不规则剪式铰结构的参数化几何设计与制作

摘要

可变结构(transformable structure)是动态建筑(kinetic architecture)与互动装置研究的核心问题之一.剪式铰结构是可变结构的一种常见类型.传统的剪式铰结构大多形状规则,但是新的数字化设计与建造手段的出现使得复杂的可变结构的实现成为可能.本研究首先用平面几何与立体几何方法证明了不规则平面网络和三维曲面网络变形的可能性.对于二维网络,使用脚本编程语言模拟变形情况,激光切割制造原型,并用电机进行驱动.对于三维曲面网络,使用数学规划方法和脚本编程工具优化目标曲面,并用3D打印技术制作了节点原型.本研究拓展了剪式铰结构的使用可能,将其从规则形状拓展到不规则二维乃至三维形体.