沈陽鋼結構「分享」鳥巢的鋼結構設計有多難？
沈陽鋼結構廠家 發(fā)布時間 : 2023-03-21
2008北京奧運會主會場“鳥巢”的結構異常復雜，并且為異形鋼結構骨架建筑，采用了大跨度的曲線曲面布局，因此它的設計、計算與施工必須小心謹慎。這時，傳統(tǒng)的二維設計圖和設計軟件顯得心有余而力不足，由于無法進行直觀和全方位的展示，不得不進行頻繁的修改，而每一次修改都將是一次浩大的工程。
奧運鳥巢3D造型渲染
為此，“鳥巢”的中方設計單位中國建筑設計研究院特意引入了突破性的專業(yè)三維機械設計軟件CATIA V5，這一在航空領域處于領先地位的3D設計工具，在“鳥巢”設計工作上得到了創(chuàng)造性的應用。
CATIA結構設計示意圖
“鳥巢”的鋼結構非常復雜，每一個構件都不同，而且不是說只要在圖紙上設計好就能一次成功，期間需要不斷地修改。傳統(tǒng)的方法是用AutoCad，這種二維的設計軟件做龐大的“鳥巢”工程設計，顯得不可想象。事實上，參與“鳥巢”相關設計項目的英國和瑞士公司都采用了CATIA軟件，但中方對它的認識還不多，因此當了解到CATIA V5的優(yōu)越性后，中國建筑設計研究院很快便引入了該軟件系統(tǒng)。
鳥巢鋼結構桁架3D設計布局
由于“鳥巢”工程比較特殊，軟件開發(fā)部門特意為項目組做了一個二次開發(fā)程序，比如說只要在電腦上畫出一條線，就能立刻計算出它的用鋼量及其他相關數(shù)值。這是很重要的一個步驟，因為他們已經不僅是在做設計了，還關系到后面的施工環(huán)節(jié)，在電腦上用3D做完設計后，可以轉換成2D工程圖給施工單位。在設計的時候每一個構件都有編號，只要其中一個構件發(fā)生變化，其他關聯(lián)的構件就會立即作出調整、自動更新。在CATIAV5上，這只是點點鼠標的問題，而在傳統(tǒng)的二維設計軟件上或者平面圖紙上，就不得不推倒重來。
基于CATIA的二次開發(fā)程序
CATIA V5三維設計軟件的應用帶整個項目帶來了極大的便利，首先，設計者可以在電腦上模擬整個建筑物在建設過程中不同階段的外觀，并且能調整角度，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看東西。隨著虛擬人往建筑物的內部走去，展現(xiàn)在我們面前的是建筑物內部的各個部分，虛擬人看東西的角度變了，顯示出來的東西也會隨之改變。
觀眾視角仿真模擬
作為“鳥巢”工程中最重要的應用功能，只要往軟件中輸入相關的數(shù)值，它的顯示效果就會根據(jù)數(shù)值的變化而變化。比如一張辦公桌，只要調整窗戶外面照進來的陽光的強度和角度，辦公桌上就會顯現(xiàn)出不一樣的光影。設計師可以在電腦上調試出最佳的效果后，再根據(jù)相應數(shù)值進行設計和交付施工。甚至塔吊的作業(yè)流程和機房的維修也能應用到類似的功能。由于塔吊工作起來是非常繁忙的，并且工作平臺的面積有限，因此先吊哪個后吊哪個、建材放哪里這些問題都要事先考慮清楚，做好安排；同樣，機房的空間也有限，往往為了維修一個機器不得不先把其他機器拆下來，這時拆卸安裝的順序以及維修工人的操作流程也要預先設計好。在CATIAV5上，這些工作都可以通過視覺化的展現(xiàn)而得到優(yōu)化。
異形組焊件的成型與吊裝都離不開CATIA
除了在單體建筑上有很好的應用之外，CATIA V5還應用在了房地產和城市規(guī)劃上。有房地產公司已經利用它進行營銷，潛在客戶通過在網上瀏覽，可以身臨其境地感受到房子的方方面面，模擬打開窗戶就可以看到窗外的山和樹，模擬打開水龍頭，它就能流出水來。由于展示效果良好，潛在客戶可以較好地轉化為現(xiàn)實客戶。
基于CATIA的建筑工程設計與規(guī)劃
這個原本應用在波音飛機、空中客車、幻影戰(zhàn)機、大眾汽車等高精尖航空、汽車領域的設計平臺，由于在“鳥巢”工程中大放異彩。目前已廣泛應用到了高端建筑設計領域。通過它未經過專業(yè)培訓的普通人就能看到建筑專家的想法，這是現(xiàn)代科技很重要的應用。二維圖很多時候是靠經驗，但三維圖不一樣，就算人們沒有專業(yè)背景，也能很清楚地看到整個建筑做出來的效果。