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Trimble的Stuart Campbell解释说,

参数化设计可以为结构工程师提供许多好处,从重复任务的自动化和更轻松地处理最后一分钟的设计更改,到它为创建复杂的几何图形提供的机会。

中生成复杂的梁和玻璃

参数化设计,或数据驱动设计,可能更多地与建筑学科联系在一起。然而,尽管建筑师多年来一直对参数化设计持开放态度并熟悉它,但这并不是说工程师对这个想法完全陌生。而建筑师则利用参数化建模来实现其设计中的几何复杂性。GNS,工程师也许可以通过这种参数或数据驱动的方法实现更广泛和更大的利益——不仅有利于他们的业务及其流程,而且有利于他们为客户提供的服务。

因此,

与其说建筑师是参数化设计和建模领域的主导者,倒不如更准确地说,虽然两个学科都熟悉该方法,但工程师越来越多地开始探索和进一步开发在这样一个数据驱动和参数化的工作方式可以交付。参数化设计也不是只为主要的标志性建筑项目保留;相反,它正在整个工程部门广泛使用,用于日常开发和特殊开发。

自动化

虽然每个建筑项目都是不同的,没有两个建筑物是相同的,但所涉及的过程,特别是从结构工程的角度来看,往往是相同的。因此,很适合自动化流程。

为了证明,任何建筑物,无论其功能如何,其设计往往是重复的,具有大量相同的钢构件,如梁、柱或板。

从建模的角度来看,这些相同的组件中的每一个都必须单独添加到模型中,这不仅是巨大的重复,而且还需要相当长的时间。然而,实际上来说,如果手动和重复的任务和计算可以自动化,能够在项目的其他地方更有效地投入的时间和资源将是巨大的。

虽然现有的CAD工具(如Tekla Structures)可能已经具有一些参数化和自动化功能的元素,但参数化设计可以将此功能提升到一个新的水平。

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考虑一系列钢柱,每个ID在形式上是相同的,并且要求彼此之间有一定的距离。使用参数化设计工具(如Grasshopper),您只需输入所需的参数(包括X轴值),就会自动生成多个相同的列,作为相应模型中的输出,并根据编写的脚本进行分隔。然而,自动化的价值可能在结构分析过程中感受最深。作为工程师,大多数将花费时间审查分析数据,无论是验证建筑物是否满足规定的一组结构要求,还是确定提供最佳结构设计的一组变量。事实上,随着客户对大规模材料成本和碳足迹方面最有效的建筑设计的要求越来越高,工程师们面临着越来越大的压力来满足这些要求。在手动工作流程中,确定最有效的设计是很正常的这是一个非常耗时的过程,工程团队必须手动更改每个变量,运行分析,记录结果,然后重复不确定的次数。然而,通过将参数化设计合并到您的工作流程中,此过程将发生转变。

例如,在最近的一个项目中,工程团队使用Tekla Structural Designer的Grasshopper和Rhino Live-Link来分析建议的桁架系统中的挠度。通过蚱蜢扫描PT,团队能够快速运行各种设计迭代。然后,软件列出了每一个的挠度结果,并自动突出显示了导致最有效设计的一组变量-在这种情况下,最小钢材重量和最小挠度之间的最佳平衡。

蚱蜢和犀牛驱动复杂混凝土独木舟的生成Tekla结构
中的Py
节省

大量时间的参数化和计算设计标志着从手工和重复性工作向更具创造性的工程工作的转变。即使在重复的任务中使用单个自动数学函数也会产生显著的效果,使您能够花费更多的时间为客户提供项目的增值服务。

几何形状复杂的设计

这种创造性工程的想法是另一个令人兴奋的好处。参数化设计。正如自动化所节省的时间和资源可以用于提高建筑成本或碳效率一样,同样的时间和资源也可以从一开始就投入到创造更复杂的几何和美学形式上。如果使用得当,参数化建模可以是一种允许计算机软件为结构复杂的钢架建筑创建几何图形的方法,这将是一个令人难以置信的挑战——如果不是IMPOSsible–手动建模和分析。

参数化设计

不仅可以让工程师有更多的时间发挥创造力,突破结构设计的界限,还可以让原本具有挑战性的结构(如复杂的建筑立面)以更快的速度进行建模。

智利的

圣地亚哥国际机场只是一个例子。工程团队花了六个月的时间为第一航站楼手动设计拱腹和新的曲线屋顶系统。Tekla结构中的E.对于第二航站楼,Grasshopper Live Link与Rhino和Tekla结构结合使用,拱腹和屋顶系统仅在一周内完成建模,节省了

大量时间
“
Grasshopper-Tekla实时链接有助于大幅减少制作拱腹和曲线袋鼠模型所需的时间智利
圣地亚哥国际机场的FING系统

土木工程,如公路和铁路桥梁和隧道的建设,是参数化设计特别有益的另一个领域,通常具有挑战性和结构复杂性。

设计巴黎地铁11号线延长线时,由于轨道的可变性和TIG涉及HT公差,很明显,手动插入所有元件将是一个耗时的过程。因此,通过使用Tekla Structures和Grasshopper之间的实时链接,开发了一个定制的Grasshopper文件,以便自动放置元素,使其相对于铁路轨道正确对齐。Grasshopper文件包括一个坐标变换,它允许Tekla中的结构元素接近模型的原点,以及G给出每个建模元素的地理参考坐标。通过这样做,BIM建模人员和负责跟踪元件安装点的测量员之间能够密切合作。

最后一刻的设计变更

对于任何建筑项目来说,最后一分钟的设计变更都

是一个常见的挑战,对于结构工程师来说,要解决这个问题非常耗时。以及涉及高度重复,特别是在更复杂的BIM模型上S.顾名思义,此类请求通常发生在设计阶段的末尾,此时模型、图纸和时间表几乎已完成,并包含大量信息丰富的数据。因此,虽然更改最初可能只针对一个结构组件,但可能会对所有连接的组件产生显著的连锁效应,从而解决更改并确保更新后的模型在长期和内部都是可构造的。凯特进程。通过参数化设计,建筑物或结构已经以连接的方式建模。所有参数(输入和输出)都是相互连接的,并且保持数据关系,这意味着如果您必须更改单个参数,所有关联的组件都会根据新输入的数据自动调整。

蚱蜢和犀牛生活集成设计和分析软件Tekla Structural Designer
的NK

如前所述,在许多方面,一些3D建模软件,如Tekla Structures,已经具有固有的参数化功能,其核心是连续数据传输链路。例如,如果您修改了Tekla结构模型中的某些内容,则关联的明细表和二维图形也会自动更新。通过将参数化工具(如Grasshopper)合并到在工作流中,您实际上是在此数据链的开头添加了一个新链接,使数据能够在整个设计过程(从模型到图形)中有效传输并保持连接。

整合

这种集成过程的思想是参数化设计的核心。不仅在参数化设计本身的集成方面,而且在参数化工具在结构设计过程中的位置方面,数据从计算机传输。将ER脚本添加到模型中,甚至添加到明细表和图纸中。事实上,它甚至可能超越这一点,在更广泛的项目背景下实现学科之间的更大整合,并通过项目的整体数字工程计划实现更可控的数据流。

建筑师和工程师都

使用参数化建模,参数化建模有可能成为建筑和结构设计背后的驱动力,使数字过程更加可行,并允许设计数据在整个项目中更好地连接。然而,这一理想并不是没有挑战,因为为了最大限度地提高协作参数化设计所能提供的更高水平的集成,从建筑师到工程师乃至整个施工过程都需要相同水平的数据质量和准确性。

未来的工程师

很明显,参数化和数据驱动设计的好处是显著的,自动化传统最终重复的工作流程,使工程师能够将更多的时间和注意力集中在项目的附加值上,无论是在设计优化还是结构的几何复杂性方面。尽管如此,值得注意的是,这种技术进步无法取代工程师本身。在BIM和更广泛的建筑行业中,人们往往担心,随着技术的发展,传统技能将变得无效。而不是仅仅依靠技术。

然而,与这一观点相反的是,尽管我们现代的计算机和软件脚本很先进,但它们在孤立的情况下毫无价值。参数化设计的成功合并比简单地运行脚本并让计算机生成自己的输出更复杂,没有边界或控制。为了正确和成功地使用参数化设计工具,经验丰富的工程师的知识和专业技能是必不可少的。在上方然后你可以控制并理解你输入的所需参数,你分析的变量,并验证脚本的输出。

最近,这种对计算设计的日益关注导致新的毕业生进入工程行业,他们现在拥有更多的计算编程技能。这些新技能、技术和软件代表着BIM和工程行业向前迈出了令人兴奋的一步,并且在使用时。事实上,它可以进一步扩展和增加——而不是取代——工程师的知识,也许就像多年前计算器的引入一样。

■tekla.com/

UK

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