钢结构在建筑中的应用及 BIM 技术的重要性

   日期:2024-06-27     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:286    
核心提示:由于装配式建筑的预制生产和拼装,需要钢结构提供精确的设计与参数,因此钢结构前期设计的要求非常高。BIM技术的引入,不仅能可视化钢结构设计,还能利用钢结构参数,进行各种抗震性能分析和计算统计,提高结构算量的准确性和建筑质量。钢结构BIM建模钢结构计算分析3)设计和分析结构模型

钢结构不仅在传统的厂房、体育馆等钢结构建筑中可以看到,在现代的住宅、别墅等一些民用建筑中也能看到钢结构的存在,钢结构作为建筑结构的主要类型之一,具有安装方便、成本低廉等优点。

近年来,装配式建筑的发展和国家政策的推动,使得我国各省市对装配式建筑的要求越来越高,钢结构作为最能实现建筑工业化的产品而受到重视。

由于装配式建筑的预制、装配式,钢结构需要提供精准的设计和参数,所以对钢结构前期设计的要求很高。引入BIM技术,不仅可以使钢结构设计可视化,还可以利用钢结构参数进行各种抗震性能分析和计算统计,从而提高结构计算的准确性和建筑质量。

钢结构BIM建模

ProStructures 是一款钢筋混凝土设计软件,可以高效地创建钢筋、金属和钢筋混凝土结构的精确 3D 模型,用于创建设计图、制造细节和钢筋计划,并且这些图、细节和计划会在您更改 3D 模型时自动更新。

ProStructures 是一款由资深设计工程师开发的综合软件,包含两大组件:ProSteel 和 ProConcrete,可帮助您提高工作效率和盈利能力。

软件功能

1)按照国际标准设计

在您的产品设计中使用广泛的国际标准和规范,拓展您的业务实践,并利用全球设计机会。受益于国际标准的广泛支持,并自信地完成您的设计。

2)钢筋混凝土详细设计及制表

生成钢筋布置图,包括截面图、平面图、详图、钢筋弯曲计划、材料清单以及梁/柱/基础计划,全部基于 3D 模型。所有计划和图纸均可定制,以满足贵公司的混凝土项目标准。

3)参数结构建模

对梁、柱、支架、钢连接、基础、地基和钢筋等结构构件进行建模。在梁和柱之间使用钢连接,尺寸变化时自动更新。构件类型还可用于参数化组件,例如楼梯、梯子和扶手。

4)钢筋混凝土建模

对所有形状的钢筋混凝土进行参数化建模,例如混凝土梁、柱、板、墙、扩展基础和连续基础。随着混凝土形状的变化,钢筋会自动调整。使用直观的命令对复杂的钢筋混凝土形状进行建模,包括曲线、斜坡或非正交形状。

5)生成钢结构制造工程图

为 3D 模型中的每种钢形状、钢接头和钢板生成图纸。轻松创建全面的单组件图纸,包括尺寸、注释、标签和零件清单。自定义图纸以满足所有钢结构项目的公司标准。根据 3D 模型的更改自动更新所有过时的图纸。

6)生成结构细节

直接从结构模型中建立的设计结果生成详细的二维图纸。使用软件中提供的设置自定义图纸的样式和格式。

软件详细信息:

钢结构计算分析

1. 结构稳定性分析考虑

为了提高钢结构的抗震性能,需要对钢结构进行结构稳定性分析。

结构稳定性是指结构或构件在载荷作用下,外力和内力保持平衡的状态。判断结构是否稳定,需要看处于平衡状态的结构或构件在没有外界干扰的情况下,能否恢复到初始平衡位置。能恢复到初始平衡位置的结构是稳定的,反之则是不稳定的。

接下来我们看一下内力和外力对结构的影响。

内力分析

结构内力是指抵抗荷载等引起变形的内力。建筑构件通常承受的内力有轴力、剪力、弯矩、扭矩等。

1)轴向力:指与杆件轴线一致的内力。当杆件受拉时,轴向力为拉伸力,当杆件受压时,轴向力为压缩力。

2)剪力:也称剪切力,是指垂直于杆件的力。剪切力会产生弯矩。对于建筑杆件截面钢结构设计及实用计算,剪力主要分布在截面的中性轴上。增加抗剪能力最直接的方法是增加杆件的宽度。

3)弯矩:一般由剪力产生,也有由有偏差的过大轴力产生的。它是建筑构件产生挠度的主要原因。它主要分布在建筑杆件截面远离中性轴的两端。因此,增加抗弯能力最直接的办法是增加杆件高度。

4)扭矩:使杆件发生转动的内力,是由刚度和荷载不均匀引起的,对建筑物是一种十分不利的内力。《高层建筑混凝土结构技术规范》也规定,在建筑物的前两种振型中,不应出现扭转,应调整杆件的刚度,避免建筑物发生扭转。

功率分析

结构动力学研究结构在动荷载作用下的振动。在动荷载作用下,需要考虑惯性力的影响,以及位移、内力、速度、加速度随时间变化的影响。在结构动力学分析中,一般包括三大块:特征值分析、反应谱分析和时程分析。

1)特征值分析又称结构自振特性分析,主要需求解结构的自振周期和振型向量。

2)反应谱分析基于模态分解反应谱理论,是工程中计算结构在地震作用下的动力反应最常用的方法。 但该方法仅限于线弹性结构,弹塑性阶段的模态分解方法已不再适用。

3)时程分析包括线弹性时程分析和弹塑性时程分析两大类。与振型分解法的主要区别是采用实测的地震波输入结构钢结构设计及实用计算,计算结构的响应。弹塑性时程分析具体又可分为静力弹塑性时程分析(也称Pushover分析)和动力弹塑性时程分析。

以上结构动力分析中,特征值分析和反应谱分析较为常用。时程分析一般只用于重要建筑和形状十分复杂的建筑。在小震水平下可进行结构线弹性时程分析,而在大震水平下则需采用结构弹塑性时程分析方法。

2 结构稳定性分析方法

STAAD 是一款完全集成的有限元分析和设计解决方案,具有良好的用户界面、可视化工具和国际设计规范。它可用于分析几乎所有类型的结构,这些结构受静态载荷、动态响应、土-结构相互作用或风、地震和移动载荷的影响。

STAAD 拥有 80 多个国际代码,可用于:

1)分析重力和侧向载荷

设计和分析各种载荷条件下的简单或复杂结构,包括重力载荷(例如静载荷和活载荷)、跨越条件以及包括风和地震的横向载荷。

2)符合抗震要求

根据相关建筑规范设计和详细设计抗震系统并生成地震荷载。在设计构件时以及在设计框架和大型结构系统时(如适用)考虑这些力。在按比例分配和详细设计构件时,请遵循所选设计规范的延展性要求。

3)设计和分析结构模型

快速建模整个结构,包括甲板、板、板边和开口、梁、柱、墙、支架、延伸和连续基础以及盖板。高效地自动执行许多耗时的设计和分析任务,并生成实用的、可文档化系统和组件设计。

4)有限元设计与分析

使用我们最先进的有限元分析准确高效地完成整个建筑结构的分析、设计和绘图。使用我们的快速求解器减少或消除等待结果的时间。

5)检查冷弯型钢截面设计

使用全面的冷弯型钢库来设计轻钢构件,无需单独的专用应用程序。

6)设计抗侧力框架

对支撑和弯矩框架进行抗震和抗风建筑规范检查。快速获得结构项目的安全可靠设计。

7)生成设计荷载和荷载组合

使用内置负载生成器将规范要求的风荷载和地震荷载应用于您的结构。根据结构几何形状、质量和所选建筑规范条款自动计算相关负载参数,无需单独手动计算。使用负载组合生成器将这些横向负载情况与重力和其他类型的负载相结合。

软件详细信息:

如果您有钢结构项目需求,或者对钢结构设计软件ProStructures和钢结构计算分析软件Staad感兴趣,有采购需求,请联系我们:13918635063。

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