近日，少妇 张志杰老师以第一作者身份在土木工程领域国际知名期刊《Engineering Structures》（中科院一区Top期刊，IF=7.6）发表了题为“Triangular mesh generation and structural stability optimization of free-form grid shells based on parametric domain coordinates”的研究论文。该研究得到国家自然科学基金资助。
自由曲面单层网壳兼具轻质高效的受力特点与灵活多样的建筑造型，广泛应用于大跨度公共建筑及城市标志性建筑的屋盖体系。然而，其复杂的曲率变化及不规则边界特征给均匀网格划分带来挑战。如何在保持建筑造型和网格几何质量的同时，提高结构稳定承载能力和材料利用效率，是建筑与结构一体化设计中亟待解决的重要问题。
论文提出了基于NURBS参数域坐标的自由曲面单层网壳网格划分与优化方法。首先，利用参数域与三维空间之间的映射关系，结合等参数曲线弧长离散、节点交错布置及约束三角剖分，生成兼顾曲面几何特征与杆长均匀性的三角形网格。随后，以节点的参数域坐标为设计变量，以杆长均匀性和三角形网格等边性为优化目标，通过节点调整改善网格质量。最后，将自动化非线性有限元分析与径向基函数代理模型相结合，在材料用量近似不变条件下，建立网格尺寸与结构稳定承载力之间的非线性关系，实现面向结构性能的网格尺寸寻优。研究给出了正弦型曲面、流线型曲面和马鞍型曲面等数值算例，为自由曲面单层网壳的建筑造型与结构设计协同优化提供了新路径。
空间网格结构典型工程案例
网格划分及质量评估
(a) 杆件长度与数量 (b) 网格质量评价指标
正弦型自由曲面的网格质量随幅值控制参数μ的变化
流线型自由曲面单层网格壳的网格生成结果与极限承载能力优化
(a) 网格生成；(b) 网格质量评价；(c) 极限承载能力优化
供稿：张志杰；供图：张志杰；审核：魏洋；编辑：许历隆
