基于切比雪夫网格的自由曲面网格自适应及杆长优化

黎 佳，陈元坤，陈晓强，陈礼杰，吴 雄，熊政超，朱爱珠

(1. 武汉城市铁路建设投资开发有限责任公司，湖北 武汉 430071；2. 中南建筑设计院股份有限公司，湖北 武汉 430071；3. 华中科技大学 土木工程与力学学院，湖北 武汉 430074)

空间结构在注重建筑美学效果及需要大跨度空间的公共建筑等领域具有明显的优势，在国内外得到了非常广泛的应用[1,2]。传统空间结构的建筑表面均为可用解析函数表达的平面或简单规则曲面，但难以满足人们对优美建筑的追求。随着计算机科学技术的进步、建筑施工工艺的发展和建筑审美的提高，尤其是进入21世纪以来，自由曲面结构以其优美的造型越来越多地出现在人们的视野当中[3,4]。国内外学者对自由曲面结构进行了大量研究。Bletzinger等[5]将传统的逆吊试验与皂泡法结合，运用结构优化技术对曲面进行优化，结果表明三者结合具有较好的应用前景。高博青等[6]对自由曲面网格划分进行了一系列研究：利用弹簧质点法对自由曲面四边形网格进行平面化处理，高度平面化四边形网格有利于降低工程造价；通过边界曲线分段并连线的办法，生成适应于不同边界及不同曲率曲面的自适应性网格[7]；将复杂自由曲面离散为三角形面片，在面片上进行Delaunay三角剖分[8]；并开发了自由曲面网格划分专用软件ZD-mesher[9]。李承铭等[10]编制智能化网格设计程序，并应用于上海阳世博轴阳光谷设计，其自由曲面建筑的网格划分中不仅要考虑建筑师对建筑网格的流畅性、均匀性等要求，也要考虑到网格作为承重骨架的力学性能要求。……