制造奥运“鸟巢”的钢结构软件

为了迎接2008北京奥运会，我国在北京新建了奥运会开幕式主会场——中国国家体育场（俗称“鸟巢”）。“鸟巢”的设计非常独特，其上千根构架几乎没有一根是垂直的，也没有一根是水平的，并且几乎每一根都是扭曲的。所谓“扭曲”，是指又扭又曲，油条是“扭”的，将其弯成圆弧状就是“曲”的，一根弯曲的油条就是又扭又曲的。要处理“曲”并不很难，几乎所有的CAD软件都能胜任，而要处理“扭”就相当复杂了，少量的扭曲可以用死工夫慢慢“磨”出来，当扭曲件很多时，没有有效的软件支撑简直是难以想象的，“鸟巢”的用钢量多达五万吨，相当于20艘万吨轮，用死工夫慢慢“磨”必将会遥遥无期，毕竟，奥运会不可能推迟到2009年再开。
“鸟巢”工程浩大，同时由三家大型钢结构企业参与建造，这三家大企业原先都有各自惯用的软件，有些还有自己的软件开发公司或软件开发部门，可是，因为他们的软件不能有效地处理扭曲板件，最后这三家企业都使用“三维特型构作”软件ROOTMODEL。

下图是“鸟巢”的一个局部：

shevaxq

2007年11月06日 16:51:34

2楼

RootModel是一个生产设计软件，又称放样软件。放样软件的主要任务如下：
1．让操作者在电脑上方便地按蓝图绘入模型，包括复制、移动、旋转、开孔，当然也可以任意修改；
2．待整个模型建好后，能对每一个零件（板件、角钢、法兰等）或一批零件自动出图，包括自动标注，扭曲板应该展平。这种图称作下料图；
3．能对操作者所选的一批紧邻的零件自动绘出装配图，并自动标注；
4．能输出一个、一批、乃至所有零件的材料表，包括长度、宽度、厚度、材质、面积、重量等；

“鸟巢”高度约70米（上海的国际饭店约75米），整个圆周分成24部分独立建造，因为太高，厂家不可能竖着建造，只能横躺在地面上局部装配，因此，放样软件必须提供各零件横躺在地面上时的局部三维坐标值，

下图是四块板件构成的一个横躺在地面上的箱体：

shevaxq

2007年11月06日 16:52:29

3楼

光有箱体的尺寸是不够的，首先要将四块扭曲板精确展平，给出展平后的板件信息，包括外形尺寸、折弯线、和校核线。图中有好多竖向的折弯线，工人们只要在每条折弯线处用轧机压一下，就能压出一块扭曲板来；如果折弯线都是平行的，那就只能压出只曲不扭的板件，下图中的折弯线不都是平行的，所以能压出既曲又扭的板件来。在压轧的过程中，校核线也在相应变化，若压出的扭曲板是正确的，那么校核线就自动成了一条直线（从上往下看）。

shevaxq

2007年11月06日 16:53:15

4楼

虽然有校核线，不过那只能看看，因为压弯后已经不能用直尺去量了，为了保证精确，放样软件还必须提供每根折弯线两端压轧后的三维坐标值，下图中包含每根折弯线两端的二维坐标值和压轧后的三维坐标值。

shevaxq

2007年11月06日 16:53:50

5楼

其实，我们的“三维特型构作”RootModel的最大优势就在于对扭曲板件的精确处理，制造厂家曾经用其他软件做过试验，加工后的板件误差多达200毫米，而我们的RootModel的误差不超过3毫米（最大允许误差是5毫米）。并且一次都没有返工。

以上只是介绍了板件的加工，装配图的难度更大，因过于专业，在此不作赘述。
“鸟巢”高度约70米，用钢量约五万吨，骨架都是扭曲的方型箱体，每个箱体由四块宽约1.2米的钢板焊接而成，箱体中还有几十块小钢板支撑，最厚的钢板达65毫米。

shevaxq

2007年11月06日 17:02:11

6楼

我公司专门做大型钢结构软件，欲了解更多，请访问

www.shrootsoft.com