近日，河南大学建筑工程学院、钢与空间结构研究所杜文风教授团队在智能设计领域取得重要进展，其研究成果以题为“Intelligent Generation and Performance Analysis of Intersect Joint of Three Rectangular Tubes Based on Generative Adversarial Networks”的论文形式，成功发表于国际知名期刊《Engineering Structures》（中科院 JCR 一区Top期刊，影响因子6.4），该成果在结构工程领域引起广泛关注。其中，浙江大学空间结构研究中心高博青教授和董石麟院士以及美国北达科他州立大学土木与环境工程系Mijia Yang教授参与了此项工作，河南大学钢与空间结构研究所为第一署名单位，浙江大学空间结构研究中心为第二署名单位、美国北达科他州立大学土木与环境工程系为第三署名单位。
空间网格结构中，连接节点作为力流传递的枢纽，其几何构型与力学性能直接关系到结构体系的整体安全性与经济性。然而，传统设计模式高度依赖工程师的既有经验与反复试错，不仅导致设计周期冗长、方案创新性受限，且往往难以在轻量化与高强度之间取得理想平衡。面对大跨度、异形空间结构日益复杂的设计需求，如何突破经验驱动的设计范式，实现节点形态的智能生成与性能协同优化，已成为结构工程领域亟待解决的关键科学问题。
针对上述挑战，杜文风教授团队在原有研究基础上结合拓扑优化、生成对抗网络和逆向工程，创新性地提出了节点智能生成方法。该方法构建了“高质量数据集-三维生成网络设计-实体模型逆向重建”的全流程技术体系，成功实现了复杂空间结构中关键节点的智能生成与性能优化。研究团队以某实际工程中的蜂窝型单层网壳结构为应用背景，选取三向节点作为研究对象，对其进行智能生成设计，生成的代表性节点在质量、刚度和应力方面均优于初始节点。这些成果不仅验证了该方法在结构设计中的可行性与优越性，也为空间结构智能化设计提供了新的思路与技术路径。
图1 智能生成节点展示
图2 代表性节点3D打印
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2026.122180
相关基金：
National Science Foundation of China (NSFC, Grant No. 52478166), Key Program of National Science Foundation of Henan Province (Grant No. 232300421133), and Foundation of Zhejiang Provincial Key Laboratory of Space Structures (Grant No. 202106).
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