1  索膜結(jié)構(gòu)找形

索膜結(jié)構(gòu)是20世紀(jì)發(fā)展起來的一種新型大跨度空間結(jié)構(gòu)形式。它通過施加預(yù)應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)具有一定的剛度以承受各種荷載作用。本人在“基于BIM技術(shù)的預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)全過程施工控制"一文中所述的盤錦體育場便是典型的大跨度柔性索膜結(jié)構(gòu)在索膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，找形分析是最至關(guān)重要的一個(gè)步驟，其目的是確定結(jié)構(gòu)的初始幾何形狀及應(yīng)力分布狀態(tài)。通過找形要滿足“功能, 美學(xué), 結(jié)構(gòu)”三大要求。對找形而言，功能和美學(xué)的要求可具體化為形狀符合建筑外觀要求，而結(jié)構(gòu)要求則可細(xì)分為三方面，一是強(qiáng)度方面――避免出現(xiàn)應(yīng)力集中；二是剛度方面――避免出現(xiàn)較大的變形; 三是穩(wěn)定方面：靜力穩(wěn)定――避免在雨或雪的作用下出現(xiàn)失穩(wěn)，動力穩(wěn)定――避免出現(xiàn)氣彈失穩(wěn)。

2   基于BIM的索膜結(jié)構(gòu)找形流程進(jìn)行參數(shù)化輔助BIM建模的具體過程如下（流程圖見圖2）：

1）基于大型有限元軟件ANSYS編制APDL語言，初步建立索膜結(jié)構(gòu)雛形，導(dǎo)出找形后的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)及單元節(jié)點(diǎn)號；

2）編制數(shù)據(jù)接口程序，經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)插入RhinoScript腳本中，在Rhino中直接生成參數(shù)化三維模型；

3）然后導(dǎo)出到BIM軟件中進(jìn)行結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)；

4）將深化設(shè)計(jì)后的模型再次通過數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入到Ansys中進(jìn)行索膜結(jié)構(gòu)荷載態(tài)下的二次找形設(shè)計(jì)分析；

5）將ANSYS分析結(jié)果導(dǎo)出到BIM軟件中建模，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)分析等。3   找形分析結(jié)果

將找完形的Rhino模型導(dǎo)入Revit進(jìn)行BIM模型搭建。在Revit中進(jìn)行深化設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)可以以.SAT格式導(dǎo)出到ANSYS里面進(jìn)行二次分析，再通過RhinoScript腳本進(jìn)行參數(shù)化建模，最后導(dǎo)入Revit出節(jié)點(diǎn)詳圖。進(jìn)行參數(shù)化建模的BIM模型在索膜結(jié)構(gòu)的找形設(shè)計(jì)中，形狀和預(yù)應(yīng)力決定剛度，形狀確定之后，荷載態(tài)的分析主要是校核在各種荷載組合下膜面的應(yīng)力是否超過設(shè)計(jì)應(yīng)力，是否有褶皺出現(xiàn)，變形是否在許可范圍內(nèi)等等。如不滿足，還要通過修改邊界條件及預(yù)應(yīng)力的方法來修正形狀。 作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一，利用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)索膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高度參數(shù)化和精確性。體育場索膜結(jié)構(gòu)為例，盤錦體育場屬于超大跨度空間張拉索膜結(jié)構(gòu)工程，見下圖。通過參數(shù)化輔助設(shè)計(jì)，具備高度的參數(shù)化特性，再結(jié)合BIM技術(shù)的直觀、動態(tài)和信息化特性，可以大大提高設(shè)計(jì)效率，節(jié)約時(shí)間。