Arup使用Bentley Structural设计北京国家游泳中心案例

发布: 2007-6-09 19:49 | 作者: seanhe | 来源: | 查看: 98次 | 进入软件测试论坛讨论

Arup 的「水立方」设计，灵感来自于有机细胞的天然图案以及肥皂泡的形成。在这个中心的蓝色汽泡墙之内，是奥运会游泳和潜水竞赛将使用的游泳池，以及 17000 个观众席位。

很短时间内

就需要 3D 模型

此项目分为两个阶段：竞赛和设计。在竞赛阶段，大部份设计内容在此时就已经创作出来，但主要的任务是要开发出一个快捷、方便的方法，以便让 Arup 在方案演示之前就能在最短的时间内制作出 3D 模型和工程图。在第二阶段， Arup 将最终的地理特征、计算结果和设计等都编写进去，让项目方案更加完整。

针对高难度计划书的解决方案

建筑结构是 3D 的维伦第尔式空间框架（ Vierendeel space frame ），每边都是 175 公尺，高 35 公尺，基本单位是一个由 12 个五边形和两个六边形所组成的几何细胞，在 3D 空间中一直重复，没有留下任何闲置空间。覆盖这个框架的是半透明的汽泡，或者称为四氟乙烯聚合物枕（ ETFE pillows ）。

Arup 使用 Bentley Structural 和 MicroStation TriForma 来制作一个 3D 阵列细胞，将其转动约两轴，然后为建筑物作造型。其余元件的切削表面形成这个混合式结构的翼缘（ flanges ），而内部元件则形成网状。

根据 Arup 资深 3D 技术人员 Stuart Bull 的描述，制作模型和文件的过程就像是一份「骇人的计划书」。 Arup 创作了 3D 中线的线框（ wireframe ），并将其输出到结构分析程序中进行力学计算。经过分析的模型被输出到一个文本文件中，包含有几何和结构元件（ structural member ）设计资料。

接下来， Arup 编写了一个 MicroStation VBA 程序（ routine ），它使用文本文件来制作一个完整钢结构（ steel stucture ）的 3D 模型。只要启用 MicroStation Development Language （ MDL ）功能，这个模型就可以生成适当的平面、立体、或结构元件。

「使用 VBA 语言来创作我们的几何形状这种功能非常重要，它提供了我们从工程和分析模型和我们的工作 3D CAD 模型之间的联结。」 Bull 表示。在这个结构当中有超过 22000 根横梁和 12000 个节点，用 VBA 常式所作的自动化操作为 Arup 节省了好几个月原先手动制作 3D 模型的时间。

Arup 、 PTW 、和 CSCEC 也必需提供他们设计的实体模型，这是竞赛的其中一部份；他们将一份 3D 结构模型储存为光固化立体造型（ stereolithography ， STL ）档案，来制作一个快速的原型模型，就这样完成了。

实体模型是在一个叫作 SLA 的过程之中制作出来，在这个过程中，依照 STL 文件信息，以激光将液态环氧树脂（ epoxy resin ）硬化，用以制作半透明的塑胶。这个模型是在最后的竞赛阶段提出的。

成功的因素

虽然这个项目预定的完成时间要到 2006 年， Arup 的设计和文件输入在 2004 年夏季期间就结束了。 Arup 正继续进行其他项目，其中包括为着名的悉尼歌剧院可能的修缮制作 3D 模型；在此同时， Bull 也仔细思考是什么因素造就了北京游泳中心项目的成功。

「 Bentley Structural 的功能，例如自动抽图，大幅减低了制作 2D 文件所需要的时间。因为我们不必担心这一部份的工作量，所以就可以全心放在 3D 模型上。」他表示。「而且使用 MicroStation VBA 程序来自动制作结构模型，也为我们节省了许多时间。」

「此外，还能够将文件储存成其他格式，让我们能够很快就以客户和顾问所需要的格式提出工程图给他们。而且，我们不必放弃 Bentley 解决方案所提供的加强功能。」 Bull 说明。「这点非常重要。如果我们当时所使用的是其他的套装软件，就不可能制作出这么复杂的几何形状和文件，还要和结构分析作整合，尤其仅有的时间又那么短。」

据 Arup 网站上的资料，他们「经过激烈的竞争」而蠃得这个「久负盛名」的奖项。 Arup 采取「独特的作法来使用 MicroStation 」， CAD 经理 Steve Pennell 表示。「也可以说，我们把这个产品的功能发挥到极致了。」