由力生型-参数化建筑力学分析与模拟综合课程
课程类型
软件课
导师学院
组队方式
单人分组
开课时间
2020-05-15
参与/容量
48
课程介绍

由力生型-参数化建筑力学分析与模拟课程   


GH+Kangaroo+Karamba

+

RhinoVault+AxisVM+Ameba



课程介绍 |


随着建筑造型手法的不断发展,结构受力这一传统建筑努力克服的要素渐渐成为了辅助当代建筑师进行方案设计中一股不可忽略的力量。而在同学们的课程设计中,根据受力情况生成造型以及进行后续的方案调整也渐渐成为大家建筑设计过程中不可缺少的环节。不过由于建筑师主要的精力还是需要放在方案设计之中,而复杂的力学分析软件以及结构受力软件由于其高度专业性和学习壁垒,并不太适用于学习阶段的建筑系学生使用,

 

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可以使用动力学模拟生成的科隆管道装置 



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通过受力优化生成的one million tower museum 

 



不过随着2011年3月Daniel Piker第一次推出了基于Grasshopper平台的kangaroo0.051插件,2014年Karamba3d公司推出基于Grasshopper平台的karamba,2014年Block research group推出了基于Rhino 平台的RhinoVault.建筑师终于可以在熟悉的Rhino&Grasshopper平台中进行简单的力学模拟以及力学分析了。并且经过多年的发展与更新,Kangaroo,Karamba和RhinoVault凭借其杰出的优点,渐渐成为国内外最主流的建筑动力学模拟和受力模拟的软件,因此本次课程将结合最新的Kangaroo2.43版本,karamba1.32版本和RhinoVault1.402版本,带着大家走进动力学模拟以及力学分析的世界。






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 Kangaroo
 
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Karamba
 
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RhinoVault



 




我们选择Kangaroo,karambah和RhinoVault的原因:
 
1.完全内置于Rhino与Grasshopper,无与伦比的交互性与高效性

不同于市面上其他力学模拟软件以及结构受力软件,Kangaroo,karamba和RhinoVault完全内置于Rhino和Grasshopper之中,所以大家不需要再担心自己的建筑模型在不同软件交互过程中可能会出现的种种问题,并且由于其是内置软件,模型的修改和数据的分析可以完全并行,我们在根据分析结果进行方案调整时的效率也可以大大提高。



 



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Kangaroo实时变化

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Karamba实时改变



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RhinoVault与Rhino图层联动






2.与Rhino&Grasshopper紧密结合,相同的逻辑与输入方式让其易于上手

作为GH的插件,Kangaroo和karamba遵循相同的树形数据结构和运行方法,以slider和Boolean toggle为主的输入方式对于GH的建筑师来说应该是非常熟悉的.而RhinoVault完全由基本的Rhino物体生成,并且可以调用一系列Rhino指令进行静力学图形的改变,同样方便使用Rhino的建筑师上手。




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 熟悉的通过slider滑动控制造型GIF3

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使用Rhino移动进行静力学图像的修改





3.服务于建筑师使用,软件布局简单明晰

作为主要服务于建筑师的软件,Kangaroo,karamba和RhinoVault都在不断发展的过程中正对建筑师的需求对自身做了相当的简化操作,使其更加方便于大家的学习使用。




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相较于kangaroo0.9,kangaroo2中的弹力得到了极大的简化


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Karamba中预设了大量常用的建筑元素类型,方便建筑师直接使用


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RhinoVault中属性的设置也非常直观

 




4.完全的开源与免费,活跃的论坛与讨论组(Kangaroo&RhinoVault)

作为一款开源软件,Kangaroo的下载与更新完全免费,大家再也不用在担心由于软件破解可能导致的中毒或者损坏。并且kangaroo和RhinoVault讨论组作为Grasshopper插件中最为活跃的讨论组之一,每天都有无数人在上面交流研究,为初学者提供了一个非常好的学习场所。
 


课程安排

六类软件十大板块十五次课程

带你了解并掌握

参数化建筑力学分析与模拟

跟我们一起见证他的强大

 



课程详情 |

 


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基本内容:考虑到后续的建筑力学分析和力学模拟将主要基于Rhino&Grasshopper平台,为了让0基础的童鞋可以更容易上手,在课程的第一部分我们将用两节课的时间进行Grasshopper基础功能的讲解,包括:

  • GH本质介绍;

  • GH基础界面介绍: 菜单栏,图标工具列,辅助显示栏,界面切换,右键与中键快捷操作,组的处理;

  • GH数据结构介绍:数据类型的分类与不同类似数据的处理方法,数据类型的转化,数据处理的基本原则;

  • GH重点运算器的讲解。





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部分重点GH运算器




 





并且我们还将学习五种常规的GH建筑造型技巧,与我们后续的建筑力学模拟互为补充,进一步丰富各位的建筑造型手法:




  • 随机

  • 干扰

  • 磁场

  • 分型 

  • 函数





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干扰与立面标准化

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图形干扰

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函数





 

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基本内容:本节课将向大家简单介绍一下Kangaroo的基本概念,包括:

  • Kangaroo的发展历史;

  • 动力学模拟在建筑设计中的作用;

  • 动力学模拟的本质;

  • 动力学模拟的基本作用对象等。

 




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慕尼黑体育馆




 

并且进行Mesh相关概念以及Kangaroo的一些实用功能的讲解。

  • Rhino&GH中Mesh的相关介绍(顶点编织,方向,组合与焊接);

  • Rhino生成复杂Mesh的方法;

  • lunchbox与Weavebird 简介;

  • Kangroo以及GH中常用Mesh处理功能讲解;

  • Kangarooutility功能讲解。





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Mesh顶点的成面逻辑
 
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在Rhino中生成Mesh面的方法

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GH中部分常用Mesh处理运算器
 




 

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基本内容:
考虑到虽然Kangaroo在动力学软件中相对简单,但同其他一些普通GH插件相比还是比较复杂的,并且根据动力学模拟进行设计的手法同大家常规的建筑设计手法存在着较大的差异,因此在第二部分我们将用一节课的时间,从一些相对简单的kangaroo建筑造型手法以及常规物理实验出发,通过实际案例操作来进行Kangaroo的全方位学习。












涉及要点

-简单建筑造型手法:

弹力与重力的使用

锚点对于造型的影响

Warp&weft角度力同折板造型

Grab与手工成型

Circlepacking等等








 




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拖拽成型

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力对于造型的影响

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不同锚点对于造型的影响

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角度力同折板造型

 




  • 常规物理实验;

  • 锁链重力下垂实验;

  • 碰撞实验;

  • 刚体碰撞实验;

  • 物件联动实验等等。




 






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锁链重力下垂实验

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碰撞实验
 




 


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基本内容:经过前面两节课程的学习,相信大家对于Kangaroo已经有了一个较为深刻的了解了,所以在后面两节课我们将趁热打铁,通过实际的专题案例的学习带领大家加深对于Kangaroo的掌握,并帮助大家真正掌握如何在自己的设计过程中使用Kangaroo。
 
专题1:折叠专题
在第一个专题中,我们将在运用Kangaroo完成Mesh的折叠操作,并通过折叠生成特定的建筑造型。








涉及知识
折叠在建筑设计中的运用
折痕分析
Kangaroo折叠相关力的介绍
复杂折叠







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折痕分析


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折叠成型

 

 




专题2:优化专题
Kangaroo除了可以帮助我们生成建筑造型之外,通过动力学模拟它同样可以帮助我们进行一系列的优化操作,在第二个专题里面我们将系统的学习Kangaroo优化的一系列操作。








涉及知识
构件优化在建筑设计中的运用
杆件长度优化
构件平板化
Mesh造型优化
羊毛算法与路径优化等等




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平板化处理

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Mesh优化







专题3:膜结构专题
膜结构是21世纪最具代表性的建筑形式。打破了纯直线建筑风格的模式,以其独有的优美曲面造型,简洁、明快、与柔、力与美的完美组合,同时给建筑设计师提供了更大的想象和创造空间。而因为膜结构的造型直接由其受力决定,因此Kangaroo在生成膜结构上有着其他方法不无匹敌的优势,因此在第三个专题中我们将学习如果使用Kangaroo生成特定的膜结构。








涉及知识
膜结构介绍
张拉膜和气承膜
Kangaroo膜结构创建方法
膜结构的优化






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Kangaroo张拉膜结构




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基本内容:
尽管Kangaroo作为一款动力学模拟软件以及非常强大了,但是由于其本身无法进行有限元计算,所以Kangaroo并没有办法进行科学的结构受力分析,因此在第七节课和第八节课课我将带大家深入了解一下一款同样基于GH的结构分析软件Karamba,掌握Karamba结构受力分析的基本流程以及注意事项。




 




涉及要点
前期Rhino模型处理的方法
基本分析元素的设置
荷载的设置
锚点的设置
有限元分析
结果可视化
遗传算法与构件优化







并通过不同类型建筑构件的实际分析案例帮助各位进行Karamba的全方位学习。




  • 悬臂梁分析

  • 复杂梁分析

  • 楼板分析

  • 桁架分析

  • 立面骨架分析

  • 建筑综合分析










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悬臂梁分析

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复杂梁分析

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桁架分析

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立面骨架分析

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建筑综合分析
 
 
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基本内容:
因为对于大部分建筑材料而言,其抗压强度都远远大于其抗弯抗拉和抗剪强度,所以自古以来纯受压构件在建筑领域发挥着非常巨大的作用,从民宅入口的简单的叠涩券到罗马万神殿雄伟的穹顶,纯受压构件以其高效的结构特性和优美的结构造型备受重视。








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传统纯受压构件







而进入21世纪后,随着数字化建造技术的的发展,建筑师不再满足于传统的简单拱券造型,大跨超薄的纯受压构件越来越收到建筑师的偏爱。







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现代纯受压构件




不过相较相较于传统拱券现代拱券对于造型合理性和受力合理性的要求也随之提高,传统的设计方法渐渐无法满足建筑师对于纯受压构件的设计需求。因此在第9和第10节课上,我们将介绍我将带各位一起学习一下一款同样基于Rhino的结构找形软件RhinoVault,掌握纯受压构件结构找形的基本流程以及注意事项。





涉及要点
纯受压构件的发展历史
静力学图解的发展历史
型图解和力图解
RhinoVault基础分析流程
RhinoVault基础参数设置
RhinoVault综合案例练习



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RhinoVault结构找形
 




 

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基本内容:
虽然对于大部分建筑类专业的学生而言,Kangaroo,RhinoVault和Karamba所提供的动力学模拟和结构受力分析已经基本可以满足我们对于设计的需求了,但是如果大家想要直接通过受力优化来生成形体的化,Kangaroo,Karamba和RhinoVault就有些无能为力了,这时候我们就需要借助一种全新的手法——拓扑优化来辅助我们的涉及。所以在第11节课,我将和大家介绍一下拓扑优化的相关知识同相应的软件操作。




 



涉及要点
拓扑优化的发展历史及其在建筑设计中的运用
常用拓扑优化软件介绍
2D高层受力拓扑优化模拟
2D大跨结构受力拓扑优化模拟
3D拓扑优化模拟
拓扑优化结合数字化建造


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拓扑优化基本分类
 
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优化楼板
 




 

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基本内容:
虽然karamba具有交互便捷,操作简单易于上手等等诸多优势,但是由于其是一款内置于GH中的力学分析插件,考虑到大小,和其他专业的力学分析软件相比,Karmaba的材料,构件库和分析类别还是有所欠缺的,所以在第13节课,我我将带大家简单入门一下另一款同样优秀的结构分析软件AxisVM,了解AxisVM结构受力分析的基本流程以及注意事项。




涉及要点



AxisVM X5的下载安装与授权申请
AxisVM基础操作与视图观察
AxisVM构件元素绘制
Rhino模型导入AxisVM的注意事项
构件元素与荷载设置
力学解算和可视化操作






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AxisVM受力分析
 




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基本内容:

不论是Kangaroo,Karamba,RhinoVault,AxisVM还是Ameba,他们主要都是服务于方案阶段的建筑设计,而进入实际的施工建造阶段,为了让方案落地,数字化建造加工技术的辅助的必不可少的,因此在第14节课,我们将从传统的榫卯出发,讲解不同的榫卯节点设计策略和对应的建造加工方法。(录播)






涉及要点
榫卯结构历史发展介绍
典型榫卯交接方式
榫卯制作方法:手工,CNC,机械臂
榫卯新发展






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榫卯节点GIF

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榫卯手工制作

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CNC数字化建造

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机械臂数字化建造

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3d打印榫卯

 




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基本要点:
经过之前14节课的学习,相信对于各位对于传统参数化造型,参数化力学分析与力学模拟,数字化建造以及有了较好的掌握了,那么在最后一节课里我将统一进行所有课程的答疑。


报名要求

课程详情 |



 讲师介绍 


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洪 宸

香港大学 Research Assistant

香港大学 MArch

LAC STUDIO 建筑&媒体课程主管

LAC制图教室系列课程主讲老师

GH分析图系列教程作者



 直播时间 

2020.5.4日开始

每周一,周三,周五晚19:00—21:00

共计30课时



 课程价格 

课程价格1298元

前20位报名的学员优惠至1098元

前21-50位报名的学员优惠至1198元

LAC内部学员按1课时兑换课程

(详情请咨询教务老师)



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