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使用 Oasys GSA 设计和分析贝壳水族馆屋顶
项目概况
贝壳水族馆是越南富国岛最大的国际标准水族馆，是 Vinpearl Land 和 Vinwonder 游乐园的延伸部分。水族馆外形像一只海龟，结构宏伟，拥有一系列生态系统，支持着各种海洋生物。水族馆内有 49 个水箱，包括一个 7 米深的鲨鱼缸、一个 12 米深的巨型水箱和 47 个其他小型水箱。Vingroup JSC 委托 Arup 设计这座独特的建筑，并实现水族馆结构的复杂几何形状。Arup 工程师采用了创新的结构设计方法，并在大跨度钢屋顶的结构分析和设计中使用了各种数字设计工具，包括 Oasys GSA。
团队面临的挑战
贝壳水族馆是越南富国岛最大的国际标准水族馆，是 Vinpearl Land 和 Vinwonder 游乐园的延伸部分。水族馆外形像一只海龟，结构宏伟，拥有一系列生态系统，支持着各种海洋生物。水族馆内有 49 个水箱，包括一个 7 米深的鲨鱼缸、一个 12 米深的巨型水箱和 47 个其他小型水箱。Vingroup JSC 委托 Arup 设计这座独特的建筑，并实现水族馆结构的复杂几何形状。Arup 工程师采用了创新的结构设计方法，并在大跨度钢屋顶的结构分析和设计中使用了各种数字设计工具，包括 Oasys GSA。
GSA模型
客户和建筑师不断完善和优化结构，频繁调整几何形状，因此需要多次反复分析。这意味着需要数字化工作流程，这也是 Arup Vietnam 首次从一开始就采用此类工作流程的项目之一。这给团队带来了陡峭的学习曲线。除了这些技术挑战外，客户还施加了特别紧迫的时间表压力：从概念设计开始到现场安装第一根钢筋，只用了五个月的时间。
如何证明GSA 的价值
Arup 工程师使用 Oasys GSA 快速准确地分析和设计水族馆的钢屋顶，它有助于及时且高效地解决模型问题。该软件是迭代整体设计过程中不可或缺的工具——除了技术能力之外，清晰、用户友好的界面、全面的功能和结果显示图形的灵活性，使设计师能够深入了解结构的行为。
最初的屋顶结构设计基于一系列径向排列的华伦桁架和两个环形环形转换桁架系统，整个框架由悬臂式混凝土柱支撑，这些混凝土柱从下方的楼面伸出。这形成了清晰而有效的负载路径，反映在 GSA 模型中。

作为数字化工作流程的一部分，从概念设计阶段开始，就在建模软件 Rhinoceros 中创建了一个中心模型。在设计的这个阶段，定义屋顶形状、整体形式、屋顶边界以及支撑柱的数量和布局的大多数关键参数都是未知的，因此它们被视为可以随着设计进展而变化的参数。在更详细的层面上，桁架的高度、使用的连接类型和支撑布局也是需要研究的参数。这些参数通过软件插件 Grasshopper 在模型中定义和控制，从而创建了屋顶的参数化模型。
柱子布局的调整
初始几何图形被导出到 GSA，工程师在其中运行分析以确认概念的有效性。然后对屋顶的不同配置进行测试，以找出哪种配置最有效。在这个迭代过程中，借助 GSA 对不同配置进行测试可以快速准确地分析模型，从而可以研究更多选项，并在合理、定量的基础上做出设计决策。
初始模型测试
调查结束时，已测试了大约 20 种不同的屋顶结构配置。对于每种几何配置，GSA 分析模型都会自动更新，以反映中心模型中几何形状和构件布局的变化。

为了将模型从 Grasshopper 导出到 GSA，工程师使用了 Geometry Gym 和 Ovabacus 插件，这些插件是使用 GSA 的 COM API 编写的。Arup 项目经理之一 Kiet Tran 后来表示：

“最近我在 Grasshopper 中尝试了 GH-GSA 插件，我认为它将是我们用于海贝水族馆屋顶的插件的更好替代品，因为它提供了更多功能，而且与其他插件相比速度更快。”

随着设计的进展，工程师发现，通过进一步将基座形状从圆环面合理化为球体，他们可以最大限度地提高模块化的可重复性、制造的简易性并简化包层系统的面板布局。我们发现这种调整对建筑师的原始几何形状影响很小。从 Grasshopper 到 GSA 的数字设计工作流程使调整变得轻松容易。

除了在 GSA 中创建的屋顶模型外，还使用 ETABS 和 SAFE 分析了混凝土建筑。然后，在插件 Ovabacus 的帮助下将混凝土建筑模型导入 GSA，进行全局检查。然后使用 Speckle 和 Rhynamo 将所有几何和结构数据导出到 Revit。

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