基于形态与构成的互承框架类型学及设计方法

摘要

互承框架是一种拥有独特构成形式的三维结构框架.当前互承框架类型在结构构成和建筑体量的双重差异中存在划分不清晰的现实问题.本文通过搜集国内外应用互承框架的既有建筑案例，整理所应用框架的形态构成与构造特征数据，并构建影响互承框架形态与构成的参数体系，建立了基于统计学中形态构成参数分布差异与建筑学中构造特征差异的互承框架类型学划分方法.其类型分为节点式和单元式两大类，可进一步细分为编织节点、正交节点、独立单元、等尺单元和复合单元五小类.研究首先基于形态和构成参数之间的分布关系，比较了不同类型在形态方面的差异和特点.整体而言，单元式在跨度能力、小构件大跨度性能上优于节点式，其中以等尺单元为最，复合单元次之；节点式对曲面变化的适应能力显著优于单元式，其中编织节点的曲面适应性最强.随着互承框架整体形态参数值的变化，各类型中构成参数值的变化速率及趋势基本相同，论证了本类型学划分的合理性.此外，基于二元线性回归模型及预测区间，研究建立了互承框架形态与构成关系的预测模型，具体给出了各互承类型于全案例中的L₁-L₂、L₁-S预测区间，以及曲面案例中的L₁-L₂、L₁-S、C-L₂、λ-L₂预测区间.模型拟合优度均大于0.7,且在测试集验证中，MAPE值偏差和随机性较低，为互承框架结构体系提供量化形式的设计参考.

关键词

互承框架 / 结构类型学 / 形态尺度 / 框架构成 / 设计方法