|
中国交通技术咨询网
路桥技术 Teachres

BIM技术在结构设计中的应用研究

日期: 2017-01-18
浏览次数: 14

 

    【摘要】本文主要阐述了什么是BIM、BIM的技术特点分析以及在结构设计中的应用研究,以供各位参考。 
中国论文网 http://www.xzbu.com/2/view-5912966.htm
  【关键词】BIM,结构设计,应用 
  一、前言 
  BIM(Building Information Modeling)即建筑信息模型,是指开放性的工业标准下设施的物理和功能特点。在欧美发达国家BIM已经逐渐普及,我国也纷纷成立了BIM研究小组。在科学的建模、管线设计、结构设计方面都有良好的应用。 
  二、BIM的技术特点分析 
  建筑信息模型作为一种利用数字模型进行设计、施工、管理的工作过程或方法,其具有如下特点: 
  1.信息集成。主要体现在设计信息集成化和设计过程集成化。建筑信息模型是整个建筑工程单一的、数字化的信息模型,所有专业的设计信息都往这一个模型里添加。因此,信息模型是信息集成的实体。在此基础上各个专业设计人员都可以参与工作的协同设计平台,进而实现设计过程的集成化。建筑信息模型的核心是一个由计算机三维模型所形成的数据库,涵盖了建筑结构空间关系、构件尺寸等几何信息,建筑材料、各种建筑构件的性质及数量等物理信息,以及构件连接方式、荷载、边界条件等结构分析信息。建筑师、工程师和物业管理单位提取建筑内的信息十分方便,这种设计方法突破了传统CAD方法,因此BIM技术被称之为设计产业的第二次革命。 
  2.工作可传递性。建筑信息模型应用程序的一个基本特性是,在工程数据之间创建实时的、一致性的关联。设计师无须自己处理图纸或更新链接。当修改了某项内容时,BIM系统会立即将修改反映到所有受影响的图元。另外,同一模型可以用于不同用途的分析,比如BIM模型可用于结构分析和施工模拟等。工程师无需为进行不同分析而建立多个模型,大大提高设计效率。 
  3.支持协同设计。作为一种全新的设计平台,BIM系统可以为设计、施工、业主、经营者之间建立沟通的桥梁,提供处理工程项目所需要的即时相关信息。基于三维模型的碰撞检测功能可以根据各专业不同的设计原则,BIM系统能够实现自动检测构件对象间的相互影响。大大提高设计团队中建筑师与结构工程师、设备工程师之间的沟通效率,从而缩短设计周期,提高设计质量 
  四、BIM技术在结构设计中的应用研究 
  1.结构工程师目前主流的设计方式是利用有限元结构分析软件(程序)进行结构建模计算和结构整体空间受力和变形分析,然后另外利用2D绘图工具来绘制传统的2D施工图文档。基于BIM技术的结构设计方式是:工程师将物理模型发送到结构分析软件,分析程序进行分析计算,随后返回设计信息,并动态更新物理模型和施工图文档。BIM技术就结构设计本身而言,其基本理念就是要达到结构计算分析和施工图文档两者相互统一,或者说实现两者间的无缝链接。 
  2.建筑师搭建BIM模型时,关注的是模型空间表达的真实性和外观视觉上的效果,以及物理模型能否自动生成2D施工图文档。与建筑专业相关的计算分析,比如日照分析和建筑能耗分析,对模型数据库的要求也往往仅限于模型的几何外观和空间尺寸,以及材料的物理特性。结构工程师搭建BIM模型时,除了关心物理模型能否自动生成2D施工图文档,同时也关心物理模型能否自动转化为可以被第三方结构分析软件认可的结构分析模型。毕竟结构的安全性分析计算是结构设计的首要环节和重要问题。由于结构分析模型中包括了大量的结构分析所要求的各种信息,如:材料的力学特性、单元截面特性、荷载、荷载组合、支座条件等等。所以结构工程师的BIM模型就会因繁多的参数而异常复杂。 
  3.BIM在结构设计中的可视化研究。建筑信息模型以三维模型为基础,用来表示真实建筑构件。对于传统计算机辅助绘图软件一般采用CAD技术,使用无抽象表达的几何图形来表示构件,难以表达更多的信息。在设计及初步设计阶段,建立三维实体模型,可以快速直观地观察建筑构造,推敲建筑体量,剖析功能布局等。在大型、复杂的结构体系设计过程中运用可视化技术,可对结构模型进行漫游动态演示,考察结构选型的建筑适配性及构件尺度在建筑空间中的表现效果,并以此来选择结构的最优方案。 
  4.BIM在结构参数化设计中的研究。在整个结构信息模型中,模型和全套设计文档存储在同一个数据库中,所有内容都是参数化的、相互关联的。作为BIM最重要的特点之一,此关联性可以实现高质量、一致、可靠的信息输出,有助于形成面向设计、分析和建档的数字化工作流程。 
  5.基于BIM的结构基础部分的实现。依据基础结构施工图纸,创建独立基础和双柱普通独立基础的混凝土部分,在创建前需提前设置混凝土的属性,包括强度名称、编号设置、位置、截面、等级、现浇或者预制等。 
  四、 BIM应用推广需要注意的问题 
  国内各设计院对BIM的接触时间并不算短,早在2004年就有不少设计院接触过Revit软件,并开始实际项目的设计应用。但是时至今日,为什么大部分设计院选择了放弃或者是尚还处于起步阶段或局部应用,始终无法转变为生产力,形成规模化应用呢?究其原因,主要是因为大多数设计院对BIM工具的理解还不够充分、期望值过高、准备不足,所以造成了最后应用推广的失败。 
  所以,我们在BIM的应用推广过程中需要注意以下几个问题: 
  1.结合自身情况,合理设定现阶段BIM的应用范围,再逐步寻求拓展BIM增值设计服务。不要在刚开始接触应用BIM,便想要求大求全,试图将revit用于各个专业,完美的实现三维协同设计及相关应用。 
  2.BIM启动的实验项目不宜选择难度过大的项目,导致BIM推进较为艰苦、困难重重,使整个团队失去信心。 
  3.Revit产品的本地化上还不完美,对初学者在实现本地化施工图出图上尚存一定难度,需要有对Revit全面了解的专业人士针对各个设计院的出图标准和各种相关应用进行定制和教授针对不同类型项目的应用方法,使得推广应用事半功倍。 
  4.BIM的应用推广是个长期的不断发展的过程,需要事先考虑BIM团队结构,人员梯次,如何实现逐步推广等问题,从而实现有计划,有步骤的逐步推广。一个合理实用的BIM实施规划很有必要。其中人才的问题最为关键。千军易得,一将难求。BIM团队的负责人也就是BIM经理的选择和培养至关重要。由于项目团队负责人对BIM理解及应用过程没有正确的判断和深刻的认识,无法得出恰当的执行方案,容易出现决策上的失误,直接导致公司决策层及项目团队设计人员对BIM的误解。在BIM团队的人员挑选上,也需要寻找学习热情高昂,有自我学习思考能力的设计师。此外,值得注意的是:BIM的出现将使得BIM制图员这样的角色有了一席之地。因为Revit三维设计的平立剖面图及大样详图与模型之间的相互关联,直观有效地避免了一些低级设计错误的出现,也能更快捷地实现建筑师与制图员之间的交流沟通。 
  5.Revit是三维的参数化设计,创建的是建筑信息模型,这与传统的二维设计有着本质的区别。工具的特点决定了我们针对不同类型的建筑项目,不同的设计阶段,不同的设计需求,我们需要不同的应用方法。 
  五、结束语 
  在大数据时代,科学技术是第一生产力,我国BIM的研究和应用体系也在逐步完善,相信BIM技术在结构设计中的应用研究也会取得更多成果。 
  参考文献: 
  [1]柏慕培训编著.Autodesk Revit MEP管线综合设计应用.电子工业出版社,2010. 
  [2J Chris Wilkins, Arto Kiviniemi. Engineering centric BIM. ASHRAE Jour-nal. 2008.12: 4448.
  [3]龙辉元.结构施工图平法与BIM [J].土木建筑工程信息技术,2011.3 :26-30.

      原文地址:http://www.xzbu.com/2/view-5912966.htm

 

师资力量 / Teacher
发布时间: 2018 - 09 - 27
交通运输部关于印发《公路养护工程管理办法》的通知各省、自治区、直辖市、新疆生产建设兵团交通运输厅(局、委):   为进一步加强和规范公路养护工程管理,提高养护质量和效益,部对《公路养护工程管理办法》(交公路发〔2001〕327号)进行了修订,现印发给你们,请认真遵照执行。交通运输部 2018年3月2日  (此件公开发布)公路养护工程管理办法第一章 总 则  第一条 为加强和规范公路养护工程管理,提高养护质量与效益,根据《中华人民共和国公路法》《公路安全保护条例》《收费公路管理条例》等法律、行政法规,制定本办法。   第二条 本办法所规定的公路养护工程是指在一段时间内集中实施并按照项目进行管理的公路养护作业,不包括日常养护和公路改扩建工作。   第三条 本办法适用于国道、省道的养护工程管理工作。县道、乡道、村道和专用公路的养护工程管理可参照执行。   第四条 养护工程应当遵循决策科学、管理规范、技术先进、优质高效、绿色安全的原则。   第五条 养护工程管理工作实行统一领导、分级负责。   交通运输部负责全国养护工程管理工作的指导和监督。   地方各级交通运输主管部门或公路管理机构,依据省级人民政府确定的对国道和省道的管理职责,主管本行政区域内的养护工程管理工作。   第六条 公路经营管理单位和从事公路养护作业的单位应当根据交通运输主管部门或公路管理机构提出的养护管理目标,按照标准规范、有关规定及本办法要求组织实施养护工程,并接受其指导和监督。   第七条 各级交通运输主管部门、公路管理机构和公路经营管理单位应当筹措必要的资金用于养护工程,确保公路保持良好技术状况。   非收费公路养护工程资金以财政保障为主,主要通过各级财政资金解决。收费公路养护工程资金主要从车辆通行费中解决。   第八条 养护工程资金使用范围包括公路技术状况检测与评定、养护决策咨询、养护...
发布时间: 2017 - 04 - 27
【摘要】桥梁桥面的施工质量,是保证桥梁安全和平稳的前提条件。桥面铺装层作为桥梁系的一部分,相对于桥梁其他部分它直接承受行车荷载、梁体变形和环境因素的作用。桥面铺装层施工质量的好坏直接影响桥梁使用的耐久性和行车的舒适性、安全性。本文主要就桥梁桥面铺装病害及防治措施进行了分析,以供参考。 中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-6894584.htm  【关键词】桥梁;桥面铺装;病害;控制措施   1、桥面铺装的破坏形式   沥青混凝土桥面铺装与正常路面和水泥混凝土桥面铺装相比,损坏形式有所不同。主要有:①铺装层内部产生较大的剪应力,引起不确定破坏面的剪切变形,或者由于铺装层与桥面板层间结合面粘结力差,抗水平剪切能力较弱,在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏,产生推移、拥包等病害;②因温度变化并伴随桥面板或梁结构的大挠度而产生的裂隙,在车辆荷载及渗入的水的作用下产生面层松散和坑槽破坏。   设防水层的水泥混凝土桥桥面沥青混凝土铺装在行车荷载作用下的破坏形式一般为剪切破坏,常表现为拥包和推移现象。剪切破坏有两种情况:一是桥面钢筋混凝土模量远大于沥青混凝土和防水层的模量,加之沥青混凝土层厚度较薄,沥青层内产生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的剪切变形;二是防水层与沥青混凝土面层和桥面层间粘结力不足而发生剪切破坏。   2、桥面铺装层病害分析   2.1 结构理论与设计。桥梁的结构理论中对桥面铺装层的计算分析论述几近于零,现行规范中只给定了厚度的推荐值,工程界一直在备等级公路中运用了几十年。桥冲击桥结构的变铺装是一个受力复杂的动力体系,各种形式的主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分布。粱设计的箱粱骨架钢筋在实际受力状态下难以像T梁主筋那样发挥应有的作用。所以设计的假设状态与箱梁的实际受力状态不一致。...
发布时间: 2017 - 04 - 27
摘 要:目前,随着我国现代化建设事业的蓬勃发展,桥梁使用年限的增长,以及交通荷载的增加,桥梁检测已成为重中之中,该技术是一个多学科交叉的系统工作,需要各个环节协调配合才能达到一个有效的效果,本文主要介绍了几种无损检测技术的概念、原理和特点,并通过实例进行无损检测的应用说明,为工程人员提供参考信息。中国论文网 http://www.xzbu.com/8/view-3198511.htm  关键词:检测;桥梁;工程    传统的方法是对公路桥梁随机选点,钻孔取样,在室内对所取样本进行分析和处理,从中获取各种有价值的工程参数。这种方法的局限性表现为以下几个方面:  a)因被测点是操作人员随机选择的,所以检测结果很难具有代表性;  b)由于检测点有限,覆盖面密度较小,使某些存在缺陷的不良区段反而被漏检,从而埋下质量隐患;  c)虽然钻孔取样精度高,但其会对路面造成破坏,且修补时费时费力。  无损检测技术作为快速、直观,且能够显示道桥内部状态的检测设备和技术手段,能够弥补传统方法的不足,它在开展道桥无损检测技术研究、建立科学的评价体系、改善路面设计等方面具有重要的意义,也必将带来道桥改造方案的优化和公路桥梁管养水平的提高。  桥梁的无损检测技术(NDT)有较大的发展空间,包括超声检测、红外检测、声发射、自然电位检测、冲击回波检测、X射线检测、光干涉、脉冲雷达、振动试验分析等。在公路桥梁结构中应用NDT,可以提高新建结构质量的安全性;可以提供结构损伤的标志,例如,污染程度,钢筋混凝土桥梁的氯侵蚀程度;可以记录支座处的声发射,反映了裂纹或过大的摩擦力或从垫层支座正在扩展的裂纹。无损检测的这些结果可以作为结构评估的辅助。  在一些情况下,与侵入检测相比,无损测试更快捷,缩短了测试期间的交通管制时间,从而降低了成本。雷达可以快速扫描潜在的结构空洞,雷达在NDT中的使用证明了NDT的速度和便捷...
发布时间: 2017 - 04 - 27
【摘要】交通情况的复杂让交通事故频发,其中超高车辆与桥梁上部结构的碰撞更是频繁发生,不仅对桥梁结构安全性产生较大威胁,同时对交通运行也有一定影响。目前我国关于对超高车辆-桥梁上部结构碰撞的破坏模式与荷载计算的研究不仅存在数量上的不足,在研究深度上也存在一定不足,为此,本文将研究的重点放在超高车辆-桥梁上部结构碰撞的破坏模式与荷载计算方面,了解超高车辆在撞击到桥梁上部结构的破坏模式与荷载,从而对后期的防护有一定指导意义。 中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-7030491.htm  【关键词】超高车辆-桥梁上部结构碰撞;破坏模式;荷载计算   引言   近几年,我国城市立体交通的发展越来越迅速,导致超高车辆碰撞桥梁上部结构的事故也越来越多。2008年在我国成渝高速公路,一辆超高货车强行通过一座正在建的跨线公路桥时将桥梁的主轴直接撞歪,直接导致前两个月的施工作废,金额损伤近百万元,其中还未包括对社会的影响。不仅是在我国,在发达国家这种超高车辆撞击桥梁上部结构的事件也频频发生。可以看出,导致桥梁损坏的主要原因就是受到超高车辆的撞击。对其破坏模式与荷载计算进行分析,从而对优化桥梁上部结构具有一定重要意义。   1.超高车辆-桥梁上部结构碰撞的破坏模式   (1)破坏类型:通过对超高车辆-桥梁上部结构碰撞的事故调查与有限元仿真分析发现,其出现的破坏模式可以分为两种,一种是局部性破坏,另一种则是整体性破坏。局部性破坏是桥梁上部结构受到局部冲剪作用引起的损坏[1]。如果是钢筋混凝土T梁桥,这种局部破坏的程度将会更加明显,整个碰撞区域不仅会出现开裂、崩落,钢筋屈服,甚至整个腹板―面板交界处的混凝土出现纵向开裂。如果是T型钢梁桥,局部破坏也会十分明显,会产生严重的塑性变形。如果是钢箱梁桥,破坏形式表现为钢材屈服。...
Copyright ©2005 - 2016 中国交通技术咨询网
犀牛云提供企业云服务
地址:中国·北京市丰台区马家堡路55号
电话:010-51165102
传真:010-67524077
邮编:330520
关注我们