BIM軟件Benley助力世界最高摩天輪的三維設(shè)計

Arup整合Bentley解決方案與第三方軟件，引領(lǐng)世界最高摩天輪的結(jié)構(gòu)工程設(shè)計觀景摩天輪在拉斯維加斯落成高168米的觀景摩天輪“豪客摩天輪”是內(nèi)華達(dá)州拉斯維加斯購物休閑娛樂區(qū)的新地標(biāo)。豪客摩天輪擁有28個球形艙，通過環(huán)形輪圈支撐，可容納1120人，乘坐此摩天輪能讓您獲得身臨其境的聲光影體驗，同時欣賞到目不暇接的城市美景。Arup在CaesarsEntertainmentCorporation委任的項目團(tuán)隊中擔(dān)任紀(jì)錄工程單位，負(fù)責(zé)開發(fā)5.5億美元的區(qū)域。該公司曾執(zhí)行凱撒皇宮酒店對面的摩天輪結(jié)構(gòu)工程、巖土技術(shù)工程、機(jī)械工程、電氣工程等工作并提供了相關(guān)的聲學(xué)和消防安全咨詢服務(wù)。BentleyStructuralModeler是團(tuán)隊使用的主要建筑信息模型(BIM)軟件，能夠完美集成其他應(yīng)用程序，在項目的三維協(xié)調(diào)和交付過程中發(fā)揮著重要作用。不負(fù)厚望豪客摩天輪于2014年3月對外開放，滿足了客戶目標(biāo)，即超越倫敦眼和新加坡摩天觀景輪，成為世界上最高的觀景摩天輪。該摩天輪直徑為161米，設(shè)計壽命為50年，最多可旋轉(zhuǎn)65萬次。它采取抗疲勞結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠承受28個座艙旋轉(zhuǎn)時相關(guān)軸承、鋼結(jié)構(gòu)、纜索和配件上的集中應(yīng)力。每個座艙重4.4萬磅，外加持續(xù)30分鐘的乘坐負(fù)荷。若讓乘客在座艙內(nèi)獲得盡量開闊的視野，則必須盡力減少視野范圍內(nèi)的輪圈組件和可見支撐結(jié)構(gòu)。因此，摩天輪由張緊輻條和一個保持壓縮狀態(tài)的獨特單圈構(gòu)成。通過大量的詳細(xì)應(yīng)力分析，優(yōu)化了電力、通訊、照明和安全所需的輪圈附件。在施工圖制作前，先在BentleyStructuralModeler中對所有組件和支架建立了模型?，F(xiàn)場狹窄的占用空間也給設(shè)計團(tuán)隊帶來了很多難題。豪客摩天輪坐落于毗鄰單軌鐵路的馬路上方，因此，支撐腿的可用位置非常有限。經(jīng)過深入的設(shè)計研究后，Arup確定出的最佳方案是：使用四條直徑為2.8米的斜撐腿并結(jié)合一個橫跨馬路的橫向聯(lián)桿來支撐輪轂。支撐腿采用斜向設(shè)計，既可以提供足夠的寬度，使摩天輪的纜索作為高效的側(cè)向系統(tǒng)，同時還可使結(jié)構(gòu)的占用空間最小化。項目中進(jìn)行了風(fēng)洞試驗，以預(yù)測風(fēng)致振動和阻尼的要求。因此，支撐腿總共含有13個調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，以捕捉可能會對乘客乘坐體驗產(chǎn)生負(fù)面影響的振動。摩天輪轉(zhuǎn)動時，乘客會體驗到一種漂浮感。球形艙展現(xiàn)了醒目的建筑設(shè)計，同時還提供了寬敞的內(nèi)部空間和一覽無余的視野。座艙同時也帶來了氣候控制難題，即防止沙漠溫度和日照輻射產(chǎn)生熱箱環(huán)境。Arup工程師優(yōu)化了座艙的空調(diào)和玻璃裝配設(shè)計，為球形面板安裝雙層玻璃，以限制空調(diào)系統(tǒng)的電力需求。

圖：Arup公司-拉斯維加斯HighRoller摩天輪項目圖。創(chuàng)建一體化且可以共享的幾何幾何模型促進(jìn)了各專業(yè)和各公司之間的協(xié)同工作。選擇合適工具Arup通過使用一系列軟件包并針對具體目的選擇應(yīng)用程序，將這些設(shè)計難題一一克服。在早期設(shè)計階段，選用McNeel的Rhinoceros自由曲面建模軟件進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地概念建模。在簡化梁單元模型的早期分析中選用Oasys（Arup旗下的軟件公司）開發(fā)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析軟件包GSASuite。在需要較復(fù)雜的

BIM

應(yīng)用程序時，Arup選擇使用Bentley的StructuralModeler。隨著項目的推進(jìn)，Arup也逐步開始應(yīng)用其他程序。在概念階段，由于摩天輪的幾何結(jié)構(gòu)更加清晰，Arup使用GenerativeComponents創(chuàng)建了一個參數(shù)模型。GenerativeComponents是Bentley開發(fā)的關(guān)聯(lián)參數(shù)建模系統(tǒng)，可實現(xiàn)設(shè)計過程的自動化并加速設(shè)計迭代。參數(shù)模型幫助設(shè)定摩天輪幾何的所有變量和尋找能夠驅(qū)動設(shè)計的尺寸。然后將摩天輪幾何輸出至GSASuite以進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。分析表明，摩天輪的各個部分在正常運轉(zhuǎn)過程中會經(jīng)受應(yīng)力波動。這些斷裂臨界組件包括輪圈，在6點鐘方位的應(yīng)力最大，在12點鐘方位的應(yīng)力最小。Arup使用LivermoreSoftwareTechnologyCorporation開發(fā)的通用有限元分析程序LS-DYNA創(chuàng)建了詳細(xì)的有限元模型，以確定在每一輪旋轉(zhuǎn)完成時應(yīng)力的范圍和位置。軟件應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)互用性在精確計算疲勞應(yīng)力過程中起著決定性作用。例如，詳細(xì)輪圈模型中包括每個螺釘、管道附件、燈具、出入艙口等。在Rhinoceros中創(chuàng)建輪圈模型，傳輸至StructuralModeler以進(jìn)行設(shè)計，導(dǎo)入至AltairHyperMesh（一種高性能有限元預(yù)處理器），最后在LS-DYNA中進(jìn)行分析。此過程顯示出需減小應(yīng)力的各個熱點；然后重復(fù)此過程。協(xié)調(diào)三維設(shè)計侄Struct脹uralM五odeler算限用來將所有皂其他第三滾方產(chǎn)品的輸出孟結(jié)果合并為一都個全局協(xié)調(diào)模制型。即使是撫采用達(dá)博索系統(tǒng)的瘡照SolidW腎orks槳遍產(chǎn)品創(chuàng)建用于紗驅(qū)動系統(tǒng)的復(fù)否雜制造模型，性也可以通過褲喉Paraso籠lid種贈導(dǎo)入功能順利怪地導(dǎo)入。整體瘡項目協(xié)調(diào)模型義從絕Bentl撇ey箏軟件中導(dǎo)出績至歐特葡克節(jié)脅Navisw巡orks勻菠項目評審軟件謊。撥通過定期更新竊艇Navisw臘orks句啊模型、便于各煤設(shè)計方使用，每Arup課得以與負(fù)責(zé)設(shè)高計其他項目組姓件的各個團(tuán)隊抬更加有效的互鴉動。完全集成氏共享的幾何模贏型促進(jìn)了各專我業(yè)和公司之間加的協(xié)調(diào)。因此死，能夠在設(shè)計板過程中及早發(fā)甚現(xiàn)尺寸沖突，屋并在制造之前個及時解決，為除客戶節(jié)省了時餅間和金錢。對擺鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺誠寸進(jìn)行現(xiàn)場檢攝查時，工程師掙在袖Apple鍛愈iPad泊獎上使用了逼Navig政atorM贊obile?為（潔Bentle恒y否為三維模型和澤文件導(dǎo)航開發(fā)激的應(yīng)用），省淡去了紙質(zhì)圖紙麥。鏡Arup巾依靠漲Bentl灰ey蚊的爺黨AECOsi地m掉Build川ingDe梢signer牙拍來記錄項目。吵AECOsi退m泡Build私ingDe釘signer糖池是一種坦建筑信息模型備

(BIM)辮蜓應(yīng)用程序，使誠多專業(yè)團(tuán)隊能鬧夠?qū)θ我獯笮×弧⑿螤詈蛷?fù)雜德程度的建筑進(jìn)織行設(shè)計、分析竟、建造、記錄浪和可視化。通蓬過動態(tài)查看工洗具創(chuàng)建摩天缺輪每個布組件的視圖。激這樣便推動了曬快速工作流，衡使洲Arup行得以滿足此挑魂戰(zhàn)性項目緊張承的期限。經(jīng)久耐用誘Struct筍uralM株odeler拌迎是豪客摩天輪沸采用的主要狗BIM要應(yīng)用程序，它房提供的精確度燃符合建造復(fù)雜當(dāng)異型結(jié)構(gòu)的要序求。蛛Arup減高級圖BIM勁技術(shù)人員為Steph兼en向Corney侵沒解釋道：裝“終三維建模對于字融合所有定制停組件至關(guān)重要冶。池Bentle朗y它產(chǎn)品與其他軟熄件的集成也促架進(jìn)了項目團(tuán)隊豐成員之間的協(xié)法作。能夠?qū)胩莺蛯?dǎo)出設(shè)計過雀程中其他相關(guān)辣顧問的各種文然件格式，這一豪點在項目的三糖維協(xié)調(diào)和交付載過程中非常重喇要。幕”撿