论文题目：各向异性结构复合材料的数字化设计建造研究
摘要：21世纪开始,数字技术作为信息时代发展的基础已经介入到了社会的各个方面,各行各业都在数字技术的融合下进行了产业的换代与发展,建筑行业也不可避免地渗透在数字技术的所带来的改变中。建筑作为一种融合了多种学科、多种社会属性的复杂综合体,从其立项至设计至建造至管理,每个环节都充斥着大量的信息,而数字化技术具有对大量数据进行处理、分析与传递的能力。这使得建筑的数字化成为一种十分具有潜力的发展方向。如今建筑逐步趋向于个性化、非标准化、定制化,新型建筑材料也推动了新的建筑类型的产生。建筑数字化设计与建造是通过数字流将设计与建造环节紧密联系在一起建筑生产模式,这种直接联系避免由于信息转译造成的信息丢失;借助数字化建造工具可以完成更加灵活可控的生产。本文通过建筑数字化的发展进行梳理,对相关理论进行剖析,对建筑数字化设计方法、数字化建造方法等问题进行研究,对数字化建筑设计建造的整体面貌做出了清晰的展示,并以此为基础,重点对以竹、木、碳纤维为代表的各向异性结构复合材料的数字化设计与建造进行研究。通过对具有创新性的实际建造的案例研究,详细解析了通过参数化建模、算法生成、路径规划、模拟仿真进行数字化设计的方法,以及通过减材制造、二维切割、数字化装配、空间缠绕对不同材料进行的加工建造方法。对设计与建造之间的逻辑方法进行了阐述,对设计建造过程中的细节与重点问题进行分析,并通过数字化模拟设计对设计流程进行展示,以拓宽建筑数字化设计建造的方向,促进建筑数字化设计建造的发展,并为各向异性结构复合材料的数字化设计建造提供灵感与技术参考。
关键词：建筑数字化设计;数字化建造;数字化建筑;结构复合材料
学科专业：建筑学
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 数字技术对建筑的介入
1.1.2 建造手段的变革
1.1.3 建筑材料的驱动
1.2 研究目的及意义
1.2.1 基础研究意义
1.2.2 现实研究意义
1.2.3 技术方法意义
1.3 研究内容与方法
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
第二章 建筑数字化设计建造概述
2.1 数字化的相关概念
2.1.1 数字化
2.1.2 参数化
2.1.3 参数化设计
2.1.4 数字制造
2.1.5 算法
2.2 建筑数字化设计概况
2.2.1 建筑数字化设计的形成
2.2.2 数字化进程中的相关理论
2.3 建筑数字化设计的方法
2.3.1 建筑参数化设计
2.3.2 通过算法生形
2.3.3 建筑数字化分析与仿真
2.4 数字建造的途径与手段
2.4.1 数控机床
2.4.2 工业机器人
2.4.3 3D打印
第三章 各向异性结构复合材料的数字化设计
3.1 各向异性结构复合材料概述
3.1.1 各向异性与复合材料
3.1.2 常见的各向异性结构复合材料性能
3.2 各向异性结构复合材料的数字化设计方法
3.2.1 数字生成与参数化建模
3.2.2 算法生成设计
3.2.3 路径规划设计
3.2.4 优化分析与数字化仿真
3.3 本章小结
第四章 各向异性结构复合材料的数字化建造
4.1 建筑数字化设计建造概述
4.2 减材制造
4.3 二维切割
4.4 数字化装配
4.5 纤维缠绕
4.5.1 芯轴缠绕
4.5.2 无芯缠绕
4.5.3 空间缠绕
4.6 本章小结
第五章 以竹亭为例的建筑数字化设计实践
5.1 设计概况
5.2 形态设计
5.3 参数化建模
5.3.1 主结构生成
5.3.2 表皮编织实例
5.3.3 表皮生成
5.4 结构分析
5.5 节点设计
5.5.1 常用节点连接方式
5.5.2 节点构造
5.5.3 竹亭节点设计
5.6 建造模拟
5.6.1 构件分割
5.6.2 数字化建造
5.7 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 结论与观点
6.2 未来展望
参考文献
致谢