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小伙伴 yuchouwang （ Email: 1352939537@qq.com）在 公众号：结构之旅 进行分享。[GRASSHOPPER] 使用Karamba3D优化单层网壳。欢迎大家关注公众号：结构之旅。
这真不是新鲜事。
最早可以追溯到伊东丰雄冥想之森的壳体优化上，佐佐木睦朗用敏感性分析，取了NURBS曲面上的控制点作为变参，以整体虚功作为优化目标，放入遗传算法（GA，Genetic Algorithm）等算法中进行迭代优化。思路很简单，遗传算法的作用也就是替代技术工去反复调试方案形态，考虑到GA算法很容易得到局部的最优解，如果计算成本允许，使用暴力求解器得到最优解也是不错的选择。但对于当年刚入职的我来说，惊为天人，对佐佐木睦朗还有伊东丰雄都佩服得五体投地。
冥想之森
我开始在网上搜索，找到了另外一个哥们，也就是Alberto Pugnale，现任职于Melbourne大学，隔三岔五会跑国内来做工作坊。他在自己的博客上透露了如何利用Grasshopper来做一些壳体上的优化[1]，也就是利用当时刚刚公布的Karamba3D来做优化（具体的GH文件能通过文末的博客链接下载）。而他自己更加硬核，编了一个接口，用来实时更新以及读取ANSYS模型和分析结果。当然两个计算软件之间的差异我没有对比过，但无论如何牌都凑齐了，GH有GA，Rhino有NURBS，Karamba3D提供了有限元分析，这些原本是技术壁垒的都不存在了。
GA优化过程，Albert Pugnale，Computational Morphogenesis: Design of free form surfaces
建筑方案解构
这次优化我选择了生成Loft曲面的两条曲线作为控制对象，通过修改这两条NURBS曲线上的控制点位置来改变曲线形态。有了思路，接下来就是纯粹的体力劳动了。使用GH抽取一下建筑提供的杆件中心线，归并一下重叠的节点，离散化结构，建立Karamba3D模型，建立优化流程，最后还利用之前开发的MidasConnector来输出一个Midas模型来作为二套软件复核。优化结果基本吻合力学上的判断，两边悬挑上扬，中间的起拱高度进一步增加，并且接近悬垂拱线的形态，标准荷载下结构变形从原本的120mm减少到85mm，材料用量也从原来的140kg/m2减少到110kg/m2。有意思的是拿来和陆赐麟老先生的标准对比，呵呵，平庸设计。这里仁者见仁，智者见智，经济性能指标控制的设计，陆先生的标准就是适用的。最后对比Midas的计算结果，Midas计算下来同样为85mm，基本吻合。当然，在建筑不能接受优化后形态的情况下，仍旧能够调取迭代过程中次优方案的数据，找到接近建筑造型需求的形态。
GH Script
陆赐麟先生的优秀结构评判标准
推荐大家阅读Shell Structures For Architecture，多位业界大神合理编著，包括Philippe Block，佐佐木睦郎 etc.
【主要参考资料】
1 Albert Pugnale博客，https://www.albertopugnale.com/
2 陆赐麟，用科学标准促进钢结构行业健康发展
3 佐佐木睦朗，COMPUTATIONAL MORPHOGENESIS BY EXTENDED ESO METHOD : Extension for three-dimensional structures
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