMS多孔结构设计,孔隙率、孔径大小与TPMS曲面参数未建立明确的对应关系,设计缺乏灵活性。通过探究阈值和周期对孔隙率的影响关系,提出一种TPMS多孔结构参数化设计方法。基于TPMS设计孔单元,研究发现阈值与孔隙率基本呈线性关系,周期与孔隙率无关,但周期的改变会显著影响模型的孔径大小。由此将阈值和周期作为参数化设计的主要参数输入,可自动生成孔隙率和孔径大小可控的多孔结构。该方法实现于Rhinoceros的Grasshopper(GH)插件,并进行实例验证。

基于参数化建构的云锦延伸设计——以陈之佛图案骨式为起点

本文对陈之佛提出的图案骨式进行结构性分析及图案建构创新与参数化设计,旨在探究非遗与现代图案设计、参数化设计、陈设设计等艺术科技相融合的契机与理论依据,并结合公共空间环境下的室内陈设品、空间装置艺术的研究实验,探究南京云锦织造技艺在非遗延伸设计中的运用方法,希冀为传统非遗可持续发展提供一条新的思路。

公路隧道二衬钢筋装配化螺栓的接头设计

针对公路隧道二衬钢筋现场焊接、绑扎效率低、质量控制难度大的弊端,基于直线型混凝土软化本构模型及钢筋应力应变关系,推导得到钢筋混凝土衬砌截面的极限承载力计算式.结合螺栓连接面极限承载力,以应力分布系数作为控制因素,将轴心压缩状态、大小偏心分界点以及纯弯状态时的最危险截面作为特征截面,控制钢筋混凝土截面极限承载力以及螺栓连接面极限承载力在特征截面处的大小,得到连接面处螺栓的设计方法 .选取某隧道隧址围岩参数及其断面尺寸、支护参数,运用得到的螺栓设计方法进行螺栓选型并设计连接面处的螺栓分布,给出钢筋预制节段的划分方案,通过数值模拟验证了二衬钢筋装配化螺栓的接头设计的合理性.研究结果表明:钢筋骨架采用螺栓装配化预制连接后,二衬结构的应力进行了重分布,应力与变形的增长速率放缓,并逐渐稳定.最终,左拱肩和左拱脚处的应力分别降低58%和53%,位移量同样有不同程度的降低;在拱底螺栓连接面,应力相较提高,但由于螺栓的高承载性能,隆起量反而有所降低,充分发挥了螺栓的性能,实现了结构优化.

GRASSHOPPER参数化在竹编编织形态中的设计创新

在数字化的大背景下,我国的非遗传统手工艺竹编编织面临巨大的挑战。运用新技术与传统竹编编织相结合,活化传统,将传统竹编进行创造性转化与创新性发展[1],改变了传统竹编的存在方式。笔者通过对传统竹编编织进行调研与梳理分析,总结出传统竹编编织在结构、外观、技艺传承、市场等方面存在形态单一、手工技艺接近失传、应用载体和运用领域局限等突出的问题。引入grasshopper参数化方法,使用rhino软件和grasshopper插件解构竹编方式,提出竹编编织形态中的设计创新路径,构建竹编形态参数化运算器、搭建参数化设计数字平台、组建多种参数化编织形态数据库;运用案例操作,在造型和功能上实现多样化的表达。创造出拥有传统竹编气质的各种当代设计新形态,并为其他传统手工艺领域的应用提供借鉴和参考。

楚织物杯纹的参数化设计与运用研究

面对当前文创产业中纹样数字资源形式和运用场景单一等问题,将参数化设计技术引入纹样创作中,能更好地应对信息化时代对纹样的设计、运用和共享等需求。以楚织物中运用广泛的杯纹为例,基于Rihno软件的Grasshopper平台,对纹样进行构形分析、参数化逻辑构建和过程设计,通过实践总结杯纹的参数化设计方法,探索参数化纹样数字资源在不同文创领域的应用潜能。研究认为参数化设计交互性和开放性强,生成的信息模型式数字资源便于修改和共享,能突破传统纹样设计思维的局限性、提升纹样创作的工作效率,在立体化、交互式和众创设计领域更具有发展潜力。

基于适老环境下疗愈景观与参数化设计融合策略研究

探索适老化设计的新维度,将疗愈景观与参数化设计融合提出创新策略以优化老年人的生活环境。结合文献定义疗愈景观与参数化设计概念,通过调查问卷收集老年群体对于疗愈景观的偏好和参数化可接受性数据,应用Rhino+Grasshopper软件设计生成具体方面的融合策略与参数化模型。在适老环境中将疗愈景观与参数化设计融合不仅提供个性化、支持性的生活环境促进老年人身心健康,还为未来适老化设计提供了新思路和方向,并展现了运用先进技术优化设计流程与成果的可能性。

参数化与城市设计构成要素

参数化设计伴随计算机软硬件的发展得到了广泛应用,起源于德勒兹德一系列哲学思想,并带有其独特的美学特征。在传统的城市设计理论与构成知识基础上,将参数化作为切入点,分析城市设计的构成五大要素:道路结构、空间组织、空间形态、建筑形态与界面。为解决当代城市设计中的具体问题提供参数化角度的设计思路与参考方案。

基于CATIA的平面机构自顶向下参数化设计

文章以缝纫机下针机构为例,介绍了在CATIA软件中实现平面机构自顶向下的参数化设计方法,为平面机构创新设计快速建模提供了一种快捷、实用的新思路。

基于参数化技术的图案设计综述

参数化、变量化技术是学术界、产业界的一个交叉学科研究热点。分析了包括形状语法、分形理论、数学模型等参数化图案设计的理论和方法,讨论与比较了建筑、产品以及图案设计3个领域的参数化设计语言。在此基础上,总结了在理论算法、设计流程以及参数化软件方面的共性,为图案设计的发展与多样性提供新的驱动力。针对服装图案特性,研究了参数化技术的应用现状与难题,提出了参数化技术在图案设计领域未来的发展方向。

拱坝体形参数化设计与体形智能优化研究

拱坝体形设计需考虑多个复杂因素,如坝址河谷形状、工程地质条件、区域地震烈度、枢纽布置和泄洪方式等,是一个典型的复杂优化问题。提出了一种通用的拱坝体形参数化设计方法,可统一描述抛物线、双曲线等各类形式的拱坝。采用固定拱端位置,调整拱冠梁位置、形状、拱厚等来驱动拱坝体形变化,实现拱坝自动化建模和有限元应力变形计算。将拱坝体积最小作为优化目标,在几何、应力、稳定等约束下,进行拱坝体形智能优化。采用该方法进行某高拱坝的体形优化,优化效率高、优化效果明显,优化体形的拱坝坝体应力、建基面等效应力等均满足规范要求,柔度系数和应力水平也符合经验建议指标。

重型燃气轮机侧向进气蜗壳参数化设计方法研究

重型燃气轮机侧向进气蜗壳会带来额外进气损失并产生进气畸变,这将会影响压气机的效率和稳定性,进而影响整机效率。目前侧向进气蜗壳的设计仍以经验设计为基础,并未形成系统化的侧向进气蜗壳参数化设计方法,尚无各关键无量纲参数的推荐取值范围。该文基于传统的蜗壳设计理论,针对侧向进气道蜗壳进行简化设计,并通过数值模拟方法研究其内部流动机理,明确进气蜗壳内的流动损失主要来自导流锥两侧的剪切涡、支板绕流涡和收缩段边界层。在此基础上,提出一种参数化设计方法,研究几何结构对进气蜗壳总压损失和出口气流不均匀性的影响。结果表明,收缩段入口直径、锥底直径和锥角对进气蜗壳气动性能影响较大。最后,该文给出各设计参数的推荐取值范围,可为未来高性能侧向进气蜗壳设计准则制定提供基础。

大型LNG船集管区平台结构参数化设计与计算分析

为实现对大型LNG船集管区平台的高效与高质量设计,提出一种集管区平台的三维参数化设计方法,通过CATIA V6软件二次开发和知识工程模板,快速搭建平台的有限元模型和实体模型,并实现工程图出图;同时提出一种对大型LNG船集管区平台的加载方式,利用有限元数值仿真技术对平台的强度进行计算校核。研究表明,采用该参数化设计方法较常规设计周期缩短了8天,提高了设计精度,加载方式可有效模拟平台的受力情况,为今后同类LNG集管区平台的设计提供一定参考。

改良粽角榫的参数化设计方法

粽角榫结构复杂,当其零件尺寸变化时,内部榫卯尺寸应相应变化。多变的零件尺寸使结构设计工作效率低下,不适合榫卯数字化加工的发展。基于粽角榫结构间的尺寸关系,用参数化设计的方法提高粽角榫结构的加工效率很有必要。分析传统粽角榫和6种改良粽角榫的结构特点,选择最适合数字化加工的改良粽角榫结构。建立所选改良粽角榫的零件模型,确定榫卯形态、设定榫卯尺寸参数,并建立尺寸参数表。基于装配约束关系,建立粽角榫内部各尺寸参数间的函数关系,并区分驱动尺寸和从动尺寸;基于工艺约束关系,设定部分尺寸参数的合理取值范围和预设值。最后,整合自变量、预设参数、固定参数和因变量建立改良粽角榫尺寸参数系统及函数关系表,完成参数化设计的数据架构。通过改良粽角榫尺寸参数系统及函数关系表,结合数控加工设备的操作系统进行编程,可实现输入榫卯驱动尺寸后系统自动输出其他尺寸参数的作用,为零件尺寸不同的粽角榫结构设计提供了快速便捷的方法。家具榫卯内部有规律的结构关系可表达为榫卯尺寸参数间的函数关系,以此为基础建立的榫卯参数化设计方法为多变的家具结构设计提供了简化增效的途径。