三维扫描技术在结构形态仿生中的应用

摘要

随着现代土木工程技术和建筑造型艺术的发展,建筑设计理念突破传统规则形状的界限,具有优美曲线形体的空间结构成了现代建筑的发展方向之一,其自由变换的外形不仅极大地满足了建筑师无拘无束的设计思维,还给城市带来了全新的视觉景观.本项目针对自由曲面，从非参数化建模的角度出发，运用了三维扫描技术，将实体曲面进行网格划分，由点云生成网格，应用近年来逐渐发展为通用算法的波前推进法进行初步划分。实际算例中发现，所生成网格在形状和均匀性上均有优化空间，在有限元中应用波前推进法进行网格划分时，也都会配合网格优化算法，对网格进行光顺处理等，提高网格质量。同时考虑实际工程中的支座约束和几何外形调整，得到了网格的动态调整方法。最后，将优化后的网格模型通过平面展开和三维打印两种途径做成实物模型，完整展示了基于3D技术的网格结构设计过程。