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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:郭瑞濬
研究生(外文):Rui-JunKuo
論文名稱:建築資訊模型應用在高樓結構碰撞問題之研究
論文名稱(外文):Application of Building Information Modeling on Structural Pounding Problems
指導教授:徐德修徐德修引用關係
指導教授(外文):De-Siou Syu
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:130
中文關鍵詞:建築資訊模型BIM結構碰撞自動化
外文關鍵詞:Building Information ModelingStructural PoundingAutomation
相關次數:
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透過建築資訊模型(Building Information Modeling,BIM)的整合設計概念探討相鄰結構碰撞的問題。在資訊科技的快速發展進步下,強大的3D建模軟體與結構分析軟體已經可以互相結合,在整個設計分析階段已經逐漸邁入自動化,運用建築師的設計藍圖,結構工程師可以直接將模型傳入需要的分析軟體中計算設計,不需要再重新建模,和以往的模型建立、結構分析、結構設計各自執行、獨立運算的執行狀況是不一樣的。在建築資訊模型這個概念下,所有資料都被數據化,如此,在獲取建築物的資訊方面,可以省下大量的人力成本。吾人可預期此為未來土木工程及建築工程設計案件處理之發展趨勢。在此即利用這一觀念進行建築物的分析及設計,並以高樓結構碰撞問題為例呈現整合設計的效果。
Integration design through the concept of building information modeling on building ponding problems. By the highly development of information technology, a powerful 3D modeling software and structural analysis software can be combined with each other. As 3D structural model generated, analysis and design can be executed automatically. Conventional design process (including modeling, structural analysis and design, …etc.), execution and calculation independently in each step, can be modified a lot. All the regarded data will be digitized when BIM integration design concept is adopted. Consequently, the prime cost can be greatly reduced in the design project. It is believed that the BIM system will be greatly applied to our practical design field including civil engineering projects.
目錄
中文摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機及目的 2
1.3 研究方法與本文內容 4
第二章 建築資訊模型(BIM)的介紹 5
2.1 何謂BIM 5
2.2 BIM的優勢功能 9
2.3 政府及民間部門推動BIM 12
2.4 BIM的相關軟體 15
第三章 文獻回顧及理論基礎 19
3.1 結構碰撞之文獻回顧 19
3.2 結構間距之相關規定 22
3.3 有限元素法 26
3.4 動力分析 30
3.5 液流阻尼器及其原理 35
第四章 程式架構 37
4.1 TEKLA程式介紹 37
4.2 TEKLA基本操作 41
4.3 SAP2000程式介紹 53
4.4 SAP2000基本操作 54
第五章 案例設定與分析結果 69
5.1 結構案例設定及流程 69
5.2 TEKLA模型建立 72
5.3 SAP2000分析 78
5.4 SAP2000設計 87
5.5 回傳至TEKLA 91
5.6 現行建築物之碰撞補強 94
第六章 結論與建議 107
參考文獻 110
附錄A-SAP2000之範例引證 112
附錄B-鋼結構設計規範 128




表目錄
表2-1 BIM的數據內容 8
表2-2 BIM對政府及民間的益處 12
表2-3 BIM各種用途使用之軟體 16
表3-1 α_y對應值 22
表3-2 規範R值 23
表A-1 case2 手算結果(二) 115
表A-2 case3 手算結果(四) 119



圖目錄
圖1-1 間距不足之建築物(一) 2
圖1-2 間距不足之建築物(二) 2
圖1-3 間距不足之建築物(三) 3
圖1-4 間距不足之建築物(四) 3
圖1-5 本研究之整合流程 4
圖2-1 BIM的生命週期 6
圖2-2 BIM的進程 8
圖2-3 海洋大學體育館量體、動線分析 13
圖2-4 海洋大學體育館空間與結構分析 14
圖2-5 海洋大學體育館空間配置分析 14
圖2-6 軟體間相互關係 17
圖3-1 實際碰撞案例地點位置 19
圖3-2 實際碰撞案例(一) 20
圖3-3 實際碰撞案例(二) 20
圖3-4 實際碰撞案例(三) 20
圖3-5 實際碰撞案例(四) 20
圖3-6 高架橋和古蹟間距太近案例 21
圖3-7 一維的線段元素(兩個節點) 27
圖3-8 二維的正方形元素(八個節點) 27
圖3-9 三維的四面體元素(十個節點) 27
圖3-10 有限元素網格(一) 28
圖3-11 有限元素網格(二) 28
圖3-12 有限元素法分析步驟 29
圖3-13 Solution Methods for Equation of Motion 33
圖3-14 液流阻尼器 36
圖4-1 TEKLA STRUCTURES 17版 37
圖4-2 TEKLA軟體模組配置 38
圖4-3 TEKLA操作流程圖 41
圖4-4 TEKLA 新增模型 42
圖4-5 TEKLA開啟舊模型 42
圖4-6 TEKLA設定格子線 43
圖4-7 TEKLA 格子線 44
圖4-8 TEKLA零件種類 45
圖4-9 TEKLA 柱設定 45
圖4-10 TEKLA接頭視窗 46
圖4-11 TEKLA 接頭詳細設定 47
圖4-12 TEKLA 線負載視窗 48
圖4-13 TEKLA儲存IFC視窗 49
圖4-14 TEKLA 分析模型 50
圖4-15 TEKLA 分析設計規範 51
圖4-16 TEKLA 分析輸出內容 51
圖4-17 TEKLA 分析應用程式介面 52
圖4-18 TEKLA 分析負載組合 52
圖4-19 SAP2000 15版 53
圖4-20 SAP2000操作流程圖 54
圖4-21 SAP2000 範例模型 55
圖4-22 SAP2000 梁的設定 55
圖4-23 更改邊界條件 56
圖4-24 選擇需要的邊界條件 56
圖4-25 SAP2000 顯示斷面 57
圖4-26 SAP2000 顯示外力(一) 57
圖4-27 SAP2000 顯示外力(二) 58
圖4-28 SAP2000 桿件設定(一) 58
圖4-29 SAP2000 桿件設定(二) 59
圖4-30 SAP2000 桿件設定(三) 59
圖4-31 SAP2000 桿件設定(四) 60
圖4-32 SAP2000 分析設定(一) 60
圖4-33 SAP2000 分析設定(二) 61
圖4-34 SAP2000 分析結果 61
圖4-35 SAP2000 設計斷面 62
圖4-36 SAP2000 規範設定 63
圖4-37 SAP2000 設計結果 63
圖4-38 SAP2000 設計詳細資料(一) 64
圖4-39 SAP2000 設計詳細資料(二) 64
圖4-40 SAP2000新增斷面(一) 65
圖4-41 SAP2000新增斷面(二) 65
圖4-42 SAP2000新增斷面(三) 66
圖4-43 回傳至TEKLA 67
圖4-44 TEKLA新增斷面(一) 68
圖4-45 TEKLA新增斷面(二) 68
圖5-1 樓層底面示意圖 69
圖5-2 樓層正面示意圖 70
圖5-3 例題流程圖 71
圖5-4 建立格線 72
圖5-5 格子線內容設定 73
圖5-6 TEKLA 3D模型圖 74
圖5-7 柱斷面設定 74
圖5-8 柱長設定 74
圖5-9 梁斷面設定 75
圖5-10 混凝土板設定 75
圖5-11 TEKLA分析模型設定(一) 76
圖5-12 TEKLA分析模型設定(二) 76
圖5-13 TEKLA分析模型 77
圖5-14 SAP2000分析圖 78
圖5-15 SAP2000視角調整(XZ平面) 78
圖5-16 歷時函數設定 79
圖5-17 振態調整 80
圖5-18 歷時函數設定成地震外力 81
圖5-19 組合力設定(一) 82
圖5-20 組合力設定(二) 82
圖5-21 分析執行選單 83
圖5-22 SAP2000分析完成圖 83
圖5-23 選擇變位之點 84
圖5-24 設定點位 85
圖5-25 未設計前之位移歷時圖 85
圖5-26 未設計前之位移歷時圖(EXCEL整理) 86
圖5-27 設計後之結果 87
圖5-28 各桿件斷面積 88
圖5-29 設計後之位移歷時圖(EXCEL整理) 89
圖5-30 設計前後兩棟建築之相對間距 89
圖5-31 3倍El Centro地震力作用下之相鄰間距 90
圖5-32 4倍El Centro地震力作用下之相鄰間距 90
圖5-33 5倍El Centro地震力作用下之相鄰間距 91
圖5-34 TEKLA取得SAP2000結果 92
圖5-35 TEKLA使用設計群組 92
圖5-36 TEKLA完成換取新斷面 93
圖5-37 實際碰撞案例 95
圖5-38 案例底面示意圖 95
圖5-39 案例正面示意圖 96
圖5-40 TEKLA建模 97
圖5-41 梁性質設定 97
圖5-42 混凝土板性質設定 97
圖5-43 左棟建築柱性質設定 98
圖5-44 右棟建築柱性質設定 99
圖5-45 振態調整 100
圖5-46 歷時函數設定成地震外力 100
圖5-47 位移歷時圖(EXCEL整理) 101
圖5-48 阻尼設定(一) 102
圖5-49 阻尼設定(二) 102
圖5-50 阻尼連結位置 103
圖5-51 左棟建築放入阻尼(c=10)比較圖 103
圖5-52 右棟建築放入阻尼(c=10)比較圖 104
圖5-53 加入阻尼(c=10)之相對歷時圖 104
圖5-54左棟建築放入阻尼(c=20)比較圖 105
圖5-55右棟建築放入阻尼(c=20)比較圖 105
圖5-56加入阻尼(c=20)之相對歷時圖 106
圖6-1 BIM於土木結構之整合 108
圖A-1 case1 題目 112
圖A-2 case1 SAP2000結果 113
圖A-3 case2 題目 113
圖A-4 case2 SAP2000結果(一) 114
圖A-5 case2 SAP2000結果(二) 114
圖A-6 case2 手算結果(一) 115
圖A-7 case2 手算結果(三) 115
圖A-8 case3 題目 116
圖A-9 case3 SAP2000結果(一) 116
圖A-10 case3 SAP2000結果(二) 117
圖A-11 case3 手算結果(一) 117
圖A-12 case3 手算結果(二) 118
圖A-13 case3 手算結果(三) 118
圖A-14 case4 題目 120
圖A-15 case4 SAP2000結果(一) 120
圖A-16 case4 SAP2000結果(二) 121
圖A-17 case4 SAP2000結果(三) 121
圖A-18 case4 SAP2000結果(四) 122
圖A-19 case4 手算結果(一) 122
圖A-20 case4 手算結果(二) 123
圖A-21 case4 手算結果(三) 123
圖A-22 case4 手算結果(四) 124
圖A-23 case4 手算結果(五) 124
圖A-24 case4 手算結果(六) 125
圖A-25 case4 SAP2000只考慮彎矩結果(一) 126
圖A-26 case4 SAP2000只考慮彎矩結果(二) 126
圖A-27 case4 SAP2000只考慮彎矩結果(三) 127
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賴朝俊建築師,[成功大學建築系演講簡報:BIM在建築設計上的運用],2012年11月2日

賴朝俊建築師,[成功大學建築系演講簡報:BIM在建築設計上的運用],2012年11月2日,演講筆記

「鋼構造建築物鋼結構設計技術規範」,鋼結構容許應力設計法規範及解說,第十三章,內政部營建署,民國九十六年六月
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1. 鄭惠美、照屋博行(2004)‧社區安全需求與實踐之台灣、日本兩地比較研究‧健康促進暨衛生教育雜誌,24,1-14。
2. 鄭惠美、照屋博行(2004)‧社區安全需求與實踐之台灣、日本兩地比較研究‧健康促進暨衛生教育雜誌,24,1-14。
3. 洪新來、張廖麗珠、柴在屏(2010)‧高齡者休閒運動參與動機及阻礙因素之分析-以彰化地區為例‧嘉大體育健康休閒期刊,9(3),46-55。
4. 洪新來、張廖麗珠、柴在屏(2010)‧高齡者休閒運動參與動機及阻礙因素之分析-以彰化地區為例‧嘉大體育健康休閒期刊,9(3),46-55。
5. 洪新來、張廖麗珠、柴在屏(2010)‧高齡者休閒運動參與動機及阻礙因素之分析-以彰化地區為例‧嘉大體育健康休閒期刊,9(3),46-55。
6. 李晶、林子郁(2010)‧高齡者休閒環境城鄉差異之研究-以板橋市和西港鄉為例‧人文社會科學研究,4(2),55-80。
7. 李晶、林子郁(2010)‧高齡者休閒環境城鄉差異之研究-以板橋市和西港鄉為例‧人文社會科學研究,4(2),55-80。
8. 李晶、林子郁(2010)‧高齡者休閒環境城鄉差異之研究-以板橋市和西港鄉為例‧人文社會科學研究,4(2),55-80。
9. 陳建廷、蘇慧慈、李壽展(2011)‧老年人休閒生活之探討-以民間宗教活動為範疇‧屏東教大體育,14,524-532。
10. 陳建廷、蘇慧慈、李壽展(2011)‧老年人休閒生活之探討-以民間宗教活動為範疇‧屏東教大體育,14,524-532。
11. 陳建廷、蘇慧慈、李壽展(2011)‧老年人休閒生活之探討-以民間宗教活動為範疇‧屏東教大體育,14,524-532。
12. 鄭惠美、照屋博行(2004)‧社區安全需求與實踐之台灣、日本兩地比較研究‧健康促進暨衛生教育雜誌,24,1-14。
13. 羅明葵、徐昌俊(2010)‧以身體活動發展老人健康促進服務‧大專體育,111,69-74。
14. 羅明葵、徐昌俊(2010)‧以身體活動發展老人健康促進服務‧大專體育,111,69-74。
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