网架结构损伤识别及BIM技术在施工模拟中的应用研究
发布时间：2021-02-15 23:07
通过对目前众多在役大跨工业网架的安全性进行研究发现,工业网架属于多次超静定结构,其工业网架一旦发生重大损伤,将会导致非常严重的经济损失,甚至危及工作人员的生命安全。本文通过具体案例做了两方面的研究,一方面是通过静力分析和动力分析相结合的损伤识别方式,对现役工业网架进行损伤检测,确定其损伤的位置及其损伤程度,为在役建筑提供一种安全预警机制。第二方面的研究则是结合目前较为流行的BIM技术对大跨工业网架进行施工模拟,从而实现网架的设计、施工一体化。利用大型有限元软件SAP2000建立在役工业网架模型,通过静力分析确定网架的最不利荷载组合形式,然后采用固有频率和曲率模态差两种动力损伤检测方法对网架进行单处损伤、多处损伤等各种损伤工况的识别,然后对其识别的结果进行比较分析。研究发现,网架的固有频率可以检测结构是否发生损伤,但识别的效果并不是很好,所以只能将频率的变化作为定位的初步指标之一。而以曲率模态差为损伤指标对工业网架进行损伤定位具有比较高的准确性,不仅可以确定网架损伤的范围,甚至可以具体到某一杆件的损伤。利用BIM工具中的Revit软件,通过直接创建杆件族和节点族的方式来实现网架建模过程,...
【文章来源】： 李兴朝 河北建筑工程学院
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景、研究意义
1.2 国内、外的研究现状
1.2.1 损伤识别技术
1.2.2 BIM技术
1.3 损伤识别的研究方法
1.3.1 基于静力特性的损伤识别方法
1.3.2 基于动力特性的损伤识别方法
1.4 研究的主要内容及其研究目标
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究目标
第2章 网架结构损伤识别的相关理论及静力特性分析
2.1 基于振型模态的分析理论
2.1.1 基于特征向量的分析理论
2.1.2 基于Ritz向量的分析理论
2.1.3 基于曲率模态的分析理论
2.2 工业网架建模
2.3 工业网架模型荷载的选取
2.4 各种荷载单独作用下的网架变形及其荷载工况的选取
2.4.1 各种荷载单独作用下的网架变形
2.4.2 荷载工况及荷载工况组合的选取
2.5 不同荷载工况组合下的静力特性分析
2.5.1 荷载工况组合一、二下的静力特性分析
2.5.2 荷载工况组合三、四下的静力特性分析
2.6 本章小结
第3章 基于固有频率和曲率模态差的动力特性分析
3.1 基于固有频率的损伤识别理论及其分析
3.2 固有频率损伤指标
3.2.1 基于频率变化比的损伤指标
3.2.2 基于频率变化平方比的损伤指标
3.2.3 基于正规化频率变化率的损伤指标
3.3 基于固有频率的数值模拟结果与分析
3.3.1 单处损伤结果及分析
3.3.2 多处损伤结果及分析
3.4 曲率模态振型损伤指标
3.4.1 基于曲率模态差的损伤指标
3.4.2 基于曲率模态变化率的损伤指标
3.4.3 基于曲率模态比的损伤指标
3.4.4 基于曲率模态指标的损伤指标
3.5 基于曲率模态振型的动力特性分析
3.5.1 定义损伤工况
3.5.2 模态振型分析
3.5.3 曲率模态差分析
3.6 本章小结
第4章 基于BIM技术的工业网架建模
4.1 BIM技术的含义
4.2 BIM技术的功能、特性
4.3 各专业的BIM工具
4.4 Revit工业网架建模
4.5 本章小结
第5章 基于BIM技术的网架结构4D施工模拟
5.1 施工方案的确定及起重机械的选择
5.2 工业网架拼装的质量检测方法
5.3 工业网架分段的原则
5.4 基于Navisworks的4D施工模拟
5.4.1 结构柱的施工模拟
5.4.2 分段网架的施工模拟
5.4.3 工业网架入口处的施工模拟
5.4.4 基于Timeliner工具的4D施工模拟
5.5 模拟分析结果
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Revit二次开发的空间网架结构BIM建模技术[J]. 乔恩懋,丁琦. 结构工程师. 2019(01)
[2]基于BIM技术的网架结构优化设计研究[J]. 郭周超. 内蒙古煤炭经济. 2018(11)
[3]基于Revit的网架参数化建模[J]. 董爱平,王海涵,李国杰,仲伟秋. 土木建筑工程信息技术. 2018(03)
[4]BIM在PPP项目中的应用研究[J]. 李锦华,张增召. 工程管理学报. 2018(01)
[5]基于REVIT的网架自动化建模[J]. 徐鹏,白玉星,高建岭. 土木建筑工程信息技术. 2017(04)
[6]基于ansys的某网架的静力分析和模态分析[J]. 杨金彪,顾芳. 科技创新导报. 2015(28)
[7]大跨度体内折线预应力钢网架的静力特性分析[J]. 刘晓玮,马克俭. 贵州大学学报(自然科学版). 2014(03)
[8]正放四角锥网架结构静力及动力分析[J]. 丁贤,王健功. 山西建筑. 2012(03)
[9]大跨度空间网格结构的损伤定位[J]. 丁阳,张玉峰,李忠献. 建筑结构学报. 2006(01)
[10]结构早期损伤识别技术的现状和发展趋势[J]. 郑栋梁,李中付,华宏星. 振动与冲击. 2002(02)
博士论文
[1]钢结构损伤诊断实用方法研究[D]. 李国东.中国地震局工程力学研究所 2010
[2]梁、板、网架结构损伤诊断研究[D]. 白羽.昆明理工大学 2008
硕士论文
[1]基于曲率模态差和小波变换的结构损伤识别[D]. 孙淑文.广东工业大学 2018
[2]基于BIM的网架结构施工模拟与监测[D]. 杨雪萌.河北大学 2017
[3]基于随机振动的网架结构损伤识别研究[D]. 董诗远.北京建筑大学 2016
[4]网架结构优化设计与BIM施工模拟[D]. 王胜男.大连理工大学 2016
[5]基于小波包能量和频响函数的网架结构损伤识别研究[D]. 姬晨濛.北京建筑大学 2015
[6]基于BIM技术的铁路车站雨棚建造过程仿真[D]. 岳荷.兰州交通大学 2015
[7]网架结构损伤检测中的数据融合方法研究[D]. 顾钱彬.西安建筑科技大学 2015
[8]基于静力测量数据的空间桁架结构损伤识别研究[D]. 黄帅.武汉理工大学 2014
[9]基于模态参数的结构损伤识别研究[D]. 徐丹丹.长沙理工大学 2014
[10]钢结构节点的BIM技术研究与应用[D]. 崔建华.北京建筑大学 2013
本文编号：3035697
【文章来源】： 李兴朝 河北建筑工程学院
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景、研究意义
1.2 国内、外的研究现状
1.2.1 损伤识别技术
1.2.2 BIM技术
1.3 损伤识别的研究方法
1.3.1 基于静力特性的损伤识别方法
1.3.2 基于动力特性的损伤识别方法
1.4 研究的主要内容及其研究目标
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究目标
第2章 网架结构损伤识别的相关理论及静力特性分析
2.1 基于振型模态的分析理论
2.1.1 基于特征向量的分析理论
2.1.2 基于Ritz向量的分析理论
2.1.3 基于曲率模态的分析理论
2.2 工业网架建模
2.3 工业网架模型荷载的选取
2.4 各种荷载单独作用下的网架变形及其荷载工况的选取
2.4.1 各种荷载单独作用下的网架变形
2.4.2 荷载工况及荷载工况组合的选取
2.5 不同荷载工况组合下的静力特性分析
2.5.1 荷载工况组合一、二下的静力特性分析
2.5.2 荷载工况组合三、四下的静力特性分析
2.6 本章小结
第3章 基于固有频率和曲率模态差的动力特性分析
3.1 基于固有频率的损伤识别理论及其分析
3.2 固有频率损伤指标
3.2.1 基于频率变化比的损伤指标
3.2.2 基于频率变化平方比的损伤指标
3.2.3 基于正规化频率变化率的损伤指标
3.3 基于固有频率的数值模拟结果与分析
3.3.1 单处损伤结果及分析
3.3.2 多处损伤结果及分析
3.4 曲率模态振型损伤指标
3.4.1 基于曲率模态差的损伤指标
3.4.2 基于曲率模态变化率的损伤指标
3.4.3 基于曲率模态比的损伤指标
3.4.4 基于曲率模态指标的损伤指标
3.5 基于曲率模态振型的动力特性分析
3.5.1 定义损伤工况
3.5.2 模态振型分析
3.5.3 曲率模态差分析
3.6 本章小结
第4章 基于BIM技术的工业网架建模
4.1 BIM技术的含义
4.2 BIM技术的功能、特性
4.3 各专业的BIM工具
4.4 Revit工业网架建模
4.5 本章小结
第5章 基于BIM技术的网架结构4D施工模拟
5.1 施工方案的确定及起重机械的选择
5.2 工业网架拼装的质量检测方法
5.3 工业网架分段的原则
5.4 基于Navisworks的4D施工模拟
5.4.1 结构柱的施工模拟
5.4.2 分段网架的施工模拟
5.4.3 工业网架入口处的施工模拟
5.4.4 基于Timeliner工具的4D施工模拟
5.5 模拟分析结果
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Revit二次开发的空间网架结构BIM建模技术[J]. 乔恩懋,丁琦. 结构工程师. 2019(01)
[2]基于BIM技术的网架结构优化设计研究[J]. 郭周超. 内蒙古煤炭经济. 2018(11)
[3]基于Revit的网架参数化建模[J]. 董爱平,王海涵,李国杰,仲伟秋. 土木建筑工程信息技术. 2018(03)
[4]BIM在PPP项目中的应用研究[J]. 李锦华,张增召. 工程管理学报. 2018(01)
[5]基于REVIT的网架自动化建模[J]. 徐鹏,白玉星,高建岭. 土木建筑工程信息技术. 2017(04)
[6]基于ansys的某网架的静力分析和模态分析[J]. 杨金彪,顾芳. 科技创新导报. 2015(28)
[7]大跨度体内折线预应力钢网架的静力特性分析[J]. 刘晓玮,马克俭. 贵州大学学报(自然科学版). 2014(03)
[8]正放四角锥网架结构静力及动力分析[J]. 丁贤,王健功. 山西建筑. 2012(03)
[9]大跨度空间网格结构的损伤定位[J]. 丁阳,张玉峰,李忠献. 建筑结构学报. 2006(01)
[10]结构早期损伤识别技术的现状和发展趋势[J]. 郑栋梁,李中付,华宏星. 振动与冲击. 2002(02)
博士论文
[1]钢结构损伤诊断实用方法研究[D]. 李国东.中国地震局工程力学研究所 2010
[2]梁、板、网架结构损伤诊断研究[D]. 白羽.昆明理工大学 2008
硕士论文
[1]基于曲率模态差和小波变换的结构损伤识别[D]. 孙淑文.广东工业大学 2018
[2]基于BIM的网架结构施工模拟与监测[D]. 杨雪萌.河北大学 2017
[3]基于随机振动的网架结构损伤识别研究[D]. 董诗远.北京建筑大学 2016
[4]网架结构优化设计与BIM施工模拟[D]. 王胜男.大连理工大学 2016
[5]基于小波包能量和频响函数的网架结构损伤识别研究[D]. 姬晨濛.北京建筑大学 2015
[6]基于BIM技术的铁路车站雨棚建造过程仿真[D]. 岳荷.兰州交通大学 2015
[7]网架结构损伤检测中的数据融合方法研究[D]. 顾钱彬.西安建筑科技大学 2015
[8]基于静力测量数据的空间桁架结构损伤识别研究[D]. 黄帅.武汉理工大学 2014
[9]基于模态参数的结构损伤识别研究[D]. 徐丹丹.长沙理工大学 2014
[10]钢结构节点的BIM技术研究与应用[D]. 崔建华.北京建筑大学 2013
本文编号：3035697
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