广州国际体育演艺中心

摘要：随着材料性能及施工技术的不断提高，现代建筑的造型越变独特复杂 ，对设计师的设计理念和设计方法要求越来越高。本文针对广州国际体育演艺中心采用的三维模型建模技术作出探讨和分析，为今后类似工程项目提供了参考范例。

关键词：亚运工程三维模型建模技术

中图分类号：G623.58 文献标识码：A 文章编号：

工程概况

广州亚运主会场――广州国际体育演艺中心建筑平面呈椭圆形，剖面由多段不同半径的圆弧和直线组合而成，立面以平面椭圆短轴为高点向长轴逐渐下降，形成一个不规则封闭双曲面。由于设计灵感来源于燃烧的火炬，因此整个建筑物的外立面造型相当独特，装饰面板间布置有形状与飘飞的火焰相似的流畅空间曲线，在这些曲线位置还同时带有台阶变化，空间构造十分复杂。鉴于场馆幕墙系统空间构造独特复杂，工期紧逼，为确亚运工程顺利如期完成，本工程采用计算机三维模型建造技术来辅助工程深化设计和现场测量施工。

广州国际体育演艺中心现场图片

三维模型建模技术简介

计算机三维模型建造技术是一种利用计算机软件将复杂的空间结构系统地建造出来，模拟实际工况，拥有高度精确性和模拟能力。本工程运用计算机三维模型建造技术，真实模拟了场馆幕墙的整体建筑效果，并利用三维模型进行局部深化设计和结构分析。三维模型提供现场测量定位和装饰面板加工所需要的各种参数，有利于和现场施工的工作人员理解认识幕墙系统构件的空间关系，提高现场施工效率。

三维模型建立的目的和意义

本工程采用带台阶变化多层结构双曲面金属板幕墙，幕墙空间构造复杂多变。外装饰结构以内层钢结构为基础进行安装，因此难以利用土建结构作为幕墙外形参考对象，增加工程深化设计的难度。通过运用计算机三维模型建造技术，展现幕墙整体建筑效果，清晰反映台阶位置的轮廓造型。深化设计过程中运用此技术，可以更加清楚了解幕墙系统构造和构的空间位置关系，形成清晰的空间三维成像。此技术有利于提高设计人员对深化设计的合理性、安全性和科学性的把握，同时有利于现场工作人员认识了解幕墙系统构造形式和构件空间位置、安装顺序等施工事项，提高现场技术和施工指导的工作效率,缩短工作周期，为工程顺利完工打下深厚的技术基础；

多层结构双曲面金属板幕墙包含多道工序，工序复杂繁多。由于幕墙系统各工序待放样点位于空中，而且部分工序安装完成后会覆盖前一道工序的测量定位点，必须重新进行测量放线，因此现场测量定位是每道工序准确完成的关键。计算机三维模型建造技术以建筑原始控制点为基准点，按照1：1的比例建造三维模型，可以精确提供每道工序关键构件的三维坐标。结合放样点三维坐标和原始控制点形成测区控制网，严格控制测量误差，提高测量定位的精确度；

本工程带台阶变化多层结构双曲面金属板幕墙采用3mm厚连续氧化铝板作为外装饰面板，均为国外进口和加工。综合考虑本工程幕墙外形复杂和施工工期紧张等因素，金属面板的加工成为一大难题。通过运用计算机三维模型建造技术，在三维模型上均可获取每一块铝板的形状和关键尺寸参数，并且利用三维模型获取双曲面形式的金属面板弯弧半径的控制点，精确控制金属面板的加工精度，使金属幕墙整体建筑效果得到保证。

三维模型建立的具体步骤

本工程建筑平面呈椭圆形，以椭圆中心为模型基准原点，标高为±0.00。幕墙系统内层以钢结构为主，共208榀变截面工字钢弧形立柱。每一榀立柱与平面图上竖向分格线相对应，分布于32个轴线区间内，确定幕墙平面分格；

以每一榀变截面工字钢弧形立柱为单元，作其剖面简图。简图反映幕墙外装饰面板轮廓、外装饰面板分格、面板基准线、变截面工字钢外翼缘中心线、钢结构横向龙骨分格点、剖面定位轴线、相关尺寸标注等参数，共208个剖面；

剖面简图（示例：编号10－1）

根据竖向分格线、轴线F与竖向分格线的相交点、通过竖向分格线与水平面垂直的平面三个条件进行剖面图三维放样；根据外装饰面板层上幕墙分格点绘制幕墙横向分格线；根据台阶位置外装饰面板边界点绘制幕墙台阶位置轮廓线。

立面轮廓线示意图

本工程场馆包括首层4个入口（分别位于5轴、12轴、21轴和28轴位置）和三层2个观光平台（分别位于21轴和28轴位置），根据主入口幕墙深化图确定出入口平面轮廓和平面分格，并进行幕墙单元垂直高度分格放样，绘制横向分格线、幕墙钢结构立柱和横向龙骨外表面中心线、入口顶部铝板装饰天花分格线和装饰格栅分格线等关键数据；

合拼主场馆墙面幕墙三维模型和各主入口（包括三层观光平台）三维模型，并进行幕墙表现效果渲染和幕墙系统构件实体化；

三维模型效果示意图

本工程计算机三维模型建造完成。

结语

本工程成功运用计算机三维模型建造技术解决了深化设计和现场测量施工等多大难题，并作为本工程关键技术进行推广。目前此技术已经归纳在《带台阶变化多层结构双曲面金属板幕墙施工工法》并加以推广，相信未来将会成为一种高效的，科学的，实用的设计施工技术。