鋼結(jié)構(gòu)模型制作是一種將鋼鐵材料通過(guò)各種加工方法轉(zhuǎn)化為具有實(shí)際尺寸和形狀的三維結(jié)構(gòu)的過(guò)程。這一過(guò)程涉及設(shè)計(jì)、切割、組裝和焊接等步驟，以確保模型的穩(wěn)定性和耐用性。在制作過(guò)程中，設(shè)計(jì)師需要考慮材料的力學(xué)性能、耐久性和美觀性等因素，以確保最終產(chǎn)品能夠滿足預(yù)期的應(yīng)用需求。鋼結(jié)構(gòu)模型制作還需要遵循相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以確保施工過(guò)程的安全性。
一、鋼結(jié)構(gòu)常用節(jié)點(diǎn)展示模型制作
- 涵蓋節(jié)點(diǎn)類型：一種鋼結(jié)構(gòu)常用節(jié)點(diǎn)展示模型涵蓋了建筑鋼結(jié)構(gòu)常用的管柱、弧形十字柱、弧形十字柱與管柱連接、管柱變截面、相貫連接、箱型柱、弧形十字柱與箱型柱連接、箱型柱變截面、箱型牛腿連接、桁架連接、栓釘焊接、端銑面等節(jié)點(diǎn)類型。其模型包括左右布置的底座，一側(cè)底座上有下大上小的管柱，另一側(cè)有下大上小的箱型柱，管柱和箱型柱內(nèi)均設(shè)有加強(qiáng)筋，管柱與箱型柱之間連接有兩根桁架，兩根桁架之間連接有弧形十字柱，管柱上設(shè)有管柱牛腿，箱型柱上設(shè)有箱型牛腿，管柱和箱型柱的下端均設(shè)有若干個(gè)栓釘。
二、一般鋼結(jié)構(gòu)建模方法
- 準(zhǔn)備數(shù)據(jù)
- 獲取鋼結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)圖紙，像平面圖、剖面圖和立面圖等資料。同時(shí)，還要拿到鋼結(jié)構(gòu)材料的物理特性數(shù)據(jù)，例如彈性模量、屈服強(qiáng)度等。
- 建立框架模型
- 運(yùn)用專業(yè)的CAD軟件，依照設(shè)計(jì)圖紙中的幾何形狀與尺寸，構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)的框架模型。這些CAD軟件可依據(jù)用戶輸入的數(shù)據(jù)生成鋼結(jié)構(gòu)的三維幾何模型。
- 定義零件屬性
- 針對(duì)每個(gè)構(gòu)件，要明確其材料屬性和截面屬性。根據(jù)設(shè)計(jì)需求，挑選合適的鋼材，并定義其力學(xué)特性，如彈性模量、泊松比、密度和屈服強(qiáng)度等。對(duì)于截面屬性，可能需根據(jù)構(gòu)件的形狀和尺寸計(jì)算慣性矩等參數(shù)。
- 添加邊界條件
- 按照設(shè)計(jì)要求確定結(jié)構(gòu)的邊界條件，例如固定支座、鉸支座、約束和荷載等。邊界條件包含結(jié)構(gòu)的約束關(guān)系、外部受力和其他應(yīng)力情況。
- 進(jìn)行數(shù)值分析
- 利用結(jié)構(gòu)力學(xué)理論和有限元分析方法，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值分析。把建立的框架模型輸入到專業(yè)的結(jié)構(gòu)分析軟件中進(jìn)行計(jì)算求解，從而得到結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移和安全性等相關(guān)結(jié)果。
- 優(yōu)化設(shè)計(jì)
- 根據(jù)數(shù)值分析的結(jié)果，評(píng)估鋼結(jié)構(gòu)的性能和安全性，進(jìn)行必要的優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)調(diào)整材料、截面和連接方式等參數(shù)，提升結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。
- 結(jié)果呈現(xiàn)
- 數(shù)值分析完成后，能以圖形或表格的形式輸出結(jié)果，用來(lái)評(píng)估和展示鋼結(jié)構(gòu)的性能和安全性。并且可以借助動(dòng)畫(huà)或虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行可視化展示，方便技術(shù)交流和決策。
三、鋼結(jié)構(gòu)廠房BIM模型制作中的相關(guān)要點(diǎn)
- 基礎(chǔ)、柱、梁創(chuàng)建
- 基礎(chǔ)：獨(dú)立基礎(chǔ)可完全獨(dú)立于構(gòu)件之外繪制；條形基礎(chǔ)只能基于墻體繪制；基礎(chǔ)底板跟樓板相似，但底板不能像樓板那樣改變形體。
- 柱：結(jié)構(gòu)柱和建筑柱有諸多區(qū)別，如行為上結(jié)構(gòu)柱能連接結(jié)構(gòu)圖元，建筑柱則不能；屬性方面結(jié)構(gòu)柱有自己配置和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定義的其他屬性，建筑柱在類型屬性中有粗略比例填充樣式同墻；類型上結(jié)構(gòu)柱有垂直柱和斜柱，建筑柱僅有垂直柱；放置方式上結(jié)構(gòu)柱有手動(dòng)放置、在軸網(wǎng)處和在建筑柱處三種方式，建筑柱僅手動(dòng)放置；建筑柱將繼承連接到的其他圖元的材質(zhì)，結(jié)構(gòu)柱則不；兩種柱在明細(xì)表中分開(kāi)統(tǒng)計(jì)；建筑柱只能在平面視圖中放置且只能垂直放置，結(jié)構(gòu)柱能垂直和斜放，斜放可在立面視圖中操作。
- 梁：可兩點(diǎn)之間繪制梁，也可使用軸網(wǎng)工具向選定軸網(wǎng)上添加多個(gè)梁?？赏ㄟ^(guò)定義工作平面來(lái)快捷修改，如用參照平面繪制梁標(biāo)高并定義為創(chuàng)建梁的工作平面，或者先繪制樓板，定義樓板底面為創(chuàng)建梁的工作平面；粗略狀態(tài)下梁做為線條顯示，可控制該線條位置；梁附著到柱有按項(xiàng)目的高程和梁的端點(diǎn)到柱端點(diǎn)的距離兩種方式（只有在梁的一端有柱子時(shí)才能用）；可創(chuàng)建梁系統(tǒng)（開(kāi)間），包含一系列平行放置的梁的結(jié)構(gòu)框架圖元，這些梁可根據(jù)設(shè)計(jì)修改進(jìn)行參數(shù)化調(diào)整，還可在平面視圖或框架立面視圖中添加支架，支架會(huì)附著到梁和柱并根據(jù)建筑設(shè)計(jì)修改進(jìn)行參數(shù)化調(diào)整。
- 墻體繪制與修改
- 墻體有定位線設(shè)置，通過(guò)對(duì)選項(xiàng)欄中定位線的設(shè)置，使要繪制的墻以墻的構(gòu)造層中的某一層來(lái)定位繪制墻體；墻體功能可過(guò)濾視圖中的墻顯示，創(chuàng)建墻明細(xì)表時(shí)可按照功能包括或排除墻；可為墻體添加構(gòu)造層等；墻體繪制后有平接、斜接、方接三種連接方式，還有編輯墻輪廓/墻洞口、附著/分離墻、連接/允許/不允許連接/連接幾何圖形（水平墻）、拆分/合并（僅適用于基本墻）等編輯功能，顯示材質(zhì)有粗略比例填充樣式和截面線樣式。
- 門(mén)窗添加
- 門(mén)、窗是基于主體的構(gòu)件，可以添加到任何類型的墻內(nèi)，可以在平面視圖、剖面視圖、立面視圖或三維視圖中添加，Revit將自動(dòng)剪切洞口并放置門(mén)、窗。
四、可裝拆桁架鋼柱鋼梁鋼結(jié)構(gòu)實(shí)訓(xùn)模型制作
- 模型構(gòu)成與連接方式：這種實(shí)訓(xùn)模型包括剛性柱腳、桁架鋼柱、桁架梁和屋面檁條。剛性柱腳為外露式柱腳，采用階梯基礎(chǔ)，在階梯基礎(chǔ)一個(gè)角上不澆混凝土以暴露出鋼柱基礎(chǔ)鋼筋，剛性柱腳作為桁架鋼柱的支承面，支承面上設(shè)置預(yù)埋鋼板支座，地腳螺栓穿于預(yù)埋鋼板支座埋設(shè)在剛性柱腳內(nèi)，預(yù)埋鋼板支座上設(shè)置有加強(qiáng)肋，預(yù)埋鋼板支座與剛性柱腳支承面之間設(shè)有二次澆灌混凝土；桁架梁端面與桁架鋼柱翼緣分別設(shè)有鋼板并采用緊固件連接形成剛架，桁架梁端面底部焊楔形板，桁架梁上焊接有屋面檁條并通過(guò)加勁板連接，桁架鋼柱內(nèi)側(cè)翼緣設(shè)置成對(duì)的隅撐，桁架鋼柱之間還設(shè)有柱間支撐，柱間支撐的耳板與桁架鋼柱上的節(jié)點(diǎn)板通過(guò)緊固件連接，桁架鋼柱外側(cè)設(shè)置墻梁，桁架鋼柱頂端設(shè)有天溝檁條，外側(cè)設(shè)置鋼板天溝，屋面檁條之間布置屋脊撐桿、斜拉條和直拉條。屋面檁條可采用C型鋼或Z型鋼制作，桁架梁與桁架鋼柱采用桁架鋼管桿件制作，墻梁采用C型鋼制作。
- 模型優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，可按照工藝過(guò)程依次進(jìn)行剛性柱腳構(gòu)造、鋼柱、鋼梁、檁條、墻梁等工程內(nèi)容的組裝操作練習(xí)；操作完成后，各個(gè)組件可拆除并重新使用。
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