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获奖项目名称
大型空间钢结构形态学理论、方法与工程应用
主要完成单位
哈尔滨工业大学、天津大学、重庆大学、中国建筑设计研究院有限公司、中国建筑科学研究院有限公司、中国建筑第八工程局有限公司、中建一局集团建设发展有限公司
主要完成人
武岳、孙晓颖、王载、苏岩、张清文、白羽、李清朋、周予启、张强、夏毅、李东方、李欣、张建亮、于铎、徐欣宇
一
项目背景
对于结构合理形态的探索一直是结构工程领域的重要课题。随着计算机的发展以及人们对新颖多样的建筑造型追求，以探究和实现结构合理形态为目标的结构形态学应运而生并渐成热点。结构形态学研究结构形与态的特征及相互关系，探索结构形态优化与体系创新的方法，实现以合理、自然、高效为目标的结构美学。结构形态学研究为空间结构的体系创新和性能优化提供了思想源泉和理论基础，对我国由空间结构大国迈向空间结构强国具有重要意义。
图1 结构形态学
二
创新成果
1
提出了考虑结构形与态特征及相互关系，以自然、合理、高效为目标的结构形态学理论，构建了以形态建模-解析-优化为链条的空间结构形态创建方法。
图2 结构形与态特征及相互关系
2
提出了自由曲面结构的数值逆吊法、曲面拟合法、曲线变化法等多种形态创建方法，实现了复杂空间结构合理形态的多样生成与高效优化。
图3 自由曲面结构
3
提出了空间杆系结构单元编码拓扑优化方法、互承结构循环搭接找形法和树状结构逆吊递推找形法，建立了复杂空间杆系结构合理形态设计方法。
图4 互承式空间网格结构
项目研究成果已纳入了5部规范标准，发表SCI、EI等论文100余篇，授权发明专利12项，实用新型专利及软件著作权11项，出版专著5部。
三
推广应用
该项目完善了大型空间钢结构形态学理论，构件了多种形态创建方法，形成了多项形态优化技术，研究成果获得了国内外从业者的一致好评，并成功应用于临沂启阳国际机场航站楼、乌鲁木齐冬运会速滑馆、北京城市副中心“京帆”屋盖、北京世界园艺博览会黑龙江馆、成渝中线高铁铜梁站屋盖以及巴中东站屋盖等40余项重大工程。
图5 工程应用