案例研究

简介

项目名称
北京国家游泳中心

组织
Arup

BE 卓越贡献奖类别
建筑和工程中的 BIM

项目目标
为 2008 年北京奥运会设计国家游泳中心,万众瞩目的“水立方”。其外部由半透明的 ETFE 泡泡覆盖,内部配置 17,000 个观众席位。

快讯
建筑结构是一个 3D 的 Vierendeel 空间构架,每边都是 175 米,高 35 米,基本单位是由 12 个五边形和两个六边形所组成的几何细胞,在 3D 空间中不断重复,没有留下任何闲置空间。据 Arup 的一位技术人员介绍,建模和文档制作都是“令人望而却步的提议”。

已采用的 Bentley 产品

  • MicroStation
  • MicroStation TriForma
  • Bentley Structural


 

“我们能否使用 VBA 脚本创建几何图形,从而将工程设计与分析模型与正在使用的三维 CAD 模型静谧链接在一起,这一点至关重要”

打造“水立方”
Arup 赢得奥林匹克游泳中心设计金奖

赢得 2008 年北京奥运会国家游泳中心的设计合同,这是一项堪比金牌殊荣的任务。但是借助 MicroStation® 和 Bentley® Structural™ 软件,Arup 和澳大利亚悉尼的建筑师事务所 PTW 以及北京和深圳的中国建筑工程总公司(CSCEC)共同联手,击败了其他10家入围者,一举赢得这个声名卓著的世界级项目。
Arup 的“水立方”设计,其灵感源自有机细胞的天然图案和肥皂泡的形成。在该中心的蓝色泡泡墙之内,包含即将用于奥运会游泳和跳水比赛的游泳池,以及 17,000 个观众席位。

需在短时间内迅速创建三维模型
整个项目分为两个阶段:竞标阶段和设计阶段。在竞标阶段,已完成大部分的设计构思,但这一阶段的主要任务是找到一种行之有效的方法,帮助 Arup 在提交演示文稿之前尽快生成三维模型和工程图。在第二个阶段,Arup 将对整个项目所要实现的最终功能、计算方式和设计进行整合。

从容应对令人望而却步的提议
建筑结构是一个三维的 Vierendeel 空间构架,每边都是 175 米,高 35 米,由12种五边形以及2种六边形作为基本单元,在 3D 空间中不断重复组合而成,没有留下任何闲置空间。框架外部由半透明的 ETEE 泡泡覆盖。
借助Bentley Structural 和 MicroStation TriForma®,Arup生成了一个三位单元阵列,围绕其两个轴进行旋转,然后对整个建筑物进行造型。而其余构件的切割面则构成了组合钢结构的边缘框架,其内部形成网络架构。
Arup还创建了一个三维中心线线框,并将其导出到一个用于工程设计的结构分析软件当中,然后将分析好的数据输出成包含模型以及模型数据的文件。
接下来,Arup 编写了一个 MicroStation VBA 例程,以便使用文本文件创建一个完整的三维钢结构模型。通过采用 MicroStation 开发语言 (MDL) 功能,可根据需要将该模型创建为表面、实体或结构元素。
我们能否使用 VBA 脚本创建几何图形,从而将3D CAD模型与工程设计和分析模型精密联系在一起,这一点至关重要。
作为竞标的一部分,Arup、PTW 和 CSCEC 还必须提供一个物理设计模型。通过将三维结构模型副本另存为立体原型和模型制作 (STL) 文件,从而快速创建原型,使这一难题迎刃而解。
物理模型根据 SLA 工艺流程进行创建。通过读取STL文件的信息使用激光来使环氧树脂成型,最终形成半透明的塑料膜。

致胜法宝
尽管这一项目计划到 2006 年才竣工,但 Arup 的设计和文档制作方案早在 2004 年夏季便已接近尾声。回顾 Arup 一手缔造的所有其他工程(包括为著名的悉尼歌剧院制作三维模型以供后期修缮之用),Bull 认为,北京游泳中心项目堪称其中一项最为杰出的作品。
“Bentley Structural 提供了诸如自动提取工程图等众多卓越功能,显著缩短了生成二维文档所需的时间。我们可以省却一部分工作量,从而可以将更多的精力放在三维模型构建上”,Bull指出,“使用 MicroStation VBA 例程可以自动构建结构模型,为我们节省了大量的时间。
我们还能够将文件另存为其他格式,从而可以采用客户和顾问所需的文件格式向他们快速发布工程图。迄今为止,我们仍在使用 Bentley 公司为我们提供的增强功能”,Bull 强调说,“这一点非常重要。如果使用任何其他软件包,我们根本无法制作出如此复杂的几何图形和文档,并实现与结构分析功能的紧密集成,更不用说在如此紧迫的工期下完成这样一项艰巨的任务了。” 

 


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