Astana Expo 2017-Kazakhstan Pavilion结构优化

只是记录过程。往后看一切都不太明朗，但也许完成后回头看能发现些什么。

某展览馆结构优化

【2014.09.26】

接到任务和资料文件，包括说明文档+结构图纸+构件截面表，目的是进行结构优化，减小用钢量。建筑设计来自美国芝加哥的AS+GG公司，整体形状是钢结构框架支承圆球形网壳，造型还是很酷炫的。

Chicago-based Adrian Smith + Gordon Gill Architecture (AS+GG) has been announced as winner of a major design competition for World EXPO-2017 in Astana, Kazakhstan. Selected from 105 entrants, which included the likes of Coop Himmelb(l)au, Zaha Hadid Architects and UNStudio, AS+GG’s 173.4 hectare proposal plans to build on the Expo’s theme “Future Energy” by becoming the “first Third Industrial Revolution city.”

AS+GG Wins Competition for Astana World EXPO 2017

© Adrian Smith + Gordon Gill Architecture

【2014.09.27】

发现给的资料中有个.3dm文件，经查询发现是Rhinoceros犀牛软件的项目文件，非常开心，因为犀牛软件是个强大的三维建模软件，有了这个文件说明结构的几何信息都有了。今天主要就是折腾犀牛软件，希望能够将Rhinoceros文件转换成Midas文件，通过dxf格式进行转换。

好在之前接触过一点犀牛软件，于是很开心安装了Rhinoceros 4.0 SR6，安装好之后打开模型，终于见到了完整的结构，能够产生形象的认识了。不过在进行转换时立刻就遇到了问题，发现另存为根本无法保存为除了.3dm之外的其他格式，导出功能也无法导出其他格式。百度之后发现多数人都是可以导出的，还发现犀牛已经出了5.0版本了。于是卸载旧版，安装新版Rhinoceros 5.0 SR5（试用版有效期只有30天），终于可以另存为dxf\sat\igs等格式了。不过，导出结果还未知。

 框架顶个球-Rhino模型

【2014.09.28】

今天尝试各种方法进行模型转换。希望从Rhinoceros文件导到Midas里，中间也尝试了Abaqus软件。

（1）.3dm->.dwg->.dxf，失败。因为导出到dwg格式用AutoCAD打开时，模型显示为线框模式，即一根矩形截面的柱显示为四条线，这样就没法导到Midas里用梁单元建模了。

（2）.3dm->.sat->.cae，失败。sat文件可以导入到Abaqus里面，不过sat文件好像只能保存实体单元信息，由于该展览馆模型体量较大，导致在导入Abaqus时崩溃了。

（3）.3dm->.igs->.cae，有益尝试。igs文件也可以导入到Abaqus里面，虽然igs文件只能存储杆件单元和壳单元信息，不过对于结构计算来说精度足够了。模型导入后在Abaqus中显示良好，梁、柱、管均为壳单元，拉索为杆单元。问题是导入的模型是一整个part，形状太怪以致无法划分网格，而且用壳单元来计算这么大个结构也不可行。

（4）.3dm->.dxf->.mgb，没那么容易。从犀牛直接导出dxf然后直接导入Midas的话，依然是线框模型，看得眼花缭乱。不过在从犀牛导出dxf格式时有很多选项，不知道能不能有导出轴线的选项。如果实在不行，只能在线框模型的基础上自己画出轴线，然后再导入Midas了。明天继续。

【2014.09.29-09.30】

发现找轴线也不太好找：对于壳单元组成的梁柱构件，需要先找出上下截面的中心，方法是先画两条对角线，然后找交点，上下连接。对于正交的直杆这个方法还是可行的，但是遇到带转折的杆件或者多根杆件相交于一点，那找起中心点来眼花缭乱。比如下图。还有就是，Rhino的模型虽然相对精确，但是误差还是有的，所以经常有中心线交不到一点的，这样导到计算软件中肯定会出问题。

所以，还是老老实实找坐标，纯手工建模。不过考虑到结构是双轴对称的，所以工作量也没有那么吓人。既然选好了方法，就不要纠结了，比方法更重要的是做下去。既然选择了远方，便只顾风雨兼程。

【2014.10.01-10.05】

建模-建模-建模。看到模型从无到有还是一件挺有成就感的事情，就是感觉时间过得太快，可能是假期的缘故。比较纠结的是给的图纸不是很清晰，所以有些数据看起来很吃力或者得从Rhino模型上测量，或者根本就无法辨认。不管怎样，还是先把模型建起来，细节问题再慢慢完善。

楼板的边梁是曲线，曲线的控制点定位根本无法得知，所以就采用了估计的方法取了个大概值。曲线的形状就采用直线模拟了，虽然不太美观，但是应该对计算影响不大。由于存在形状怪异的边梁，因而产生了形状怪异的楼板，这导致在施加楼面荷载时无法直接分配。解决的方法是通过添加虚梁的形式将楼板分割为规则三角形或四边形，该方法之前也听说过，自己还是第一次用，感觉还是很有效的。

风荷载的添加采用的是节点荷载的形式。风荷载的数值大小偏保守地统一选取为迎风面最大面积的网格进行计算，用风压标准值乘以该网格面积然后平分到节点上。初步建成的模型如下所示，有点像香炉。进行初步计算后，结果暂时还不太理想。

让我烧个香-Midas模型 

【2014.10.06-10.10】

甲方到Astana出差，刘老师根据初步模型给他们准备了汇报ppt，待回复意见进行下一步工作。

【2014.10.11-2014.10.12】

传来消息说汇报的效果不错，甲方很高兴。顺便提了一些问题给他们，最主要的诉求是希望能提供清晰版的图纸，这样才好接下来的细化分析工作。

【20141108】

搁置一个月，继续开工。甲方又发来了新资料，结果模型还是原来的模型，图纸还是原来的图纸，只有一个荷载规范算新的，但是原来的图纸里已经给了荷载值了。所以基本上没有新信息获得。我只好继续按照原来的模型继续细化，原先的截面尺寸先不管了，反正是要优化，最终的截面是要由我们定出来。

之前建模时没有考虑的顶部各种空间曲线构件，现在也要考虑进去。

完整的Midas模型

恒活荷载组合下应力分布

由于项目中断，故不再继续深入分析。但这个过程，对于自己的建模水平提高还是有帮助的，以后遇到复杂空间结构设计计算也能心中有底。