1、自由曲面引入建筑設計，獲得了豐碩的設計成果，極大地推動和促進了建筑設計的發(fā)展。近十年來，自由曲面的應用更為深入。由早期幾種基本曲面，發(fā)展為多種類型的自由曲面。關注點由形式本身轉向形式背后的關系與制約。尋求更為合理的加工建造方式。在這一背景下，自由曲面設計技術的重要性日益凸顯。建筑師對自由曲面設計技術的需求變得更為迫切。自由曲面設計技術的研究和開發(fā)，成為一項需要建筑師參與其中的工作。
　　 自由曲面設計的基礎是如何獲得曲面數字模型

2、，即曲面建模問題。自由曲面的復雜幾何形態(tài)，僅依靠手動操作效率低甚至難以完成。曲面建模的操作方式由手動變?yōu)橛嬎銠C程序描述的編程方式。本文探討了編程方式下的不同類型曲面的建模規(guī)則，拓撲形態(tài)控制以及曲面調整問題。建模獲得的自由曲面需要進一步劃分以滿足曲面構件的加工要求。應用逆向工程的曲面重構技術對曲面表面的點集進行連接，組成與原有曲面近似的新曲面。由于通用的曲面重構方法在重構面單元形態(tài)、尺寸、劃分方式等方面并不能完全符合建筑設計的需要。因此必

3、須開發(fā)針對建筑設計的曲面重構方法。作為曲面重構的延伸，雙層曲面系統(tǒng)旨在解決曲面如何建造的問題。本文的研究旨在對其進行發(fā)展，提出的概念模型在加工便利性以及系統(tǒng)的適應性方面進行了優(yōu)化和改進。
　　 研究采用參數化方法描述建模與重構涉及的復雜幾何形態(tài)，通過設定參數統(tǒng)一進行控制和調整。針對參數化方法在拓撲關系描述方面的弱點，引入拓撲判斷作為參數化方法的補充。論文研究通過編寫計算機程序進行實驗，以實驗結果對技術方法的正確性進行驗證。

4、>　　 論文分為四個部分。第一章自由曲面設計技術演進為第一部分。介紹自由曲面的歷史以及在建筑設計領域的應用，分析現有曲面建模與曲面重構的技術要點以及存在的不足，明確論文研究的主要內容。第二章基本幾何元素形態(tài)解析為第二部分。以圖解的方式分析非歐幾何基本幾何元素的形態(tài)特征以及控制參數對形態(tài)的作用和影響，指出幾何元素類型與后續(xù)曲面建模與曲面重構操作的關系。第三部分是論文的主體，包括第三至第五章。曲面建模技術研究，分析不同類型曲面的建模方法，

5、在基本的手動建模方式基礎上，討論如何以計算機程序為載體的參數化方式進行建模操作。對于自由曲面建模形態(tài)控制困難的問題，提出了控制曲面形態(tài)拓撲關系的程序算法。對于曲面修改困難的問題，提出了基于曲面曲率，自動調整曲面形狀的修改方法。曲面重構技術研究，在通用的曲面重構方法基礎上，提出了多種針對建筑設計要求的曲面重構方法，并將曲面重構技術的適用范圍由單一曲面推廣至復合曲面。面向建造的雙層曲面系統(tǒng)，提出的雙層曲面系統(tǒng)概念模型，將重構獲得的曲面發(fā)展為

6、包括表皮與支撐結構的物質系統(tǒng)，實現曲面的加工建造。概念模型具備了可以局部調整形態(tài)，進行自動修正的能力。第四部分，規(guī)則曲面設計實驗。選擇曲面的一種——規(guī)則曲面進行了設計實驗。通過實際工程項目的設計應用，檢驗了本文提出的曲面建模與重構技術。
　　 論文研究將自由曲面的知識由自然科學向建筑學科的應用領域轉化。展現和分析自由曲面的特征。驗證現有自由曲面設計技術。在此基礎上進行優(yōu)化，延伸發(fā)展出新的設計技術，回應了當前建筑實踐中有關自由曲面