公司张志杰老师与东京大学、东南大学等单位合作开展基于强化学习的结构生成式设计程序开发、复杂形态结构参数化及精细化设计、大型建筑结构快速优化算法等方面的研究工作。近日，关于大跨单层空间网格结构形态优化的研究成果发表于结构优化领域权威期刊《Structural and Multidisciplinary Optimization》上，公司张志杰老师为论文第一作者。该成果得到国家留学基金委（CSC)、日本学术振兴会(JSPS)及科学技术振兴机构(JST)的资助。
大跨空间结构是目前发展最快的结构形式之一，大跨空间建筑及相关关键技术在某种程度上反映了一个国家的建筑科技水平。作为大跨空间结构的一种重要结构形式，单层空间网格结构由于其具有结构受力合理、造价经济、造型美观多样等优点，在屋盖结构中得到了广泛的应用。然而作为一种壳体结构，单层空间网格结构对外部影响敏感，容易发生失稳破坏。
图1 单层空间网格结构工程案例
本研究基于径向基函数，建立了结构倒塌荷载与曲面形态之间的函数关系，实现了以抗倒塌性能为目标的装配式单层空间网格结构形态优化。引入密度函数来判断设计变量域中的稀疏区间，增加位于稀疏区间的样本点。同时，将优化结果作为目标值，判别目标值是否为全局最优解，以期得到具有最优抗倒塌性能的结构形态。分别选取柱面、对称自由曲面和非对称自由曲面三种形式的装配式单层空间网格结构进行形态优化，证明了优化程序的可行性。所提优化方法考虑了装配式节点的力学性能，还原了实际结构的力学特征，可用于结构设计中的曲面形态优化及结构选形，具有实际工程意义。
图2 单层空间网格结构形态优化
论文链接：https://doi.org/10.1007/s00158-023-03604-x
引用格式：Zhang Z., Kanno, Y. & Feng, R. Collapse-resistance optimization of fabricated single-layer grid shell based on sequential approximate optimization. Struct Multidisc Optim, 2023, 66:153.
供稿：张志杰；供图：张志杰；初审：李强；终审：柳任飞；编辑：许历隆
