基于BIM技术的山村别墅设计和实现土木工程.docx

摘 要 如今，建筑信息模型在整个土木工程行业都受到广泛使用，并获得好评。因为它可以统筹安排所有子项目，并将各类信息统一到一个模型中，有利于提高工作人员的效率。然而BIM在高校中涉及的并不多，还没有广泛普及。本次毕业设计相比其他毕业设计，课题较为新颖也较有挑战性。该毕业设计尝试以BIM作为创新点，进行项目的建筑设计，同时还利用其他软件需要进行结构设计。本次毕业设计的的目的就是利用建筑信息模型对某一山村别墅进行详细的建筑设计，并分别通过手算与电算完成乡村别墅的结构设计。 在建筑设计方面，首先在确定建筑面积的基础上讨论建筑尺寸，房间布置，在确定建筑图纸后，再针对性的进行BIM建模，主要使用Revit软件，实现了三维建模。在使用Revit的过程中，每一步都至关重要，不容有错，因为一个部位出错就会导致某一处无法正常建模。当然也正是如此，用Revit构建出的三维模型更加的直观，精准，操作起来也更加的高效便捷。之后，便可利用Revit出CAD图纸，包括各平面图，立面图，剖面图，详图等等。 在结构设计方面，首先进行手算。在手算阶段，本次毕业设计只选取一榀框架进行计算。其中包括基本的结构选型、侧移验算、内力计算，也包括了较为复杂的内力组合、截面设计与配筋计算等等。随后，进入电算部分，电算部分要求使用结构分析软件PKPM进行整栋别墅的结构设计，并将电算结果与手算结果进行比较，保证误差在允许范围以内。最后，根据结构设计的结果绘制基础、梁、板、柱结构施工图。 本次毕业设计综合运用CAD、PKPM、Revit等多种专业软件，计算量大，有一定难度。 关键词： BIM；乡村别墅；建筑设计；结构设计；Revit Abstract In recent years, building information model has been widely used and been highly assessed in the whole field of civil engineering not only because it can co-ordinate all subprojects and integrate all kinds of information into a model, but also owing to its high efficiency for staff. However, BIM does not involve much in colleges and universities and has not yet been widely popularized. Compared with other graduate design, this graduation project is more innovative and challenging. This graduation project, for the first time, uses BIM as an innovative point to design architectural part of this project, and also uses other softwares for structural design. The purpose of this graduation project is to use building information model to carry out detailed architectural design of a mountain village villa, and complete the structural design of rural villa by manual calculation and electrical calculation respectively. Firstly, in terms of architectural design, discuss the construction area and layout of the room based on the size of building. After completing architectural drawings, building information model is made by Revit in order to realizing 3D model. Each step is critical in the process of using Revit, and there can be no mistake because a mistake in one place can lead to an abnormal modeling. And because of this, the three-dimensional model built by Revit is more intuitive, accurate, and more efficient and convenient to operate. After that, you can use Revit to draw CAD drawings, including plans, elevations, sections, detailed drawings… In the aspect of structural design, the manual calculation is carried out first. In the manual calculation stage, this graduation project only selects one piece of frame to carry on the computation. Including the basic structure selection, lateral displacement check, internal force calculation, including complicated internal force combination, section design and reinforcement calculation, and so on. Then, come to electrical calculation part, the calculation part requires the structural analysis software PKPM for the whole villa structure design, and the calculation results and manual calculation results are compared, to ensure that the error is within the allowable range. Finally, according to the results of structural design, draw the foundation, beam, plate and column construction drawings. The graduation project uses CAD, PKPM, Revit and other professional softwares. Besides, the calculation is large and difficult. Key words: building information model; villa in mountain village; architectural design; structural design; Revit; 目 录 摘 要 I Abstract II 第一章 建筑与结构设计资料 1 1.1 设计条件 1 1.1.1 设计使用年限 1 1.1.2 抗震设防 1 1.1.3 地质资料 1 1.1.4 设计标高 1 1.1.5 气象条件 1 1.1.6 活荷载标准值 1 1.1.7 场地类别……………………………………………………………………………………………………………1 1.1.8 门窗尺寸................................................................................................................1 第二章 结构设计方案 2 2.1结构选型 2 2.2确定计算简图 3 2.3构件截面估选 3 2.4 竖向荷载统计 7 2.4.1 竖向横载标准值统计 7 2.4.2 竖向活载标准值统计 12 2.5 风荷载计算及侧移验算 13 2.5.1 风荷载计算 13 2.5.2 框架侧向刚度计算 14 2.5.3 风荷载下框架侧移验算 16 2.6 水平地震作用计算及侧移验算 16 2.6.1 总侧向刚度计算 16 2.6.2 重力荷载代表值计算 16 2.6.3 水平地震作用计算 17 2.6.4 水平地震作用下框架侧移验算 19 第三章 内力计算 19 3.1 内力计算 10 3.1.1 竖向恒载作用下的内力计算 19 3.1.2 竖向活载作用下的内力计算 29 3.1.3 风恒载作用下的内力计算 40 3.1.4 水平地震作用下的内力计算 43 3.2 内力组合 47 3.2.1 梁控制截面内力组合 52 3.2.2 柱控制截面内力组 52 第四章 截面设计与配筋计算 61 4.1 框架柱截面设计 61 4.1.1 柱正截面受压承载力计算 61 4.1.2 柱斜截面受剪承载力计算 63 4.2 框架梁截面设计 65 4.2.1 梁正截面受弯承载力计算 65 4.2.2 梁斜截面受剪承载力计算 66 4.3 框架梁柱节点核心区截面抗震验算 68 4.4 楼梯设计 71 4.5 基础设计 73 第五章 PKPM电算结果 78 5.1 建筑结构总信息 78 5.2 周期、地震力与振型 82 5.3 位移输出文件 83 5.4 电算与手算结果对比 84 5.4.1 恒荷载作用下框架梁弯矩对比 84 5.4.2 活荷载作用下框架梁弯矩对比 84 5.4.3 底层柱最大轴力对比 85 参考文献 85 致 谢 85 V 第一章 建筑与结构设计资料 1.1 设计条件 1.1.1设计使用年限 设计使用年限50年，使用年限调整系数 1.1.2 抗震设防 抗震设防烈度：7度，地震基本加速度为：0.10g，设计地震组为：第三组，框架结构为：三级抗震等级 1.1.3 地质资料 天然地基， fak=300kPa 1.1.4 设计标高 室内设计标高±0.00，室内外高差300mm 1.1.5气象条件 基本风压：0.4 KN/m2，基本雪压：0.35 KN/m2 1.1.6 活荷载标准值 楼面：0.5 KN/m2，不上人屋面：0.5 KN/m2，楼梯：3.5 KN/m2 1.1.7 场地类别 II类场地土 1.1.8 门窗尺寸 门窗尺寸：C0815: 800×1500mm C1515: 1500×1500mm C1815: 1800×1500mm M0921: 900×2100mm M0921’: 900×2100mm M2422: 2400×2200mm M0821: 800×2100