建筑结构的发展与社会的发展息息相关,当今人们对优秀建筑的要求不仅停留在建筑功能、安全经济性方面,良好的艺术效果也备受人们追求。由于自由曲面造型丰富且独特美观,可以满足多种多样的建筑设计要求,所以近些年来自由曲面结构得到了很大发展,但其中单层网格结构仍然是空间结构领域常用的结构形式之一。相较于单层网格结构,双层网格结构不仅继承了受力较合理、跨越能力大的特点,其在整体刚度上有着更好的体现,要构思新型的结构形态,应同时保证建筑与结构协调统一,本文将研究双层自由曲面网格结构形态创构方法,具体如下:(1)利用B样条曲面研究能够体现出建筑意图的双层自由曲面,并以此为参考面,从中提取出双层网格模型,通过结构操作信息,荷载信息,约束支座的合理设定,最终完成便于研究双层自由曲面网格结构形态创构方法的初始结构模型的建立。初始结构模型是结构形态创构方法研究的基础,在结构形态创构过程中起十分重要的作用。(2)建立以结构应变能为目标函数,以关键点的坐标为控制变量,以空间条件为制约条件的自由曲面网格结构形态数学模型。并综合考虑B样条曲面关键点的应变能敏感度与各网格节点坐标敏感度的关系,推导出B样条曲面关键点应变能敏感度的数学表达式,根据结构应变能与控制点应变能敏感度的关系提出双层自由曲面网格结构形态创构方法。将方法中的计算分析全部通过Fortran语言编制的相应的计算分析程序来实现。该方法根据敏感度的特性调整节点移动方向,通过移动关键点的坐标来改变结构整体的形态,使得最终创构的结构应变能下降到较低水平,应变能敏感度趋于零,整体达到受力合理的状态。(3)通过简单地算例验证了方法的可行性,探讨了形态创构过程中的形状与受力性能的变化规律,并总结了方法的特点,分析了移动策略的选择问题。(4)在总结了方法特点的基础上,为了提高方法的实用性,还进行了进一步的拓展。拓展后的该方法除了应用于双层空间结构之外,还能够适用于多层网格结构,单双层混合型网格结构等结构形态。文中还探讨了在实际工程中该方法的应用手段,并通过工程模拟设计,分析了不同类型的初始结构创建方法与结构形态创构过程中的不同类型网格结构形状特点与受力特性,验证了方法的有效性。本文所研究的自由曲面双层网格结构形态创构方法,简单、有效、具有实用性,实现了建筑与结构的协调统一,而且还可以拓展到多层和单双层网格结构的形态创构上。该方法具有较高的创新性和工程实用性。