沈陽(yáng)鋼結(jié)構(gòu)「分享」鳥(niǎo)巢的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有多難？
沈陽(yáng)鋼結(jié)構(gòu)廠家 發(fā)布時(shí)間 : 2023-03-21
2008北京奧運(yùn)會(huì)主會(huì)場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”的結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，并且為異形鋼結(jié)構(gòu)骨架建筑，采用了大跨度的曲線曲面布局，因此它的設(shè)計(jì)、計(jì)算與施工必須小心謹(jǐn)慎。這時(shí)，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)圖和設(shè)計(jì)軟件顯得心有余而力不足，由于無(wú)法進(jìn)行直觀和全方位的展示，不得不進(jìn)行頻繁的修改，而每一次修改都將是一次浩大的工程。
奧運(yùn)鳥(niǎo)巢3D造型渲染
為此，“鳥(niǎo)巢”的中方設(shè)計(jì)單位中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院特意引入了突破性的專業(yè)三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件CATIA V5，這一在航空領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的3D設(shè)計(jì)工具，在“鳥(niǎo)巢”設(shè)計(jì)工作上得到了創(chuàng)造性的應(yīng)用。
CATIA結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖
“鳥(niǎo)巢”的鋼結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，每一個(gè)構(gòu)件都不同，而且不是說(shuō)只要在圖紙上設(shè)計(jì)好就能一次成功，期間需要不斷地修改。傳統(tǒng)的方法是用AutoCad，這種二維的設(shè)計(jì)軟件做龐大的“鳥(niǎo)巢”工程設(shè)計(jì)，顯得不可想象。事實(shí)上，參與“鳥(niǎo)巢”相關(guān)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的英國(guó)和瑞士公司都采用了CATIA軟件，但中方對(duì)它的認(rèn)識(shí)還不多，因此當(dāng)了解到CATIA V5的優(yōu)越性后，中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院很快便引入了該軟件系統(tǒng)。
鳥(niǎo)巢鋼結(jié)構(gòu)桁架3D設(shè)計(jì)布局
由于“鳥(niǎo)巢”工程比較特殊，軟件開(kāi)發(fā)部門(mén)特意為項(xiàng)目組做了一個(gè)二次開(kāi)發(fā)程序，比如說(shuō)只要在電腦上畫(huà)出一條線，就能立刻計(jì)算出它的用鋼量及其他相關(guān)數(shù)值。這是很重要的一個(gè)步驟，因?yàn)樗麄円呀?jīng)不僅是在做設(shè)計(jì)了，還關(guān)系到后面的施工環(huán)節(jié)，在電腦上用3D做完設(shè)計(jì)后，可以轉(zhuǎn)換成2D工程圖給施工單位。在設(shè)計(jì)的時(shí)候每一個(gè)構(gòu)件都有編號(hào)，只要其中一個(gè)構(gòu)件發(fā)生變化，其他關(guān)聯(lián)的構(gòu)件就會(huì)立即作出調(diào)整、自動(dòng)更新。在CATIAV5上，這只是點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)的問(wèn)題，而在傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)軟件上或者平面圖紙上，就不得不推倒重來(lái)。
基于CATIA的二次開(kāi)發(fā)程序
CATIA V5三維設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用帶整個(gè)項(xiàng)目帶來(lái)了極大的便利，首先，設(shè)計(jì)者可以在電腦上模擬整個(gè)建筑物在建設(shè)過(guò)程中不同階段的外觀，并且能調(diào)整角度，從不同方位去觀察。最特別的地方在于，它能模擬人的視線，用電腦中那位虛擬人的視角來(lái)看東西。隨著虛擬人往建筑物的內(nèi)部走去，展現(xiàn)在我們面前的是建筑物內(nèi)部的各個(gè)部分，虛擬人看東西的角度變了，顯示出來(lái)的東西也會(huì)隨之改變。
觀眾視角仿真模擬
作為“鳥(niǎo)巢”工程中最重要的應(yīng)用功能，只要往軟件中輸入相關(guān)的數(shù)值，它的顯示效果就會(huì)根據(jù)數(shù)值的變化而變化。比如一張辦公桌，只要調(diào)整窗戶外面照進(jìn)來(lái)的陽(yáng)光的強(qiáng)度和角度，辦公桌上就會(huì)顯現(xiàn)出不一樣的光影。設(shè)計(jì)師可以在電腦上調(diào)試出最佳的效果后，再根據(jù)相應(yīng)數(shù)值進(jìn)行設(shè)計(jì)和交付施工。甚至塔吊的作業(yè)流程和機(jī)房的維修也能應(yīng)用到類似的功能。由于塔吊工作起來(lái)是非常繁忙的，并且工作平臺(tái)的面積有限，因此先吊哪個(gè)后吊哪個(gè)、建材放哪里這些問(wèn)題都要事先考慮清楚，做好安排；同樣，機(jī)房的空間也有限，往往為了維修一個(gè)機(jī)器不得不先把其他機(jī)器拆下來(lái)，這時(shí)拆卸安裝的順序以及維修工人的操作流程也要預(yù)先設(shè)計(jì)好。在CATIAV5上，這些工作都可以通過(guò)視覺(jué)化的展現(xiàn)而得到優(yōu)化。
異形組焊件的成型與吊裝都離不開(kāi)CATIA
除了在單體建筑上有很好的應(yīng)用之外，CATIA V5還應(yīng)用在了房地產(chǎn)和城市規(guī)劃上。有房地產(chǎn)公司已經(jīng)利用它進(jìn)行營(yíng)銷，潛在客戶通過(guò)在網(wǎng)上瀏覽，可以身臨其境地感受到房子的方方面面，模擬打開(kāi)窗戶就可以看到窗外的山和樹(shù)，模擬打開(kāi)水龍頭，它就能流出水來(lái)。由于展示效果良好，潛在客戶可以較好地轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)客戶。
基于CATIA的建筑工程設(shè)計(jì)與規(guī)劃
這個(gè)原本應(yīng)用在波音飛機(jī)、空中客車(chē)、幻影戰(zhàn)機(jī)、大眾汽車(chē)等高精尖航空、汽車(chē)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)平臺(tái)，由于在“鳥(niǎo)巢”工程中大放異彩。目前已廣泛應(yīng)用到了高端建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域。通過(guò)它未經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)的普通人就能看到建筑專家的想法，這是現(xiàn)代科技很重要的應(yīng)用。二維圖很多時(shí)候是靠經(jīng)驗(yàn)，但三維圖不一樣，就算人們沒(méi)有專業(yè)背景，也能很清楚地看到整個(gè)建筑做出來(lái)的效果。