NewTecnic的工程师

使用多物理模拟来了解环境、几何和结构变量之间的相互作用,确保创新的建筑立面既美观又可

建造

模拟软件已成为NewTecnic立面设计工作的关键工具,其中包括澳大利亚墨尔本的联邦广场,以及最近阿塞拜疆巴库的盖达尔·阿利耶夫文化中心。

定制是这些标志性建筑项目的标准,每一个项目都需要超越概念设计的思考。建筑师提供了一种艺术观点,也许还提供了建筑的表面模型。在设计阶段,工程师们逐层构建立面,确保设计保持其创造性,同时也确保其结构完整性。

“我们工作的一个关键方面是描述我们设计的立面系统的物理行为,” NewTecnic的研发主管Carmelo Galante解释道。

从允许优化遮阳设计以减少冷负荷并最大限度地提高视觉舒适度的日光研究,到固定用于雨屏覆层的支架影响绝缘的完整性,有许多挑战可以在模拟的帮助下解决。

“
带固定支架的雨屏系统的
突出显示视图。

NewTecnic将COMSOL Multiphysics用于其立面设计和分析工作。它被用来研究三维热桥效应——高导电材料穿透绝缘的方式——对总能量的影响。评估组件的最高温度,并建议最合适的产品或材料。我可以在方案设计阶段评估建筑结构上的覆层压力,并研究同时存在机械通风和自然通风的更复杂的立面。“我可以评估不同的设计配置将如何影响幕墙系统的湿热性能,”加兰特先生说。

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“模拟结果显示了穿过支架的截面的等温线和温度分布(单位:℃)。

Mr Galante从Autodesk、AutoCAD和Rhino导入复杂的几何图形。Autodesk Revit在NewTecnic中的使用越来越多,包括一个新的附加组件,允许用户将COMSOL模拟与Revit环境进行交互。Galante还将模拟与参数化设计工具结合使用例如编程语言Grasshopper,用于通过生成算法构建和分析复杂的几何图形。

目前

的一个项目涉及为一栋高层私人建筑设计立面系统,该建筑由一系列长度为10米至80米、高度可达30米的自支撑混凝土外壳组成。

混凝土外壳覆盖有由陶瓷板制成的雨幕立面系统,陶瓷板是双重弯曲的,以精确复制建筑物的几何形状。每个面板的角落处由不锈钢制成的可调节固定支架支撑。支架通过四个后钻孔锚具连接到混凝土结构上。由于支架穿透隔热层,并且具有比混凝土结构高得多的热导率,因此它们会在立面围护结构中形成热桥,从而显著降低其热性能。

通过进行简化的2D模拟STUdy,工程师们能够看到支架产生的热桥效应如何影响立面的温度分布。模拟的结果被输入到Grasshopper脚本中,以评估三个感兴趣的区域:受一个括号影响的区域,受两个或多个括号影响的区域,以及完全不受影响的区域。

其中一个壳的
模型,突出显示了受一个托架、两个黄铜影响的区域或不受任何括号的影响。
然后,

工程师们能够为系统准备一个精确的几何图形,包括构建的所有组件。加兰特表示:“能够将两种工具结合起来是一种真正的优势。”Grasshopper使我能够在非常大的范围内研究几何结构——整个建筑的几何结构——然后我带着这些信息回到模拟软件,并创建一个详细的3D模型来捕捉系统的真实物理特性特姆.

使用这种方法,工程师可以进行3D分析,以研究支架和周围建筑中的热桥效应,并计算立面的整体传热系数(U值)。

“使用多物理模拟使我能够更好地了解真实情况,”加兰特先生解释道。我可以将流体流动与通过传导、对流和辐射的热传递结合起来,这意味着我可以彻底地评估不同的物理效应,并确认不同结构和材料的性能。

响应设计变更

NewTecnic的工程师必须对不断变化的设计做出响应,并且需要能够验证任何设计更新。“模拟使我们能够做到这一点,”加兰特说。我们可以准确地证明设计变更会产生什么影响,例如,它是否与能源效率、结构性能、腐蚀或生命周期有关组件的.

对于NewTecnic主管安德鲁·沃茨(Andrew Watts)来说,这一切都是为了回答诸如“为了让其他东西工作而改变它是否值得?”或者“如果我们必须改变它,我们需要改变多少?”他评论道:"通过模拟,我们可以摆脱研究只执行一种功能的单个组件的传统建筑哲学,而是可以从多功能组件的角度来思考。以及整个建筑的。

模拟用于对建筑物的每个组成部分进行分析,并将这些结果与图纸完全整合,以便预算估算既清晰又全面。NewTecnic副总监法比奥·米科利(Fabio Micoli)指出了向客户提供实时反馈的价值。

模拟通过允许承包商准确地看到他们需要建造什么,从而减少应急预算的需要或未解决的设计问题的时间,从而最大限度地降低施工成本。D允许施工团队集中精力满足项目期限。

持续改进

加兰特表示:

“我们使用的数字工具,如模拟软件,使我们能够探索新的可能性,并改进我们的设计流程。”他可以看到在组织中扩展模拟使用的潜力,包括使用新的应用程序生成器,这是COMSOL Multiphysics版本5.0的一部分。

正如米科利所指出的,例如,我们可以增强通过创建一个应用程序与客户沟通,该应用程序允许架构师修改不同的参数,并在不了解底层多物理模拟细节的情况下,准确了解更改将如何影响他们的设计。

通过模拟,可以更好地理解建筑性能,确保创新的建筑设计展现其最好的一面。

■newtecnic.com■Comsol.com

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