Помощь студентам в учебе
BIM-моделирование гражданского здания в ПК Revit
|
ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА I. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ПО ТЕХНОЛОГИИ BIM 10
1.1 Традиционное моделирование 10
1.2 Что понимается под BIM 11
1.2 История возникновения BIM 12
1.3 Основные особенности BIM-технологии 13
1.4 Программные средства, реализующие технологию BIM 17
1.4.1 Комплекс BIM-программ компании Autodesk 17
1.4.2 Программа Digital Project компании GT 20
1.4.3 Пакет ArchiCAD компании Graphisoft 22
1.4.4 Комплекс программ фирмы Bentley Systems 23
1.4.5 Программы компании Nemetschek 25
1.4.6 Комплекс проектирования строительных конструкций Tekla
Structures 26
ГЛАВА II. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ 29
2.1 Краткая характеристика объекта 29
2.2 Природно-климатические условия площадки строительства 30
2.3 Градостроительный план участка 31
2.4 Объемно-планировочное решение здания 33
2.5 Конструктивное решение здания 34
2.6 Сбор нагрузок 36
ГЛАВА III. МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ СЕРВИСНОГО ЦЕНТРА «KIA MOTORS» 37
3.1 Колонна 37
3.2 Ферма 40
3.3 Рама 44
3.4 Редактирование аналитической модели 47
3.5 Экспорт аналитической модели 51
3.6 Расчет аналитической модели в программном комплексе Robot Structural
Analysis 53
3.7 Проверка достоверности полученных результатов расчета 55
3.8 Работа с чертежами в программном комплексе Revit 57
3.9 Создание трехмерной модели каркаса здания 58
3.10 Оценка эффективности процесса проектирования при использовании
средств BIM-моделирования 59
3.10.1 Затраты времени необходимые для моделирования каркаса здания с
использованием BIM-технологий 59
3.10.2 Затраты времени необходимые для моделирования каркаса здания
без использования BIM-технологий 60
3.10.3 Сравнение затрат времени проектирования с использованием и без
использования BIM-технологий 60
3.11 Методика создания информационной модели металлического каркаса здания 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 63
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 65
ГЛАВА I. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ПО ТЕХНОЛОГИИ BIM 10
1.1 Традиционное моделирование 10
1.2 Что понимается под BIM 11
1.2 История возникновения BIM 12
1.3 Основные особенности BIM-технологии 13
1.4 Программные средства, реализующие технологию BIM 17
1.4.1 Комплекс BIM-программ компании Autodesk 17
1.4.2 Программа Digital Project компании GT 20
1.4.3 Пакет ArchiCAD компании Graphisoft 22
1.4.4 Комплекс программ фирмы Bentley Systems 23
1.4.5 Программы компании Nemetschek 25
1.4.6 Комплекс проектирования строительных конструкций Tekla
Structures 26
ГЛАВА II. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ 29
2.1 Краткая характеристика объекта 29
2.2 Природно-климатические условия площадки строительства 30
2.3 Градостроительный план участка 31
2.4 Объемно-планировочное решение здания 33
2.5 Конструктивное решение здания 34
2.6 Сбор нагрузок 36
ГЛАВА III. МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ СЕРВИСНОГО ЦЕНТРА «KIA MOTORS» 37
3.1 Колонна 37
3.2 Ферма 40
3.3 Рама 44
3.4 Редактирование аналитической модели 47
3.5 Экспорт аналитической модели 51
3.6 Расчет аналитической модели в программном комплексе Robot Structural
Analysis 53
3.7 Проверка достоверности полученных результатов расчета 55
3.8 Работа с чертежами в программном комплексе Revit 57
3.9 Создание трехмерной модели каркаса здания 58
3.10 Оценка эффективности процесса проектирования при использовании
средств BIM-моделирования 59
3.10.1 Затраты времени необходимые для моделирования каркаса здания с
использованием BIM-технологий 59
3.10.2 Затраты времени необходимые для моделирования каркаса здания
без использования BIM-технологий 60
3.10.3 Сравнение затрат времени проектирования с использованием и без
использования BIM-технологий 60
3.11 Методика создания информационной модели металлического каркаса здания 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 63
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 65
Актуальность темы исследования.
Развитие архитектурно-строительной отрасли не стоит на месте. В процессе проектирования применяются новые технологии, возникающие благодаря активному развитию компьютерной индустрии. Технология BIM (информационное моделирование здания) возникла сравнительно недавно, но уже активно внедряется в мировую проектно-строительную практику.
В настоящее время работа над проектами все чаще основывается на сотрудничестве. Использование технологии BIM (Building Information Model) делает интегрированным процесс проектирования, что связано с взаимодействием между специалистами, в том числе, и в территориально распределенных коллективах.
В современных условиях требуется создание не просто проекта возводимого здания, а содержащей всю необходимую информацию модели объекта, которая может быть востребована в течение всего периода его существования. Следует также отметить, что «все данные об объекте должны быть не просто собраны воедино (например, в виде некой таблицы или справочника), а являться параметрами модели, корректировка которых с учетом существующих между ними зависимостей влечет за собой автоматическое изменение всей модели» [1].
В мировой практике хорошо известны примеры (концертный зал имени Уолта Диснея в Лос-Анжелесе, небоскреб One Island East в Гонконге, олимпийские объекты в Пекине, и другие), когда комплексное или даже частичное использование технологии информационного моделирования зданий приводило к сокращению сроков проектирования и уменьшению расходов на возведение объектов [2].
В настоящее время в Российской Федерации внедрение BIM-технологий все еще находится на начальном этапе. Однако необходимость и потребность в освоении технологий BIM уже признана на государственном уровне. 29 декабря 2014 года Минстрой России выпустил Приказ №926/пр «Об утверждении Плана поэтапного внедрения технологий информационного моделирования в области промышленного и гражданского строительства» [24, 25]. Уже в 2019-м году планируется обязательное применение технологии BIM к проектированию объектов, которые финансируются за счет средств госбюджета [24].
Универсальность и эффективность BIM как нового подхода к проектированию зданий, гарантирует ему в ближайшем будущем определяющее положение в архитектурно-строительной отрасли.
Цели исследования:
1) Построение архитектурной и аналитической моделей каркаса здания сервисного центра «KIA Motors» в программном комплексе Revit и программном комплексе Robot Structural Analysis Professional;
2) Составление рекомендаций по моделированию в программном комплексе Revit и импорту в программный комплекс Robot Structural Analysis Professional.
Объект исследования - пространственный каркас здания сервисного центра «KIA Motors».
Предмет исследования - архитектурная и аналитическая модели здания и их интеграция друг с другом.
Задачи исследования:
1) Моделирование в программном комплексе Revit
■ конструкции плоской рамы здания;
■ пространственного каркаса здания;
2) Импорт модели в программный комплекс Robot Structural Analysis Professional для выполнения ее прочностного анализа и конструирования;
3) Получение чертежей марки КМ для конструкций здания;
4) Оценка эффективности процесса проектирования при использовании средств BIM-моделирования.
Научная новизна состоит в следующем:
Применение программных продуктов AutoDesk Revit и AutoDesk Robot Structural Analysis Professional для комплексного проектирования конструкций здания и оптимизации процесса проектирования
Практическая значимость:
1) Построение информационной модели каркаса здания сервисного центра «KIA Motors»;
2) Увязка архитектурной и аналитической моделей;
3) Снижение сроков моделирования здания.
Положения, выносимые на защиту:
1) Модели здания в программных комплексах Revit и Robot Structural Analysis Professional;
2) Количественные показатели эффективности, вычисленные в процессе моделирования.
Личный вклад автора состоит в:
□ создании архитектурной и аналитической моделей здания в программном комплексе Revit для выполнения прочностного анализа в программном комплексе Robot Structural Analysis Professional;
□ обработке, анализе и оформлении полученных результатов расчётов;
□ составлении алгоритма моделирования конструкции в программном комплексе Revit и импорта в программный комплекс Robot Structural Analysis Professional.
Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 63-х страницах машинописного текста и состоит из введения, 3-х глав, заключения, списка литературы, включающего 36 наименований. В работе приведены 56 рисунков и 4 таблицы.
Развитие архитектурно-строительной отрасли не стоит на месте. В процессе проектирования применяются новые технологии, возникающие благодаря активному развитию компьютерной индустрии. Технология BIM (информационное моделирование здания) возникла сравнительно недавно, но уже активно внедряется в мировую проектно-строительную практику.
В настоящее время работа над проектами все чаще основывается на сотрудничестве. Использование технологии BIM (Building Information Model) делает интегрированным процесс проектирования, что связано с взаимодействием между специалистами, в том числе, и в территориально распределенных коллективах.
В современных условиях требуется создание не просто проекта возводимого здания, а содержащей всю необходимую информацию модели объекта, которая может быть востребована в течение всего периода его существования. Следует также отметить, что «все данные об объекте должны быть не просто собраны воедино (например, в виде некой таблицы или справочника), а являться параметрами модели, корректировка которых с учетом существующих между ними зависимостей влечет за собой автоматическое изменение всей модели» [1].
В мировой практике хорошо известны примеры (концертный зал имени Уолта Диснея в Лос-Анжелесе, небоскреб One Island East в Гонконге, олимпийские объекты в Пекине, и другие), когда комплексное или даже частичное использование технологии информационного моделирования зданий приводило к сокращению сроков проектирования и уменьшению расходов на возведение объектов [2].
В настоящее время в Российской Федерации внедрение BIM-технологий все еще находится на начальном этапе. Однако необходимость и потребность в освоении технологий BIM уже признана на государственном уровне. 29 декабря 2014 года Минстрой России выпустил Приказ №926/пр «Об утверждении Плана поэтапного внедрения технологий информационного моделирования в области промышленного и гражданского строительства» [24, 25]. Уже в 2019-м году планируется обязательное применение технологии BIM к проектированию объектов, которые финансируются за счет средств госбюджета [24].
Универсальность и эффективность BIM как нового подхода к проектированию зданий, гарантирует ему в ближайшем будущем определяющее положение в архитектурно-строительной отрасли.
Цели исследования:
1) Построение архитектурной и аналитической моделей каркаса здания сервисного центра «KIA Motors» в программном комплексе Revit и программном комплексе Robot Structural Analysis Professional;
2) Составление рекомендаций по моделированию в программном комплексе Revit и импорту в программный комплекс Robot Structural Analysis Professional.
Объект исследования - пространственный каркас здания сервисного центра «KIA Motors».
Предмет исследования - архитектурная и аналитическая модели здания и их интеграция друг с другом.
Задачи исследования:
1) Моделирование в программном комплексе Revit
■ конструкции плоской рамы здания;
■ пространственного каркаса здания;
2) Импорт модели в программный комплекс Robot Structural Analysis Professional для выполнения ее прочностного анализа и конструирования;
3) Получение чертежей марки КМ для конструкций здания;
4) Оценка эффективности процесса проектирования при использовании средств BIM-моделирования.
Научная новизна состоит в следующем:
Применение программных продуктов AutoDesk Revit и AutoDesk Robot Structural Analysis Professional для комплексного проектирования конструкций здания и оптимизации процесса проектирования
Практическая значимость:
1) Построение информационной модели каркаса здания сервисного центра «KIA Motors»;
2) Увязка архитектурной и аналитической моделей;
3) Снижение сроков моделирования здания.
Положения, выносимые на защиту:
1) Модели здания в программных комплексах Revit и Robot Structural Analysis Professional;
2) Количественные показатели эффективности, вычисленные в процессе моделирования.
Личный вклад автора состоит в:
□ создании архитектурной и аналитической моделей здания в программном комплексе Revit для выполнения прочностного анализа в программном комплексе Robot Structural Analysis Professional;
□ обработке, анализе и оформлении полученных результатов расчётов;
□ составлении алгоритма моделирования конструкции в программном комплексе Revit и импорта в программный комплекс Robot Structural Analysis Professional.
Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 63-х страницах машинописного текста и состоит из введения, 3-х глав, заключения, списка литературы, включающего 36 наименований. В работе приведены 56 рисунков и 4 таблицы.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы был изучен обширный материал о состоянии вопроса по BIM-технологии. Были рассмотрены основные особенности BIM и реализующие его программные средства. Можно предположить, что внедрение BIM - это закономерный процесс, подобный замене кульмана на системы автоматизированного проектирования, произошедший на стыке XX и XXI века.
Основные результаты работы:
■ создана трехмерная информационная модель каркаса здания в программном комплексе Revit и на её основе получена аналитическая модель для последующего прочностного анализа (система конечных элементов аналитической модели создается автоматически в ходе создания трехмерной модели, добавление нагрузок и граничных условий производится пользователем);
■ аналитическая модель была импортирована в программный комплекс Robot Structural Analysis Professional с последующей доработкой (сшивка узлов и разбиение элементов при их пересечении), и был выполнен её расчет с помощью метода конченых элементов. Было произведено сравнение полученных результатов расчета с расчетом аналогичной аналитической модели из ПК Лира, результаты сопоставимы друг с другом, однако имеются расхождения;
■ разработана методика моделирования информационной модели
металлического каркаса здания,
■ получены графические материалы проекта - рабочие чертежи
конструкций каркаса и узлы,
■ произведена оценка эффективности процесса проектирования при использовании средств BIM-моделирования, которая показала, что применение BIM-технологии позволяет сократить временные затраты при работе с проектом в два раза.
Перспективной областью дальнейших исследований BIMявляется развитие 4D и SD-проектирования, т.е. внесение в информационную модель фактора времени и стоимостных показателей. Это позволит обеспечить лучший контроль процесса возведения на строительной площадке и более рационально использовать средства.
Основные результаты работы:
■ создана трехмерная информационная модель каркаса здания в программном комплексе Revit и на её основе получена аналитическая модель для последующего прочностного анализа (система конечных элементов аналитической модели создается автоматически в ходе создания трехмерной модели, добавление нагрузок и граничных условий производится пользователем);
■ аналитическая модель была импортирована в программный комплекс Robot Structural Analysis Professional с последующей доработкой (сшивка узлов и разбиение элементов при их пересечении), и был выполнен её расчет с помощью метода конченых элементов. Было произведено сравнение полученных результатов расчета с расчетом аналогичной аналитической модели из ПК Лира, результаты сопоставимы друг с другом, однако имеются расхождения;
■ разработана методика моделирования информационной модели
металлического каркаса здания,
■ получены графические материалы проекта - рабочие чертежи
конструкций каркаса и узлы,
■ произведена оценка эффективности процесса проектирования при использовании средств BIM-моделирования, которая показала, что применение BIM-технологии позволяет сократить временные затраты при работе с проектом в два раза.
Перспективной областью дальнейших исследований BIMявляется развитие 4D и SD-проектирования, т.е. внесение в информационную модель фактора времени и стоимостных показателей. Это позволит обеспечить лучший контроль процесса возведения на строительной площадке и более рационально использовать средства.