弯扭斜交网格结构参数化设计中的几何学理论与方法

吴哲昊 张群力 王天裕 方 波 周科均

(1.浙江省建筑设计研究院，杭州 310006； 2.浙江新盛建设集团有限公司，杭州 310011； 3.杭州吉易科技有限公司，杭州 310051； 4.浙江中南建设集团钢构有限公司，杭州 310051)

1 自由形态空间网格结构与弯扭斜交网格结构

1.1 自由形态空间网格结构

自由形态空间网格结构是指结构整体几何形态不能用解析函数精确表达或拟合，但能以任何方式自由变换的空间网格结构，具有形式多样化和自由化的特点，但其网格划分存在一定的难度。近年来，随着计算机辅助技术的进步，建筑造型艺术的提高和人们审美水平的改变，自由形态空间网格结构越来越多地出现在大众的视野中，该类空间结构具有灵活的外形设计，体现出较好的视觉表现力，并能满足丰富的建筑使用需求，因而日益获得建筑师和结构师的青睐，逐渐被应用于标志性公共建筑中[1]。

1.2 弯扭斜交网格结构

弯扭斜交网格结构[2]属于自由形态空间网格结构中的一种，其构件截面大多采用矩形或多边形，截面形心约束在控制曲线上。弯扭构件的四个表面及四条棱边线在空间连续变化，将控制曲线的曲率、挠率变换充分地展现出来，从而能提供比圆形截面空间网格结构更丰富多彩的视觉效果，但在几何建模时与圆形截面构件相比，需增加矩形截面姿态信息。从2008年北京奥运会主场馆鸟巢开始，我国出现了一批弯扭斜交网格结构造型的建筑，其中最具代表的是北鸟巢南春茧和北京凤凰国际中心[3]。……