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BIM如何设计高铁站房?请看这里

发布于:2021-04-14 16:50:28
首页/BIM专题
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本文以中铁大桥局集团有限公司为背景,以某高铁站房的结构可视化设计为研讨对象,讨论BIM在高铁站房设计中的应用思路和实际应用。

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站房概况

站房总建筑面积为7999㎡,主体站房功能布局分为两层,一层进站层±0.00m(高程15.800m),站房一侧设有售票厅/办公及设备用房,另一侧设有设备用房,中间设置候车空间;二层平面标高6.300m,两端分别设有办公用房及机电设备用房;架空层标高-5.200,功能布置为出站厅以及商业预留。站房面宽(轴线):143.6m,进深(轴线):41m,最高屋面结构标高:18.600m。

站房结构

①站房结构以50年为使用寿命设计、结构安全等级二级,站房中调度、运行、通讯、信息设施房屋及有关部分抗震设防类别按重点设防类,其他部分按标准设防类展开下阶段设计。站房金属屋面基本风、雪压荷载重现期按100年取值。

②站房基础采用灌注桩加承台基础梁相结合的模式。

③站房楼面采用现浇钢筋混凝土框架结构、现浇钢筋混凝土楼盖,屋面采用钢网架结构。

④抗震设防等级:6度,设计基本地震加速度值为0.05g。

BIM模型建立

首先使用Revit2016软件来进行高铁站房的模型建立,根据中国铁路总公司提供的红线以及建筑专业提供的建筑图,确定建筑轴网定位,在轴网确定过程中要注意建筑物结构标高设定。随后依据轴网来依次定位结构柱→主梁→次梁→墙→楼板→门窗、幕墙,来完成建筑主体结构设计,主体结构模型建立的过程中,要预留出楼梯间空间,柱梁板的尺寸可根据相关规范来进行初步设计,后续再通过结构软件验算结构的稳定性。其次进行楼梯结构设计,依据建筑图设计要求,定义楼梯类型,以此来确定楼梯起步梁、梯梁、梯柱等结构的位置及其尺寸。

最后将设计的建筑模型进行结构优化,通过Revit2016软件可关闭模型建筑部分,提高建筑优化效率。在此过程中,确定好结构的标高,以防出现标高差是最为重要的一个环节。

在建立模型时,另一个需要注意的环节便是相关族的制作。Revit软件中的族类型多种多样,例如可以直接利用的建筑墙、建筑柱、窗户、楼梯和幕墙族等建筑模型。但是这些族早已被提前定义在原型件和项目,用户不可直接增加、删除或修改系统族,在建模过程中,系统族虽然被广泛使用,但对于不同新项目时有时并不能满足设计需求,往往通过创造新的族以及对新的族进行参数化的设计来满足不同工程项目的设计需求。随着时间的推移,自建族库也会愈发的完善。一些大型企业在进行BIM设计时往往会使用企业内部的共享族库。

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结构分析

本文将Revit2016与ETABS2016结构分析软件进行数据链接,以此为依托完成结构的荷载计算。针对Revit模型,美国CSI公司专门开发出专业的CSIxREVIT 2016数据接口,在REVIT

2016中依次点击“附加模块→外部工具→Export to Creat New ETABS or SAPA2000 Mode”即可新生成后缀名为.exr的文件。因为部分物理参数无法在Revit2016中实现,故运用ETABS软件对结构进行深入设计。

依据模型中的参数大多数构件自动转换入分析软件中,简化模型中部分构件不参加结构整体计算的构建,因此只需要转入部分数据,来对模型进行分析。其中,欲约束楼板在模型中变

形则在Revit中假定楼板为刚性楼板,便可以简便得出层间位移角,其配筋后续通过其他方式计算。

打开ETABS2016,将Revit2016中建好的模型导入至ETABS中,导入的模型在实际工程中可根据工程的具体需要而进行结构的优化,比如梁的分析线位置。

有限元分析软件ETABS立足于欧美,本身并不包扩我国结构设计规范,因此在使用ETABS等软件进行结构分析时,要先导入我国关于结构设计的规范及算法,比如:高层建筑混凝土规范和钢结构规范等。之后使用ETABS中模型分析功能便可以对结构模型自动进行力学分析。

将建筑模型从Revit导入ETABS后,通常情况下,楼板假定刚性楼板进行计算,方便计算其位移角,根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第3.7.3条规定:对于高度不超过150m的高层建筑的框架,其楼层层间最大位移与层高之比△/h不能大于1/550。

此外,在Revit中部分构件在ETABS中无法简化,以相关的荷载及约束条件来代替,以独立的均布或者几种荷载来替代部分无法简化的建筑构件,在设置时因注意相关荷载的约束条件,以模拟该构件对建筑物整体的作用。进行相关设置后,便可使用ETABS自动分析建筑物受力及位移情况。

通过分析可得出,无论是风荷载还是地震荷载,在X方向和Y方向的最大层间位移均满足我国《高层建筑混凝土结构技术规程》中关于层间位移角的规定,即通过BIM进行的结构设计,其稳定性满足规定要求。

本文作者:张继东 丁震(安徽建筑大学土木工程学院)

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