復雜空間曲面幕墻的索網結成形方法研究

　　控制點的選取原則及索網成形
　　通過4.3中的求解方法，我們能夠得到任意繞軸平面切割幕墻曲面得到的弧線的方程。這樣，我們就不難得到我們想選取的控制節點的坐標。根據我們的設計要求，我們所選擇的控制點盡可能均勻有規律的排布，這樣使得索網布置均勻，符合力學要求且滿足建筑美觀的要求更方便后期施工與玻璃的安裝。基于上述考慮，我們在選取控制節點時遵照如下原則:首先繞z軸切割平面與X的夾角均勻遞增，在本設計中，夾角每增加1度設一個切割平面;然后每一條切割得到的弧線按照Z坐標值等分為8分，這些弧線上的等分點就是索網的控制節點。定好所有控制點后，依次連接規律排布的控制點，即形成整個索網的幾何模型。

　　程序編制及結果檢驗
　　上述求解控制節點坐標的工作量巨大，用手工完成很困難，鑒于此，筆者編寫了生成節點的程序CalculateNade, exe，利用該程序批量高效的生成節點編號及坐標。下表給出使用該程序所生成的一部分節點的編號及坐標。

　　生成控制節點坐標后，我們再利用AutoCAD的Iisp語言編程，實現連接各節點形成索網的目的。下面各圖示分別給出具體的實現過程中控制節點、橫向索、縱向索的成形情況。

　　從圖示結果來看，所形成的索網模型滿足建筑設計的要求，索網平滑地連接了上下邊界，索網構成的空間曲面形式優美。另外，就拉索本身的成形來說，拉索的形狀為有規律圓環或者弧線，沒有出現劇烈的轉折形狀，這有利于結構設計和預應力索的施工。而且，索網布置所形成的三角形網格均勻漸變，三角形的形狀基本接近于正三角形，這種網格除了表現出建筑的美感之外，還有利于幕墻的玻璃的受力、生產及安裝。可以認為，采用本文所描述的建模方法在解決東莞籃球中心幕墻索網的布置問題上適用、合理、成功。

　　模型完善及集成
　　上述幕墻幾何模型建立之后，可以說建模主要的工作量已經基本完成洞及集成到整體結構模型中是很簡單的事情，也不是本文所關注的重點，在此不累贅，僅直接給出最后的幕墻與屋蓋結構整體連接幾何模型圖

　　5.結論及展望
　　本文提出了一種復雜空間曲面索網的找形方法，即先建立空間曲面的統一方程，然后再利用該方程來求解一系列有規律均勻分布的控制節點，連接控制節點來形成整個索網結構。本文利用該方法結合自編小程序成功地解決了東莞籃球中心的幕墻索網的布置難題。

　　在東莞籃球中心幕墻的設計中，還有如下一些難題值得研究。一、預應力施加方案的設計，如此大規模復雜體型的幕墻設計在國內屬于首例，目前尚缺乏相關的工程經驗可借鑒，有必要對此進行研究;二、節點連接的設計，該幕墻的網格具有多樣化、空間性強等特點，設計出適應網格變化的節點連接，對于方便施工和節省造價具有實際的意義。

參考文獻

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