ENG: A new computational form finding method is changing how lightweight architectural structures can be designed. Researchers Masaaki Miki from the University of Tokyo and Toby Mitchell from the U.S. engineering firm Thornton Tomasetti have introduced a new approach that allows large curved roofs called gridshells to be created more efficiently. These structures offer an appealing way to cover wide public spaces without interior supports, and the new technique makes their design far more accessible.
The method uses NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) surfaces, which are standard in computer aided design, to produce smooth and precise forms. Unlike mesh based models that rely on many small triangles, NURBS allow direct control of curvature and structural behavior. The algorithm reduces computation time from many hours on a powerful GPU to about ninety minutes on a normal CPU. This improvement removes a major barrier for architects who want to explore complex designs without waiting days for results.
The researchers integrated their technique into Rhinoceros, a widely used design tool, so architects can work with the new method inside familiar software. The system produces gridshell shapes that are stable under gravity and easier to construct in metal, glass or timber. The team validated the method through several tests and confirmed reliable performance. They plan to expand the approach to laminated timber gridshells, which will offer even more options for future projects.
RO: O nouă metodă computațională pentru determinarea formei schimbă modul în care pot fi proiectate structurile arhitecturale ușoare. Cercetătorii Masaaki Miki de la Universitatea din Tokyo și Toby Mitchell de la firma americană de inginerie Thornton Tomasetti au dezvoltat o tehnică ce permite realizarea mai eficientă a acoperișurilor curbe de mari dimensiuni, cunoscute sub numele de gridshell. Aceste structuri sunt o soluție elegantă pentru acoperirea unor spații publice ample fără sprijin interior, iar noua metodă face procesul de proiectare mult mai accesibil.
Metoda folosește suprafețe NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines), standard în proiectarea asistată de calculator, pentru a obține forme precise și continue. Spre deosebire de modelele construite din multe triunghiuri mici, NURBS permit control clar asupra curburii și comportamentului structural. Algoritmul reduce timpul de calcul de la zeci de ore pe o placă grafică foarte puternică la aproximativ nouăzeci de minute pe un procesor obișnuit. Această reducere a timpului elimină un obstacol major pentru arhitecții care doresc să testeze forme complexe fără a aștepta prea mult.
Cercetătorii au integrat metoda în Rhinoceros, un program de proiectare foarte răspândit, astfel încât arhitecții pot folosi tehnica direct în mediul lor obișnuit de lucru. Sistemul generează forme de gridshell stabile la greutate și mai ușor de construit din metal, sticlă sau lemn. Echipa a testat riguros metoda și a confirmat fiabilitatea rezultatelor. În continuare, ei intenționează să adapteze tehnica și pentru gridshelluri din lemn stratificat, extinzând opțiunile de proiectare pentru viitoarele aplicații arhitecturale.
Source (University of Tokyo, “Building better, building beautiful – Novel method allows more architects to design attractive gridshell structures”, 03.12.2025)
Paper: Masaaki Miki and Toby Mitchell, “NURBS-Based Grid Shell Form Finding on Domains with Topologically Arbitrary Boundaries,” ACM Transactions on Graphics Volume 44, Issue 6 Article No.: 227, Pages 1 – 20: December 4, 2025, doi:10.1145/3763284.
