深圳灣體育中心 深圳灣體育中心屋面工程的三維建模與分析

　　本文根據(jù)工程實際情況，充分分析了不同功能部分的結(jié)構(gòu)，針對各自的特點介紹了各功能部分的三維建模方法，注意事項以及一些建模技巧。 　　 　　1.工程概況 　　本工程為大型空間結(jié)構(gòu)，由主體鋼結(jié)構(gòu)和屋面幕墻系統(tǒng)組成，其造型復(fù)雜，形狀猶如“春繭”，整個屋面總體分為不透光系統(tǒng)和半透光系統(tǒng)，每個系統(tǒng)均有上層裝飾鋁板、中間鋁板與玻璃組合防水層、吊頂裝飾鋁板層三層結(jié)構(gòu)組成，整體形狀為不規(guī)則弧形，屋面分格為4mx4m分大、中、小不同孔洞組成，其結(jié)構(gòu)的不規(guī)則要求對每個孔洞進行清晰的三維建模，考慮到建模的復(fù)雜型，本次采用犀牛軟件進行分析與建模。
　　2.不透光部分建模
　　不透光部分分上層裝飾鋁板層、中間鋁板防水層、吊頂裝飾鋁板層，分格為4mx4m，上層裝飾層和吊頂裝飾層每大分格再分成8個小分格，中間層分成4個小分格。在對這一部分建模過程中，只針對其裝飾面板進行建模與分析，其中間防水層及吊頂裝飾面層的建模與半透光的方法一致，二者區(qū)別只是材料的應(yīng)用不同。
　　2.1上層裝飾曲面頂點的確定
　　以各分格單元作為分析對象，上層裝飾面為弧形曲面，對整個屋面進行半徑檢測，在劃分了各小單元后，圓弧面可簡化為平面建模。對于可簡化的曲面要確定四個角點固然比較容易，要確定簡化后曲面的高點卻不是件容易的是，經(jīng)分析和驗證我們確定：以空間單元四個角點為基礎(chǔ)建立兩條對角線；以其公共垂直線較高的點作為簡化后分格單元的高點。
　　2.2確定上層裝飾曲面的8個分格平面:
　　2.2.1以上述確定的頂點和四個為基點分別連線，并連接單元邊線的中點與高點，完成上層裝飾面板的8個分平面；
　　2.2.2以各個平面為工作平面偏移出膠縫，在對膠縫建模的過程中需要注意的是您需要變換八次坐標以定義不同的工作平面，在三維空間里，雖然其視角是立體的，但我們的操作仍然是在一個二維平面完成，在此單元中8個面是互成角度的平面，因此膠縫的偏移需要定義各自的工作平面；
　　3.半透光部分建模
　　半透光部分分上層裝飾鋁板層、中間鋁板防水層、吊頂裝飾鋁板層分格為4mx4m，上層裝飾層和吊頂裝飾層中間開大、中、小三種空洞，每大分格再分成8個小分格，中間層由鋁板和玻璃組成防水層，玻璃具有采光作用，構(gòu)造為點駁接。對于這部分的建模難點和重點是面層裝飾板和吊頂裝飾板中洞口的建模以及玻璃拉索支撐點和中心筒的建模，這里建模大量運用到了面面相交，面線相交的實體建模，對于復(fù)雜模型的建模采用實體編輯功能是非常方便和直觀的。
　　3.1上層裝飾曲面建模中頂點的確定與不透光部分的建模方法相同，其難點在于中間空洞邊界的確定，這需要借助中防水層的模型加以關(guān)聯(lián)。
　　3.2中間防水層建模與分析：中間防水層的組成由玻璃和鋁板膠縫打膠組成防水系統(tǒng)，同一單元的防水層在同一平面，而相鄰單元之間的防水層是錯開的，交錯點在接近各臨邊中點的位置。
　　3.2.1仍然以上層曲面單元的四個角點做為基礎(chǔ)點建立曲面，將坐標定義到此曲面，此時的坐標面為四個角點的中間平面， 經(jīng)驗證該平面到四點的距離絕對值是相等的，
　　3.2.2將坐標圓點沿法線向下偏移270mm，得到中間防水層面；
　　3.2.3以坐標圓點為圓心作一大圓面，將單元邊界
　　線投影到該平面， 建立中間層投影線。
　　3.2.4以建立的投影線為母線向內(nèi)側(cè)偏移(大洞500mm，中洞750mm，小洞1000mm)得到玻璃邊界線并倒圓角半徑R=700mm，此為洞口的內(nèi)邊界線；
　　3.2.5以中間層投影線為母線偏移出玻璃和鋁板相鄰的分格線；
　　防水層建模效果圖
　　3.2.6以相鄰單元防水鋁板的內(nèi)角點建立中間平面，將面層鋁板分格線（單元分割線）線影到此面，以投影線作出相應(yīng)的中間平面的法面，鋁板面與法面的交線為鋁板轉(zhuǎn)角線，法面與法面的交線為折邊相交線，其高度以相鄰四個單元交匯處的鋁板面較低者下折25mm，其余折邊折致與此等高處；
　　3.3吊頂裝飾層建模與分析：在確立了面層裝飾板和中間防水層的模型后，吊頂層的建模不能隨意單獨進行，它必須依據(jù)前面兩層模型的位置關(guān)系對其限制，為達到上中下連貫一致，建模時須依據(jù)前面的模型進行：
　　3.3.1以面層鋁板面為基礎(chǔ)面，向內(nèi)側(cè)偏移出吊頂曲面的原始面；
　　3.3.2以玻璃面為工作平面，將拉索投影致吊頂曲面，得到交點作為吊頂曲面的頂點，并用主體鋼結(jié)構(gòu)實體內(nèi)側(cè)面截斷投影線；
　　3.3.3連線頂點與鋼結(jié)構(gòu)實體內(nèi)側(cè)的交點及投影線
　　截斷點，構(gòu)成吊頂?shù)?個面，在各自平面內(nèi)偏移出膠縫；
　　3.4中心筒的建模與分析：中心筒是連接上層與吊頂層的中間部分，下部與吊頂層連接構(gòu)成整體，上部與面層裝飾板連接構(gòu)成整體，形成一個桶狀空心體，其建模與中間層和上下層緊密相連。
　　3.4.1將玻璃面定位工作平面，以洞口的內(nèi)邊界線為母線分別向面層鋁板的8個面和吊頂鋁板的8個面投影，得到相應(yīng)的面層裝飾面的洞口內(nèi)邊界線盒吊頂層裝飾面的洞口內(nèi)邊界線。
　　3.4.2工作平面不變將上層面的洞口內(nèi)邊界線線下拉伸170mm的距離，同時將吊頂層洞口內(nèi)邊界線向上拉伸至距玻璃面150mm的位置；
　　中心筒建模效果圖
　　3.5確定拉索的位置：在整個半透光的體系中，多個單元玻璃的承重是通過交叉的兩根拉索體系來承受的，因此尋找拉索既能穿過不同單元又能保證拉索在駁接處的距離相近的點是建模的難點，整個拉索體系采用堅朗公司的產(chǎn)品，在建模過程中我們發(fā)現(xiàn)要想保證拉索能連接多個單元格，則兩個交錯的拉索夾角并非垂直并且其在各單元的駁接處兩根拉索的垂直距離是不一致的，而市場上無現(xiàn)成的產(chǎn)品，后與堅朗公司技術(shù)人員溝通后，由他們?yōu)樵摴こ虒ｉT設(shè)計了一套拉索配件系統(tǒng)，從而解決了實際困難。
　　3.5.1以玻璃面為工作平面，分別向下復(fù)制玻璃面至80mm和120mm的位置。
　　3.5.2分別作出80mm和120mm平面的交線，以防水層中間平面的法面與交線的交點作為相鄰單元拉索的轉(zhuǎn)接點，該點位置接近相鄰單元邊線的中點。
　　4.總結(jié)
　　此工程建模較為復(fù)雜，涉及到諸多面面相交，面線相交，其三層幕墻結(jié)構(gòu)更是涉及到諸多相關(guān)尺寸，在考慮了施工方案的可行性、工藝難度及加工周期的影響下，建模初期我們對建模方法進行了不斷優(yōu)化，總結(jié)出了一套較為理想的建模方案，為隨后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。
　　
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