近年来，随着大众对建筑外形审美的不断提高，各种形状怪异的复杂空间建筑结构不断出现，而钢结构以其良好的受力性能被广泛应用于此类结构。由于建筑形体的复杂性，结构工程师往往需要在方案阶段就深度介入，而且需要快速判断出建筑方案是否具有可行性，这都对结构工程师提出了更高的要求。
在建筑方案初期，建筑师往往采用Rhino等软件手工建模，方案设计师希望结构工程师可以在方案模型提出后快速给出响应，判断此方案构想是否可行，或者需要修改哪个区域后才能满足结构受力要求。由于建筑形体不存在标准的曲面参数，结构工程师进行建筑方案试算时，找形、布置杆件往往需要耗费大量的时间，这就很难跟上方案的进度。本文尝试提供一种试算思路，运用Y-GAMA获取Grasshopper中的网格数据，对网格进行蒙皮并施加荷载，采用壳单元来模拟建筑形体，从而能够快速的对建筑形体进行结构分析，初步验证建筑方案的可行性。
本工程地上两层，以仿生建筑为创作理念，主体建筑外观呈“荷叶”形，要求采用钢结构，屋面为种植屋面，荷载较大，内部大量采用悬挑结构，以增强建筑的通透性，最大悬挑尺度8-9m。
图1 建筑形体示意
首先在Rhino中初步处理方案模型，获得符合结构受力逻辑的网格模型，然后在Grasshopper中拾取模型网格并做适应性处理后发送至Y-GAMA，使用Y-GAMA生成网格蒙皮，赋予蒙皮材料属性和厚度并施加主要荷载，采用壳单元对建筑形体进行模拟试算，得到模型的变形特性，从而能够初步的快速验证建筑方案的可行性，也为后续将壳单元离散化为杆件单元进行精细建模打下基础。
1.
在Rhino中初步处理方案模型，得到初步网格模型。
图2 建筑方案Rhino模型
图3 结构处理后得到的网格模型
2.
将Rhino中的网格模型按照不同部位（如：屋面、楼面、墙体等）划分分别拾取进Grasshopper中，建议将网格更改为三角形网格，然后将网格线发送至Y-GAMA中。
3.
在Y-GAMA中将接收到的网格线生成蒙皮，并对蒙皮赋予材料和厚度（如，钢材），在蒙皮上施加主要荷载。
PS：
需要对网格线也赋予一个杆件参数（可以赋予与蒙皮材料、厚度均相同的杆件参数），否则单纯只有蒙皮可能无法计算。
图4 在Y-GAMA中根据网格线生成蒙皮并施加荷载
图5 蒙皮生成效果
图6 Y-GAMA中整体生成模型的逻辑
4．
生成YJK模型，在模型中对蒙皮生成缺陷等位置进行手工修改，随后计算。
图7 生成YJK模型效果
图8 模型在标准组合下的位移分析结果
根据模型的初步位移分析结果，可以和方案设计师结合，对结构的支撑薄弱位置进行有针对性的加强，如设置伞形支撑、增设新的支撑等，通过在Rhino中增加新的网格作为支撑，然后通过参数化程序Y-GAMA联动至YJK中，重新计算，最终获得各方都能接受的建筑方案。
图9 设置伞形支撑图示
本项目屋面为种植屋面，荷载较大，悬挑尺度也较大，所以结构的关键控制因素是结构的刚度，项目可行性基本可以通过结构的位移情况作出初步判断。同时，为了快速响应建筑方案，结构初步分析时规避了离散化建立结构杆系模型的阶段，直接将Rhino中的网格提取至Y-GAMA中，通过蒙皮来建立结构模型，用壳单元进行初步结构分析，同时根据分析结果，反馈至方案模型中进行优化，最终获得可行的建筑方案。另一方面，初步分析结果也可为后续将壳单元离散化为杆件单元，进行精细建模提供重要参考。
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