土木建筑数字化设计

数字化是智能建造的基 础和前提。数字结构技术是 教授学生如何利用参数化技 术进行建筑结构模型建立、 模型转换和优化，同时进行 结构分析和优化设计。本书 主要介绍数字结构建模的基 本原理、实现方法以及与优 化算法相结合的工程设计。 数字化建模采用Rhino设计 平台和Grasshopper插件。 Rhino是基于NURBS技术的 强大3D建模软件， Grasshopper为依赖于 Rhino环境的新兴可视化节 点式编程插件，具备强大的 复杂曲面处理能力、节点可 视化数据操作、动态实时的 成果展示、开放的用户自定 义与开发等优点。数字化意 味着结构优化可以全程参与 结构设计，从选型到结构网 格布置与截面设计，可以合 理、经济和安全地设计工程 结构。本书作者冯若强教授 团队多年来从事数字结构、 结构优化、结构自动化设计 和智能设计算法的教学、研 究、培训和工程实践，具有 先进的行业发展理念、丰富 的工程经验和授课经验，取 得了丰富的教学和研究成果 ，经济效益和社会效益显著 。冯若强教授在科学研究、 工程实践、课堂教学和社会 培训基础上形成的本教材， 利于“智能建造”专业办实和 落地，推动工程结构向数字 化、智能化和低碳的方向发 展。 本书为本科课程“结构数 字化设计与程序开发”和研 究生课程“空间结构数字化 设计与程序开发”的教材用 书，亦可供工程设计院和工 厂等单位的专业设计师与技 术人员参考。同时，关于工 程数字化设计应用方面的案 例与设计技术，对研究生及 工程师都具有启迪、指导及 参考意义。

第一章 土木建筑数字化设计及应用现状 1.1 土木建筑数字化设计定义及组成 1.2 参数化设计 1.2.1 参数化及参数化设计 1.2.2 参数化设计在建筑结构领域中的应用现状 1.3 智能化设计 1.3.1 智能化设计概念 1.3.2 专家系统 1.3.3 启发式智能优化算法 1.3.4 机器学习智能算法 1.3.5 基于强化学习的生成式设计方法 1.4 数字化设计实现平台 1.4.1 参数化平台 1.4.2 结构分析平台SAP2000二次开发与程序设计架构 1.4.3 数字化设计基本原理 参考文献 第二章 土木建筑数字化设计平台及程序开发 2.1 参数化设计平台Rhino和Grasshopper简介 2.2 Grasshopper在数字结构设计中的应用 2.2.1 数字结构设计插件 2.2.2 数字化设计工程实例 2.3 非均匀有理B样条（NURBS）曲线曲面理论 2.3.1 NURBS方法的提出及特点 2.3.2 NURBS曲线曲面数学定义 2.3.3 NUREdS曲线曲面性质 2.3.4 NURBS曲线曲面形状的控制因素 2.3.5 NURBS曲线曲面的正向计算 2.4 基于C#语言的Grasshopper。二次开发 2.4.1 基于Visual Studio编写.gha集成文件 2.4.2 面向对象编程技术 2.4.3 Grasshopper二次开发 2.5 Grasshopper与SAP2000数据接口开发 2.5.1 SAP2000二次开发与程序设计架构 2.5.2 截面定义模块 2.5.3 单元定义模块 2.5.4 荷载定义模块 2.5.5 模型组装与分析模块 2.5.6 计算结果后处理模块 2.6 空间网格结构自动化设计 2.6.1 加载虚面自动生成 2.6.2 杆件局部轴调整 2.6.3 计算长度与长细比指定 2.6.4 钢结构截面优化设计 2.7 算例分析 2.7.1 结构模型建立 2.7.2 结构设计 2.7.3 设计分析结果 2.8 Grasshopper在数字结构设计中的后续发展 参考文献 第三章 结构形态优化设计