【摘 要】
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随着经济水平的不断发展,人民的需求逐渐从物质层面上升到精神层面。非线性造型所带来的独特视觉与空间体验,为人民带来审美上的愉悦。同时,计算机数字技术不断发展,参数化设计工具与数字化建造技术日益成熟。外部的需求和内在设计及技术条件的共同促进下,使用参数化设计工具设计生成,由数字化建造技术搭建的非线性形态构筑物成为一个值得研究的新领域本文详细进行了3D打印的理论分析,并对使用3D打印数字技术进行建造的各
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随着经济水平的不断发展,人民的需求逐渐从物质层面上升到精神层面。非线性造型所带来的独特视觉与空间体验,为人民带来审美上的愉悦。同时,计算机数字技术不断发展,参数化设计工具与数字化建造技术日益成熟。外部的需求和内在设计及技术条件的共同促进下,使用参数化设计工具设计生成,由数字化建造技术搭建的非线性形态构筑物成为一个值得研究的新领域本文详细进行了3D打印的理论分析,并对使用3D打印数字技术进行建造的各条技术路线进行分析,比较得出使用3D打印节点进行构筑物设计建造的优缺点与适用范围。对于使用3D打印节点的构筑物,由于3D打印节点的力学性能与造价限制,需要使用高效的的结构形式,这一问题仍然没有系统的研究与解决方案。由此,笔者提炼出本文的关键问题:如何生成形成一套结构性能高效,具有较高落实可行性的3D打印节点构筑物设计方法?本文在三个层面提出解决关键问题的对策:在整体造型层面,为了使得整体造型结构性能高效,使用薄壳形态以减少结构中的弯矩,降低节点的荷载。本文使用RhinoVAULT对可能的薄壳形态进行了详细的分析,列举了若干种设计技巧与造型形式。在建筑部件层面,为了减少非线性形式的离散化部件难以建模问题,使用参数化生形工具,可以输入薄壳造型信息,进行各类实体部件的自动生形,此外还讨论了一些特殊的生形思路。在节点层面,为了解决3D打印节点成本较高,结构性能较低的问题,本文进行了各种材料的结构性能与造价对比,得出了合适的3D打印工艺与材料。笔者使用双向渐进结构优化法,得出了节点较佳的设计结构。为了满足构筑物多样化的使用需求,3D打印节点可以进行构造上的调整与扩展,满足遮阳、遮雨和种植绿植等等功能要求。本文在数字化建造这一宏大的课题中,选取3D打印节点这一小的切口,试图在宏观结构到微观节点,在结构、形式、材料、功能等等各个方面进行研究探索,找寻出一条行之有效,适应性强的设计方法与技术,希望对后来者的研究有一定启发和帮助。
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