基于BIM技术的高层建筑结构风致响应研究

发布时间：2017-06-13 16:13

  本文关键词：基于BIM技术的高层建筑结构风致响应研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着建筑材料、结构理论和施工技术的不断创新发展,人们生活方式的转变,使城市建筑突破了建造的极限；而计算机技术、信息技术的革命更推动了高层及超高层建筑在数量和质量上的飞跃发展。高层、超高层建筑的高度记录在不断被刷新,其结构形式越来越多样、体型也越来越复杂,并且由于高强轻的新材料使用让结构更加轻柔,也使高层建筑在各种人为或者自然灾害因素影响下的结构安全性及居住舒适性的研究愈显重要。作为建筑物主要荷载之一的风荷载,虽然引起的振动幅度小,但是其作用次数频繁,持续时间长,对高层建筑结构会造成累积损伤,导致建筑物疲劳破坏。因此研究风荷载对高层建筑的风致振动响应问题显得尤为重要。另一方面,现代建筑工程规模日益扩大,存在建筑信息与参与各方传递不畅的困难,BIM (Building Information Modeling)技术作为建筑领域中的信息应用技术,通过建立包含建筑、结构、机电等信息的三维模型,为建筑结构的分析计算提供了模型及参数基础。BIM平台可对建筑的项目信息数据库进行集成化管理,也为项目的施工质量、进度、成本管理等提供了重要的技术支持。本文通过BIM技术与SAP2000结构分析软件相结合,进行高层建筑风致响应的研究,为推进BIM技术在风振响应分析上的运用提供了借鉴；在实现集建筑、结构、设备、施工于一体的协同设计以及集成BIM应用的工程项目管理方面具有重要的现实意义。本文首先采用线性滤波法模拟出风速时程,根据不同高度处的脉动风速时程数据,绘制脉动风速时程曲线及总风压时程曲线,对提取的数据进行功率谱转换,将得到的功率谱与目标功率谱进行对比,验证了线性滤波法模拟出风速时程数据的正确性。然后以实际工程为例,在AutoDesk Revit软件中建立工程实例的建筑模型与结构模型,从多个层面展示了工程实例的构造。将AutoDesk Revit软件建立的模型,转换并导入SAP2000软件中,对导入的模型进行调整。最后在SAP2000软件中对导入的模型进行模态分析,得到结构前六阶的自振频率、周期和振型图。得到不同高度处位移与加速度的时程响应,对数据进行统计分析,得到的结果均满足规范要求。对比按照规范计算的结果,总结出产生差异的原因。最后计算出不同高度的剪力值与弯矩值,绘制出变化趋势。
【关键词】：高层建筑 BIM技术 风速时程 风振响应
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU973.213;TU17
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 研究的背景及意义8-9
• 1.2 结构风致响应研究现状9-13
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.2.3 风致响应研究方法11-13
• 1.3 BIM技术研究现状13-15
• 1.3.1 BIM技术概述13-14
• 1.3.2 BIM技术的国内外发展现状14-15
• 1.4 研究内容、方法与技术路线15-18
• 1.4.1 主要研究内容15-16
• 1.4.2 研究方法16-17
• 1.4.3 技术路线17-18
• 第2章 风的特性及风对结构的作用18-32
• 2.1 风荷载特性18-23
• 2.1.1 平均风特性18-20
• 2.1.2 基本风速20-22
• 2.1.3 基本风压22-23
• 2.2 脉动风特性23-28
• 2.2.1 湍流强度23-24
• 2.2.2 湍流积分尺度24
• 2.2.3 阵风系数24
• 2.2.4 顺风向脉动风速谱24-27
• 2.2.5 脉动风空间相干函数27-28
• 2.3 建筑结构风荷载的计算28-31
• 2.3.1 风振系数28-29
• 2.3.2 风荷载体形系数29
• 2.3.3 风压高度变化系数29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 风速及风荷载时程的数值模拟32-43
• 3.1 风速场的简化32-33
• 3.2 风速时程数值模拟方法33-37
• 3.2.1 线性滤波法33-35
• 3.2.2 谐波叠加法35-36
• 3.2.3 逆Fourier变换法36
• 3.2.4 小波分析法36-37
• 3.3 脉动风时程数值模拟与风谱验证37-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 基于BIM平台的工程模型建立43-59
• 4.1 BIM技术在行业中的优势及其应用43-48
• 4.1.1 BIM技术在行业中的优势43-44
• 4.1.2 BIM技术在项目管理中的应用44-48
• 4.2 BIM软件及其应用48-50
• 4.3 REVIT模型的建立50-58
• 4.3.1 AutoDesk Revit简介50-51
• 4.3.2 模型的建立51-56
• 4.3.3 模型的转换56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 高层建筑风致响应分析59-79
• 5.1 高层建筑结构风致响应59-64
• 5.1.1 结构风致响应理论59-63
• 5.1.2 风致结构位移响应63
• 5.1.3 风致结构加速度响应63-64
• 5.2 工程实例计算64-76
• 5.2.1 SAP软件介绍及其分析过程工程实例按设计规范计算64-65
• 5.2.2 模态分析65-68
• 5.2.3 工程实例在SAP2000中的分析68-74
• 5.2.4 工程实例按设计规范简化计算74-76
• 5.3 结果分析76-78
• 5.3.1 楼层剪力、弯矩分析76
• 5.3.2 加速度分析76-77
• 5.3.3 位移分析77-78
• 5.4 本章小结78-79
• 第6章 结论与展望79-81
• 6.1 结论79
• 6.2 展望79-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-86
• 攻读硕士学位期间发表的论文86

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