竹中株式会社：VOLTA用于建筑结构优化

传统上，设计和施工之间的合作在建筑、工程和施工（AEC）行业中发挥着重要作用。竹中公司是日本顶级建筑公司之一，通过其完整的设计和建造系统，确保最高水平的认证工艺和施工质量。这种方法将建筑、建筑技术和施工整合在从概念到竣工的统一工作流程中，取代了建筑项目的设计和施工阶段按顺序进行的传统方法。设计与建造系统具有许多优点：有效的沟通、统一的质量、有效的时间安排和成本超支，以及缩短完工时间。事实上，建筑师和工程师相互协作，共享数据，并了解各种需求，以提供创新的建筑解决方案并满足客户的期望。当竹中公司采用设计与建造系统时，它寻求一个可靠的仿真过程和数据管理（SPDM）平台。这就是为什么他们与ESTECO合作简化了整个仿真设计过程，跨团队管理大量数据，并缩短了产品开发时间。参与建筑项目的设计师、工程师和经理可以通过网络浏览器访问ESTECO VOLTA，并直观地与仿真过程进行交互。从运行3D建筑仿真到应用设计优化技术，分析结果并在内部云上共享数据，以进行协作决策。

竹中的VOLTA用户场景：使具有不同专业知识的团队

能够在3D建筑项目中有效协作

对三维建筑模型进行手动参数化研究可能会成为一个耗时的过程，导致项目进度延误。竹中公司的设计师和工程师克服了这些挑战，从而广泛使用ESTECO过程自动化、集成和设计优化技术，大大加快了建筑仿真设计过程。通过将Rhino3D/Grashopper、Abaqus、Midas iGen等建模求解器或其他内部设计软件结合在modeFRONTIER强大的工作流程中，他们可以在短时间内执行复杂的仿真链并评估数千个复杂的几何形状。除此之外，应用ESTECO最先进的设计探索和优化算法来评估几个要求（房间大小、热舒适性、结构设计等）之间的相关性，并最大限度地提高建筑性能。在竹中，他们必须更进一步，在具有不同专业知识的团队中扩大3D建筑建模和设计优化技术的使用。事实上，设计师和工程师通常会进行简单的数据分析，并不一定对仿真和工作流设置的执行充满信心。此外，设计和建造方法需要参与仿真过程的不同参与者之间的有效合作，以进行更改并更新其模型以进行进一步分析。通过使用ESTECO VOLTA协作web平台在整个企业中扩展modeFRONTIER桌面解决方案功能，填补了这一空白。它使仿真专家能够创建并使仿真工作流准备好通过web执行。然后，设计师和工程师可以使用这些仿真模型，应用设计优化技术，并在VOLTA平台上分析结果。由于仿真数据可以在其内部云中访问，因此当需要更改设计时，他们更容易与要求更新CAD/CAE模型的仿真专家快速交互。最终，管理人员可以登录VOLTA网络平台，访问产品性能指标，并监控整个仿真产品开发进度。该场景已成功应用于新办公楼项目的早期设计阶段。VOLTA使不同团队可以使用仿真来优化结构元素，以确保最大的办公空间容量。

当竹中的设计师和工程师不得不合作评估新办公楼结构部件的性能时，扩大仿真和优化的使用成为了必然。分包项目要求大幅减少柱子数量，以充分利用办公空间。然而，根据日本的规定，立柱之间的预期距离约为17米，这是一个相当大的距离。这对楼板的平面有着不可避免的影响，楼板是用于建造楼板和天花板的常见结构元素。板需要一个合适的曲线来保证刚度。尽管如此，曲率增加的副作用可能会使板应力不平衡，并导致局部附加弯矩。解决方案不仅需要填充弯曲的板形状，还需要在某些区域包含大量的肋。为了实现这一点，该公司的设计师和工程师将3D建筑建模技术与ESTECO VOLTA协作web平台的使用相结合，以探索楼板的合理体积和覆盖范围。首先，他们使用Rhino3D/Grashopper创建和建模办公楼的形状，然后将其（在Grasshopper中）转换为Midas iGen中的网格，以进行结构分析。最后，利用python脚本提取了有限元分析的最大位移和应力等输出。不同仿真求解器之间的交互在ESTECO VOLTA平台环境中耦合的modeFRONTIER工作流中实现自动化。这使仿真专家能够上传modeFRONTIER工作流并通过web界面执行它。然后，结构工程师受益于VOLTA Advisor，这是一个用于高级后处理和数据可视化的网络环境，可以评估有限元分析模型的仿真结果，并验证所有结构的变形形状。对于同一项目，他们还通过VOLTA Planner仪表板进行了额外的分析，这是一个模块化界面，可以直观地应用多种优化策略。这使他们能够轻松创建新的仿真计划，更改参数约束、目标和约束条件，目的是在最小化建筑重量和楼板最大位移的情况下找到最佳设计。

Rhino3D/Grasshopper和Midas iGen：对办公楼的形状进行建模，并对其进行网格划分以进行结构分析。

“得益于VOLTA HPC和Cloud功能，我们能够在短短四天内评估700多个设计。VOLTA Player界面允许在云上执行这些计算量大的多目标优化分析，而无需考虑如何远程使用资源”。竹中公司计算设计小组Toru Inaba也表示，使用VOLTA的主要好处之一是让更广泛的设计师和工程师团队可以访问仿真数据。“特别是，”Toru Inaba总结道，“我们的仿真专家可以与结构工程师分享如何使用VOLTA Advisor的最佳实践，VOLTA Advisor是一种用于高级数据分析和可视化的网络环境。VOLTA网络平台及其应用程序使我们能够真正实现设计和建造仿真过程的民主化。设计师和工程师现在可以一键访问仿真结果而不仅仅依赖于孤立的数据报告”。

VOLTA Advisor是一个先进的数据分析网络环境，可以评估模拟结果，并在最小化建筑重量和楼板最大位移的情况下选择最佳设计。