沈阳钢结构「分享」鸟巢的钢结构设计有多难？
沈阳钢结构厂家 发布时间 : 2023-03-21
2008北京奥运会主会场“鸟巢”的结构异常复杂，并且为异形钢结构骨架建筑，采用了大跨度的曲线曲面布局，因此它的设计、计算与施工必须小心谨慎。这时，传统的二维设计图和设计软件显得心有余而力不足，由于无法进行直观和全方位的展示，不得不进行频繁的修改，而每一次修改都将是一次浩大的工程。
奥运鸟巢3D造型渲染
为此，“鸟巢”的中方设计单位中国建筑设计研究院特意引入了突破性的专业三维机械设计软件CATIA V5，这一在航空领域处于领先地位的3D设计工具，在“鸟巢”设计工作上得到了创造性的应用。
CATIA结构设计示意图
“鸟巢”的钢结构非常复杂，每一个构件都不同，而且不是说只要在图纸上设计好就能一次成功，期间需要不断地修改。传统的方法是用AutoCad，这种二维的设计软件做庞大的“鸟巢”工程设计，显得不可想象。事实上，参与“鸟巢”相关设计项目的英国和瑞士公司都采用了CATIA软件，但中方对它的认识还不多，因此当了解到CATIA V5的优越性后，中国建筑设计研究院很快便引入了该软件系统。
鸟巢钢结构桁架3D设计布局
由于“鸟巢”工程比较特殊，软件开发部门特意为项目组做了一个二次开发程序，比如说只要在电脑上画出一条线，就能立刻计算出它的用钢量及其他相关数值。这是很重要的一个步骤，因为他们已经不仅是在做设计了，还关系到后面的施工环节，在电脑上用3D做完设计后，可以转换成2D工程图给施工单位。在设计的时候每一个构件都有编号，只要其中一个构件发生变化，其他关联的构件就会立即作出调整、自动更新。在CATIAV5上，这只是点点鼠标的问题，而在传统的二维设计软件上或者平面图纸上，就不得不推倒重来。
基于CATIA的二次开发程序
CATIA V5三维设计软件的应用带整个项目带来了极大的便利，首先，设计者可以在电脑上模拟整个建筑物在建设过程中不同阶段的外观，并且能调整角度，从不同方位去观察。最特别的地方在于，它能模拟人的视线，用电脑中那位虚拟人的视角来看东西。随着虚拟人往建筑物的内部走去，展现在我们面前的是建筑物内部的各个部分，虚拟人看东西的角度变了，显示出来的东西也会随之改变。
观众视角仿真模拟
作为“鸟巢”工程中最重要的应用功能，只要往软件中输入相关的数值，它的显示效果就会根据数值的变化而变化。比如一张办公桌，只要调整窗户外面照进来的阳光的强度和角度，办公桌上就会显现出不一样的光影。设计师可以在电脑上调试出最佳的效果后，再根据相应数值进行设计和交付施工。甚至塔吊的作业流程和机房的维修也能应用到类似的功能。由于塔吊工作起来是非常繁忙的，并且工作平台的面积有限，因此先吊哪个后吊哪个、建材放哪里这些问题都要事先考虑清楚，做好安排；同样，机房的空间也有限，往往为了维修一个机器不得不先把其他机器拆下来，这时拆卸安装的顺序以及维修工人的操作流程也要预先设计好。在CATIAV5上，这些工作都可以通过视觉化的展现而得到优化。
异形组焊件的成型与吊装都离不开CATIA
除了在单体建筑上有很好的应用之外，CATIA V5还应用在了房地产和城市规划上。有房地产公司已经利用它进行营销，潜在客户通过在网上浏览，可以身临其境地感受到房子的方方面面，模拟打开窗户就可以看到窗外的山和树，模拟打开水龙头，它就能流出水来。由于展示效果良好，潜在客户可以较好地转化为现实客户。
基于CATIA的建筑工程设计与规划
这个原本应用在波音飞机、空中客车、幻影战机、大众汽车等高精尖航空、汽车领域的设计平台，由于在“鸟巢”工程中大放异彩。目前已广泛应用到了高端建筑设计领域。通过它未经过专业培训的普通人就能看到建筑专家的想法，这是现代科技很重要的应用。二维图很多时候是靠经验，但三维图不一样，就算人们没有专业背景，也能很清楚地看到整个建筑做出来的效果。