结构造型建筑学论文提纲

论文题目：基于Grasshopper的镶嵌式折叠在建筑中的运用研究

摘要：建筑的技术和造型一直是建筑学中主流问题,它们相辅相成互相开拓视界,也提出新的要求,随着建筑形态突破欧式几何的诸多造型尝试,建筑几何学的发展伴随着建筑形态和空间向更深层次进行多学科结合的探索。随着建筑几何学的跨学科发展,折叠几何因其可以将二维平面转换为三维立体几何的建构模式,随着折叠哲学被纳入建筑学领域。而其中镶嵌式折叠具有独特的几何韵律,同时其形变模式使整体结构曲率可控,因此镶嵌式折叠在建筑中的多个维度都得到了运用和研究。但是当前的研究相对分散,缺少系统的归纳整理以及在建筑设计阶段针对性的运用方法。因此本文的主旨即是从多个层面归纳梳理镶嵌式折叠在建筑中的运用现状,并基于参数化平台Grasshopper形成镶嵌式折叠在建筑设计各层面中有效可行的运用方法,从而整合镶嵌式折叠在建筑中的应用并形成系统性的技法。基于此,本文主要进行了以下几部分的工作:首先,梳理了镶嵌式折叠的原理背景、形成方法、手法分类,整理了镶嵌式折叠在建筑中运用的相关文献,形成背景知识奠定。其次,分别从微观构造层面、中观表皮层面、宏观造型层面对镶嵌式折叠在建筑中的运用进行了研究,归纳了镶嵌式折叠运用的现状和赋能方式。运用参数化平台Grasshopper对应各章节分别进行了结构优化、镶嵌模拟、折叠模拟、曲面拟合的元设计。再次,结合建筑实例进行了曲面拟合的模拟实验,验证了该元设计的可行有效,并基于拟合曲面进行了结构优化和折叠动态模拟,以系统验证镶嵌式折叠在各层面的运用的可行性和连贯性。最后,总结研究要点,形成结论。

关键词：镶嵌式折叠;刚性折叠;参数化设计;建筑几何学;曲面拟合

学科专业：建筑学

摘要

abstract

第一章 绪论

1.1 研究缘起

1.2 镶嵌式折叠工程运用现状

1.3 研究相关背景概念

1.3.1 镶嵌式折叠(Origami Tessellations)

1.3.2 刚性折叠(Rigid Folding)

1.3.3 参数化设计(Parametric Design)

1.3.4 建筑几何学(Architectural Geometry)

1.3.5 曲面拟合(Surface Fitting)

1.4 研究内容

1.5 研究的目的与意义

1.6 研究方法

1.7 论文框架

第二章 镶嵌式折叠的背景及原理

2.1 建筑中的折叠概念

2.1.1 折叠概念的哲学源起

2.1.2 建筑中折叠概念的发展

2.2 平面镶嵌几何

2.2.1 平面镶嵌几何的源起

2.2.2 平面镶嵌几何的分类

2.3 镶嵌式折叠

2.3.1 镶嵌式折叠的源起

2.3.2 镶嵌式折叠折痕形成方法

2.3.3 镶嵌式折叠的折叠手法分类

2.4 建筑学中相关文献研究现状

2.4.1 镶嵌式折叠形成构造赋能的相关文献

2.4.2 镶嵌式折叠运用于建筑表皮的相关文献

2.4.3 基于镶嵌式折叠进行曲面拟合相关文献

2.5 本章小结

第三章 镶嵌式折叠在建筑构造中的运用

3.1 增强结构承载能力

3.1.1 镶嵌式折叠增强结构承载力原理

3.1.2 结构稳定性优化元设计

3.2 构造功能梯度材料

3.2.1 镶嵌式折叠构造功能梯度材料原理

3.2.2 构造结构功能梯度元设计

3.3 形成负泊松(Poisson's Ratio)效应

3.4 构造吸能材料

3.5 本章小结

第四章 嵌式折叠在建筑表皮中的运用

4.1 形成几何韵律

4.1.1 建筑表皮中的镶嵌式几何

4.1.2 平面镶嵌的参数化模拟

4.2 形成动态式响应

4.2.1 建筑表皮中以镶嵌为框架镶折叠为填充形成动态响应

4.2.2 以镶嵌为框架折叠为填充的参数化模拟

4.3 本章小结

第五章 镶嵌式折叠在建筑造形中的运用

5.1 基于镶嵌式折叠进行曲面拟合

5.1.1 曲面拟合发展现状

5.1.2 基于镶嵌式折叠拟合曲面的优势

5.1.3 基于镶嵌式折叠的拟合曲面参数化元设计

5.2 基于镶嵌式折叠曲面拟合元设计的模拟实验

5.2.1 实验对象

5.2.2 实验目标

5.2.3 实验过程

5.3 本章小结

第六章 研究总结与展望

6.1 研究结论与成果

6.2 不足与展望

致谢

图片索引

参考文献