4月6日,记者接到一份特别的采访任务:参观2008年北京奥运国家游泳中心“水立方”工程。进入北京市规划展览馆的条件近乎苛刻,需要把所带的东西全部拿出来转移到一个塑料袋中。场馆工作人员对此的解释是场馆中有许多珍贵的设计成果。尽管如此,丝毫没有降低记者来时的兴趣。作为一家IT专业媒体的记者,此次采访的目的自然不只是大众媒体所关心的诸如“什么时间完成”、“如何保证质量”等问题,记者更想探访的是创造了世界上规模最大、构造最复杂、技术综合最全面的工程背后设计的秘密。
很短时间内需要3D模型
“‘水立方’位于奥林匹克公园B区西侧,和国家体育场‘鸟巢’隔马路遥相呼应,建设规模约8万平方米,最引人注意的就是外围形似水泡的ETFE膜(聚四氟乙烯)。ETFE膜是一种透明膜,能为场馆内带来更多的自然光”,北京市规划展览馆的工作人员指着“水立方”的模型向记者介绍,接着他按了一个按钮,“水立方”内部剖面图展现出来。其内部是一个多层楼建筑,对称排列的大看台视野开阔,馆内乳白色的建筑与碧蓝的水池相映成趣。奥运会期间,“水立方”将承担游泳、跳水、花样游泳、水球等比赛任务,奥运会赛后将成为一个多功能的大型水上运动中心,既可举办大型国际赛事,又能为公众提供水上娱乐、运动、休闲、健身等服务。全部比赛场馆和相关设施建设将于2007年下半年达到竣工验收的标准。
随行的Bentley工程软件系统公司(简称Bentley)首席执行官Greg Bentley说,在 Bentley工程软件系统公司提供的MicroStation 和 Bentley Structural 软件的帮助下,Arup 和澳洲悉尼的建筑事务所 PTW以及来自北京和深圳的CSCEC共同合作,击败了其他10家入围者,赢得北京奥运会国家游泳中心这个声名卓著的世界级项目。
项目工程方的设计师介绍,“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。项目竞标分为竞赛和设计两个阶段,在竞赛阶段的主要任务是要开发出一个快捷、方便的方法,以便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。在第二阶段是将最终的地理特征、计算结果和设计等都编写进去,让项目方案更加完整。
骇人的计划书
“水立方”工程设计人员使用 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混合式结构的翼缘,而内部元件则形成网状。建筑结构是3D的维伦第尔式空间框架,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,不留下任何闲置空间。覆盖这个框架的是半透明的ETFE汽泡。
根据“水立方”资深3D技术人员的描述,制作模型和文件的过程就像是一份“骇人的计划书”。“水立方”工程人员创作了3D中线的线框,并将其输出到结构分析程序中进行力学计算。经过分析的模型输出到一个包含有几何和结构元件设计资料的文本文件中。
接下来,设计人员编写一个 MicroStation VBA程序,利用文本文件制作一个完整钢结构的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语言来创作几何形状这种功能非常重要,它提供了从工程和分析模型和3D CAD模型之间的联结”,工程设计人员表示。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工程设计师节省了好几个月原先手动制作3D模型的时间。
提供设计的实体模型是竞赛的一部份。Arup、PTW 以及CSCEC将一份 3D 结构模型储存为光固化立体造型档案,来制作一个快速的原型模型。实体模型是在一个叫做SLA的过程之中制作出来,依照STL文件信息,以激光将液态环氧树脂硬化,用以制作半透明的塑胶。
在Bentle的MicroStation TriForma软件帮助下,设计人员可以在几分钟内制作出结构模型,减少人为错误造成的风险,并且每次改进结构后都能立即将草绘重新建模。
复制成功的Power计划
是什么促成北京游泳中心项目的成功?Arup、PTW 以及CSCEC的工程人员一直在思考这个问题。“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,所以可以全心放在 3D 模型上。” Arup设计人员表示:“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。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,尤其时间又那么紧张。”
“水立方”将在2007年以晶莹剔透的形象出现在世人面前。Greg Bentley说,除了“水立方”,其实,Bentley公司为许多世界级的大型工程项目提供了重要的服务,例如悉尼奥运澳大利亚体育馆、香港赤?角新机场、新加坡表演艺术中心、温布尔顿球场等,为了在中国“复制”更多的成功项目,为中国的基础建设定义新的坐标,Bentley公司目前针对中国市场宣布两项新的计划,一是宣布将亚洲总部设在北京,为中国的基建领域提供建筑业、工厂、地理信息、土木工程四大领域的全套解决方案;二是启动Bentley Power计划,让中国用户可在初期免费注册专业的计算机辅助制图/设计(CADD)软件服务。
Bentley工程软件系统公司首席执行官Greg Bentley对Bentley软件能为“水立方”项目设计出力非常自豪,他期待通过针对中国市场的Power计划为中国客户带来更多经典项目。
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Bentley的Power计划
Power计划通过基于注册服务的模式,来提供MicroStation PowerDraft CADD软件,并为分散于各地的企业提供一条可获得更加全面的解决方案的途径。
PowerDraft的个人版为用户和开发商提供了第一年免费注册MicroStation PowerDraft的服务。此后,每年的服务价格是200元。该软件是完整的中文版软件产品(而非演示版或试用版),可以从Bentley网站www.bentley.com.cn下载,同时也有CD版本。PowerDraft的个人版包括所有的升级服务、电子邮件技术支持以及按照需求而进行的网络在线培训。
企业级的PowerDraft Enterprise专为有大量需求的用户而设计,是一项为企业用户提供的扩展服务。企业将得到完整的技术支持以及打包共享许可、单一企业注册、家庭许可、现场培训以及电子学习培训计划。
因为Bentley提供了全面的基础建设软件,因此个人版PowerDraft用户、企业级PowerDraft用户能够容易地扩展他们的解决方案,以满足整个企业发展的软件需求。
Power计划还为当地软件开发商提供一个可以建立本地应用的平台。通过这个平台和Bentley开发商网络(BDN),开发商可以通过Bentley在该地区的成功而获得丰厚回报。(n101)