基于BIM的隧道结构计算应用研究.pdf

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1、第6期（总第176期）No.6(SerialNo.176)2014年12月CHINAMUNICIPALENGINEERINGDec.2014DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2014.06.018基于BIM的隧道结构计算应用研究袁自鸣，嵇中（上海市城市建设设计研究总院，上海200125）摘要：随着我国土木工程行业的快速发展，BIM在市政建设项目各阶段的应用越来越广泛，涵盖三维建模、工程出图、施工模拟及运营管理。在一项工程的设计阶段，结构计算的重要性不言而喻。依托上海嘉定区陈翔路地道工程，实现从BIM建

2、模软件（Revit）到BIM分析软件（Robot）的无缝连接，并将BIM计算结果与通用有限元软件ANSYS进行对比分析，验证其计算结果的准确性，实现真正意义上的BIM设计。关键词：Robot结构计算；无缝连接；BIM设计中图分类号：U451文献标志码：A文章编号：1004-4655(2014)06-0051-03BIM（BuildingInformationModeling，简称BIM）古猗园路、轨道交通L11、沪嘉高速公路和瑞林路。全称“建筑信息模型”，是基于先进的三维数字设计陈翔路地道结构平面布置示意图见图1。和工程软件

3、所构建的“可视化”数字建筑模型，为古猗园路沪嘉高速瑞林路设计师、水暖电工程师等各环节人员提供“模拟和分析”的科学协作平台，帮助他们利用三维数字模型对项目进行设计、建造及运营管理。最终使整个工程项目在设计、施工和使用等各阶段都能够有效车行地道建立资源计划、控制资金风险、节省能源、节约成本、规五路敞开段115m暗埋段158m敞开段87m提高效率，实现工程项目的全生命周期管理。轨道11号线近年来，BIM技术在中国的建筑行业已掀起一图1陈翔路地道结构平面布置图番研究热潮，如何理解BIM，开展BIM研究，成为众多科研单位和设计院所探讨

4、的问题。然而，工程所在场地地势总体平坦、地貌类型单一，BIM技术在市政领域，尤其是隧道设计方面仍鲜有属滨海平原相。场地内土层主要为第四系松散沉积应用，缺乏成功的案例。结构计算作为其设计阶段物，地下水位取地表以下0.5m。的重要环节，很大程度上决定BIM设计在隧道全2BIM结构建模生命周期中应用的连贯性。本文主要基于上海嘉2.1物理模型定区陈翔路地道工程，对BIM结构进行应用研究，陈翔路地道共有7段暗埋段和10段敞开段，验证其计算准确性，以填补BIM设计中的一项重在BIM建模软件Revit中，通过楼板、墙体、圆柱要环节[1-2

5、]。体等族命令建立整个地道的物理结构模型（见图2）。1工程概述陈翔路地下通道位于上海嘉定区南翔镇陈翔路，东西走向。该工程为一条满足双向4车道通行的单箱双室车行地道，地道结构由西向东依次下穿图2陈翔路地道物理结构模型示意图收稿日期：2013-12-312.2结构分析模型第一作者简介：袁自鸣（1989—），男，助理工程师，本科，主要从事地下结构BIM设计工作。RevitStructure不但可以创建物理模型，而且51袁自鸣，嵇中：基于BIM的隧道结构计算应用研究2014年第6期也可创建结构模型。例如，构件边界条件、结构荷2种为地

6、基反力模型及弹性地基模型。载、梁分析模型、柱分析模型及楼板分析模型等，1）地基反力模型假定，结构自重及外部竖向承载这些信息的模型就是结构分析模型。Revit荷载作用于地基表面单位面积上所形成的基底压Structure本身不具备结构分析功能，其结构分析的力，与地基土施加在底板底面的地基反力是一对作[3]实现，需要通过和Robot结构分析软件结合完成。用力与反作用力。结构分析模型是Revit结构分析软件数据传递2）弹性地基模型认为，由于底板搁置在地基的载体，Revit在创建实体模型的同时，会自动创上，底板上作用有荷载，因此结构底

7、板在荷载的作建和实体模型一致的结构分析模型，需通过适当的用下将与地基土层一起产生变形，因而底板底与地可见性设置，就能检查并修改结构分析模型。陈翔基土表面存在相互作用的反力，其大小与土层变形路地道结构分析模型示意图见图3。量有关。由于地基反力模型力学概念清晰，计算量小，并适用于软土地区的结构计算要求，故采用该模型进行计算。3.2边界条件将结构分析模型导入RSA（RobotStructureAnalysis，简称RSA）后，对模型进行边界条件的图3陈翔路地道结构分析模型示意图设置。在施加边界条件时需充分考虑结构形式、荷其中，楼板

8、分析模型位置根据计算需要进行调载工况、周边环境等因素，确保结构内力计算的合整，可分别投影至板外侧、内侧或中心位置。在常理性及安全性。规隧道结构计算中，一般将计算模型简化至构件中3.3荷载输入心线处，故本算例中分析楼板模型也投影至构件中RSA中将荷载类型分为恒载、活载、风荷载、心位置。雪荷载