四分叉鑄鋼節(jié)點

首先將四分叉鑄鋼節(jié)點主管和分管設(shè)置為保留幾何體，在各管間設(shè)置障礙幾何體，得到衍生式設(shè)計的

準(zhǔn)備模型，如圖 11 所示。其次，在節(jié)點衍生式設(shè)計的準(zhǔn)備模型上布置荷載和施加約束，根據(jù)四分叉鑄鋼

節(jié)點所受最不利工況荷載和邊界條件，將主管底面設(shè)置為約束面，約束視為固定約束；在四根分管頂面布

置最不利荷載。然后，選擇制造方法，為得到更具創(chuàng)新性的四分叉鑄鋼節(jié)點構(gòu)型，設(shè)置 3D 打印為制造方

法，并選擇生成研究的材料（鑄鋼），材料特性如表 1 所示。最后，設(shè)定生成目標(biāo)，以化剛度作為四

分叉鑄鋼節(jié)點的設(shè)計目標(biāo)。檢查輸入?yún)��?shù)無誤后，衍生算法便根據(jù)設(shè)計條件在云端進行自動探索和迭代計

算。

第十九屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會議論文特邀報告 2023杭州

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b

圖 11 四分叉鑄鋼節(jié)點的衍生式設(shè)計模型準(zhǔn)備圖：(a)模型實體; (b)幾何特征.

根據(jù)設(shè)計條件衍生程序自動生成了多個四分叉鑄鋼節(jié)點構(gòu)型如圖 12 所示。衍生節(jié)點形態(tài)新穎多樣，

例如衍生節(jié)點模型 1 的主分管間衍生出了樹狀形的連接結(jié)構(gòu)，使得整個節(jié)點構(gòu)型更加自然輕巧；衍生節(jié)點

模型 22 的衍生部位內(nèi)部中空，主管和分管之間僅依靠一層薄壁連接，顯著減輕了節(jié)點重量。而且衍生節(jié)

點模型整體均衡對稱，主管與衍生部位過渡光滑，具有較好的美感和視覺效果。綜合來看，生成的四分叉

鑄鋼節(jié)點模型在實際工程中較罕見，僅依靠設(shè)計師的經(jīng)驗范疇難以構(gòu)思出此類節(jié)點構(gòu)型。因此，利用衍生

式設(shè)計方法可以實現(xiàn)四分叉鑄鋼節(jié)點構(gòu)型的自動生成設(shè)計，在滿足約束條件下智能生成多個創(chuàng)新性強的節(jié)

點形態(tài)，可為鑄鋼節(jié)點選型提供一定的參考。

四分叉鑄鋼節(jié)點