本文關(guān)鍵詞：BIM在基坑樁撐支護(hù)結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用研究

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【摘要】：自2002年BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)理論被提出以來,BIM技術(shù)在建設(shè)工程的方案展示、施工模擬、工程管理等方面已得到日益廣泛的應(yīng)用。近年來,建筑結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域開展了利用BIM生成結(jié)構(gòu)分析模型方面的研究,以簡化由于方案調(diào)整引起的設(shè)計計算建模工作。在基坑工程領(lǐng)域,現(xiàn)階段BIM主要用于方案展示和土方挖運過程的模擬,利用基坑BIM生成支護(hù)結(jié)構(gòu)分析模型與現(xiàn)行的設(shè)計工作方法銜接方面的探索工作很少�；庸こ逃小皠討B(tài)設(shè)計”的特點,利用BIM生成結(jié)構(gòu)分析模型銜接現(xiàn)行的基坑設(shè)計工作方法,對于方便調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計,提高設(shè)計質(zhì)量等方面都具有重要的意義。針對基坑樁撐支護(hù)結(jié)構(gòu)形式,通過分析BIM軟件ArchiCAD和有限元分析軟件SAP2000各自模型文件的信息描述方式,提出了基于IFC(Industry Foundation Classes)標(biāo)準(zhǔn)的BIM轉(zhuǎn)換到SAP2000結(jié)構(gòu)分析模型的方法,并在Visual Studio 2010平臺開發(fā)了模型轉(zhuǎn)換程序ArchiCAD To SAP2000。選取深圳工商銀行大廈基坑支護(hù)工程為應(yīng)用實例。實例應(yīng)用結(jié)果為:1)該程序可準(zhǔn)確提取基坑BIM中支護(hù)樁、立柱、冠梁、腰梁、支撐梁構(gòu)件的端點坐標(biāo)和截面信息,生成SAP2000基坑結(jié)構(gòu)幾何模型;2)該程序可準(zhǔn)確提取基坑BIM中相關(guān)信息,實現(xiàn)對SAP2000基坑結(jié)構(gòu)幾何模型中支護(hù)樁及立柱底約束、冠梁及腰梁線彈簧約束、支護(hù)樁前地基土彈簧約束以及坑外水土壓力荷載的添加,進(jìn)而生成SAP2000基坑結(jié)構(gòu)分析模型。實例應(yīng)用結(jié)果驗證了模型轉(zhuǎn)換方法和程序的合理性和適用性。
【關(guān)鍵詞】：基坑工程 樁撐支護(hù)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)分析模型 建筑信息模型(BIM) 模型轉(zhuǎn)換 工業(yè)基礎(chǔ)類(IFC)
【學(xué)位授予單位】：中國鐵道科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU753.3;TU17
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-16
• 1 緒論16-28
• 1.1 研究背景16-17
• 1.2 研究目的及意義17-18
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-25
• 1.3.1 建筑結(jié)構(gòu)工程中BIM研究現(xiàn)狀18-24
• 1.3.2 基坑工程中BIM研究現(xiàn)狀24-25
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新點25-26
• 1.5 本文研究技術(shù)路線26-28
• 2 基坑樁撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析28-41
• 2.1 引言28
• 2.2 基坑樁撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的平面分析28-39
• 2.2.1 擋土結(jié)構(gòu)計算28-34
• 2.2.1.1 計算原理28
• 2.2.1.2 支撐剛度計算28-29
• 2.2.1.3 水平彈簧支座剛度計算29-30
• 2.2.1.4 主動側(cè)水土壓力計算30-32
• 2.2.1.5 求解方法32-33
• 2.2.1.6 基坑施工過程的模擬33-34
• 2.2.2 內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)計算34
• 2.2.2.1 水平力作用下的水平支撐計算34
• 2.2.2.2 豎向力作用下的水平支撐計算34
• 2.2.3 計算實例34-39
• 2.2.3.1 工程概況34-35
• 2.2.3.2 擋土結(jié)構(gòu)斷面計算35-36
• 2.2.3.3 內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)計算36-39
• 2.3 基坑樁撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的空間分析39-40
• 2.3.1 空間“m”法計算原理39-40
• 2.3.2 土彈簧剛度系數(shù)的確定40
• 2.3.3 土壓力的計算40
• 2.3.4 求解方法40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 3 BIM與SAP2000結(jié)構(gòu)分析模型文件41-56
• 3.1 引言41
• 3.2 ArchiCAD模型文件—ifc文件41-50
• 3.2.1 IFC標(biāo)準(zhǔn)的信息描述41-45
• 3.2.1.1 IFC標(biāo)準(zhǔn)組成結(jié)構(gòu)41-42
• 3.2.1.2 信息描述示例42-45
• 3.2.2 IFC標(biāo)準(zhǔn)的信息傳遞45-47
• 3.2.2.1 中性文件格式45-46
• 3.2.2.2 中性文件信息傳遞示例46-47
• 3.2.3 IFC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用示例47-50
• 3.2.3.1 柱模型及其IFC信息描述47-48
• 3.2.3.2 柱的定位48-49
• 3.2.3.3 柱的形狀表達(dá)49-50
• 3.3 SAP2000模型文件—s2k文件50-55
• 3.3.1 s2k文件組成50-51
• 3.3.2 s2k基坑結(jié)構(gòu)幾何模型的信息描述51-52
• 3.3.2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料的信息描述51-52
• 3.3.2.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面的信息描述52
• 3.3.2.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何位置的信息描述52
• 3.3.3 s2k基坑結(jié)構(gòu)約束的信息描述52-53
• 3.3.3.1 支護(hù)樁底約束52-53
• 3.3.3.2 冠梁、腰梁線彈簧約束53
• 3.3.3.3 點彈簧約束53
• 3.3.4 s2k坑外土壓力的信息描述53-55
• 3.3.5 s2k荷載、分析工況的信息描述55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 4 BIM三維基坑信息模型的建立56-60
• 4.1 引言56
• 4.2 BIM三維基坑信息模型的建模流程56
• 4.3 建�？傮w約定56-57
• 4.4 擋土結(jié)構(gòu)和立柱的建立57-58
• 4.5 內(nèi)支撐體系的建立58
• 4.5.1 冠梁58
• 4.5.2 腰梁58
• 4.5.3 內(nèi)支撐58
• 4.6 約束信息的添加58-59
• 4.6.1 擋土結(jié)構(gòu)、立柱底約束59
• 4.6.2 冠梁、腰梁線彈簧約束59
• 4.6.3 樁前土反力彈簧約束59
• 4.7 荷載信息的添加59
• 4.8 本章小結(jié)59-60
• 5 模型轉(zhuǎn)換程序的開發(fā)60-69
• 5.1 引言60
• 5.2 模型轉(zhuǎn)換程序總流程60-61
• 5.3 模型轉(zhuǎn)換程序各模塊關(guān)鍵技術(shù)61-68
• 5.3.1 ifc文件讀取解析模塊61-65
• 5.3.1.1 模塊開發(fā)流程圖61-62
• 5.3.1.2 柱（Ifccolumn）的讀取、解析及存儲62-63
• 5.3.1.3 板（Ifcslab）的讀取、解析及存儲63-64
• 5.3.1.4 梁（Ifcbeam）的讀取、解析及存儲64
• 5.3.1.5 變形體（Ifcbuildingelementproxy）的讀取、解析及存儲64-65
• 5.3.2 人工交互模塊65-68
• 5.3.2.1 模塊開發(fā)流程圖65-66
• 5.3.2.2 約束信息的輸入66-67
• 5.3.2.3 荷載信息的輸入67-68
• 5.3.3 s2k文件生成模塊68
• 5.4 SAP2000三維基坑結(jié)構(gòu)分析模型的生成68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 6 工程實例應(yīng)用69-82
• 6.1 引言69
• 6.2 工程實例概述69-72
• 6.2.1 工程概況69-70
• 6.2.2 場地工程地質(zhì)條件70
• 6.2.2.1 地層巖性70
• 6.2.2.1 場地地下水70
• 6.2.3 周邊環(huán)境70
• 6.2.4 基坑支護(hù)設(shè)計方案70-71
• 6.2.4.1 主要設(shè)計原則70-71
• 6.2.4.2 支護(hù)方案71
• 6.2.5 補充說明71-72
• 6.3 BIM在基坑樁撐支護(hù)結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用72-81
• 6.3.1 三維基坑結(jié)構(gòu)分析模型的生成72-76
• 6.3.1.1 三維基坑信息模型的建立72-73
• 6.3.1.2 三維基坑結(jié)構(gòu)分析模型的生成73-76
• 6.3.2 三維基坑結(jié)構(gòu)分析模型的調(diào)整76-81
• 6.3.2.1 立柱位置的調(diào)整76-79
• 6.3.2.2 支撐位置的調(diào)整79-81
• 6.4 本章小結(jié)81-82
• 7 結(jié)論及建議82-84
• 7.1 本文主要結(jié)論82
• 7.2 有待于進(jìn)一步研究的建議82-84
• 參考文獻(xiàn)84-89
• 附錄Ⅰ柱模型完整IFC中性文件89-94
• 附錄Ⅱ 6m深基坑模型完整s2k文件94-114
• 附錄Ⅲ 主要程序代碼114-150
• 作者簡歷及科研成果清單150-151
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集151

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