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研究生: 范國祐
Kuo-yu Fan
論文名稱: 開放式建築與結構資訊模型整合之研究-以MEGA House為例
Integrated Architecture and Structure Design for Open Building Using Building Information Modeling- MEGA House Case Study
指導教授: 鄭明淵
Min-Yuan Cheng
口試委員: 周瑞生
none
郭斯傑
none
楊智斌
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 115
中文關鍵詞: 開放式建築MEGA HouseBIM結構分析
外文關鍵詞: Open building, MEGA House, BIM, Structure Analysis
相關次數: 點閱:212下載:12
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  • 傳統專案的建築結構設計與分析作業流程係由建築設計單位提供建築設計圖面,結構單位依建築圖面建立分析模型後進行結構分析,由於兩模型皆為獨立模型,因此在人工作業的資料往返交換過程容易產生錯誤造成模型的不一致。近年來已有不少營建相關產業相繼投入建築資訊模型(Building Information Modeling ,BIM)之研究,期許藉由BIM能更有效地進行跨生命週期與跨工程領域的資訊整合,以提升營建工程整體效率與品質。
    開放式建築(Open building , OB)之特色在於其主結構(支架體)與次結構(填充體)之規劃設計,係從建築物整體生命週期作為考量,方便構件進行組裝與拆除。MEGA House示範屋即為一符合本土發展之新型態開放式建築,特色在於工期短、主構件可重覆拆除使用,由於MEGA House可依使用者需求變更建築設計,然後依標準結構單元尺寸重新進行建築立、平面之組裝。不同設計均須重新作結構計算,因此若能透過BIM將建築設計與結構分析整合,如此即能可快速呈現設計變更結果,並節省人工反覆作業之時間與人力需求。
    本研究採用Revit Architecture 建立MEGA House建築模型的設計,並將其支架體拆解成各類標準結構單元,依各單元配置結果匯入Revit Structure中做結構模型之繪製,模擬支架體在任意載重組合下各構件之受力情形,套用規範檢核各桿件之安全性與服務性,最後在依修正建議回饋至建築與結構模型,以方便透過同步資訊模型來進行有效的溝通,提高工作的效率與設計成果品質。


    Generally speaking, an architecture project commence with a rough design from the architect or architect firm, and later proceed to structure analysts, where they perform multiple evaluations covering various different aspects. However, there is a chance of discrepancy being created during conversions and transformation between structure models and architecture models as they stand as separate miniature prototype. Recently, more related constructional industries are proceeding Building Information Modeling(BIM)studies, for this reason, this research are focus on the integration with architecture, and structure information through BIM and then enhance the whole efficiency and quality of constructional engineering.
    The main feature of opening building(OB)is planning and design of support and infill system, which is considered with whole life cycle that components can be easily assembled and dismantled. Demonstrative MEGA House for virtual demonstration is a perfect example of a new style OB. It is a short-term construction thus components can be deconstructed easily. Furthermore, the architect of MEGA House can redesign due to different demands, as long as the building itself follows the standard structure unit size. Evidently, all modified design must be reevaluated and recalculated. This is where BIM research can integrate with various structure design and structure analysis.
    This research will incorporate Revit Architecture in the building of the MEGA House architecture model, and then separate its infill system to various types of standard structural units. After to the development of this model, this study will also run through numerious experiments to ensure safety and stability of different components. Finally, architecture and structure models will be merged based on alternations and experimental result in addition to feedbacks from others.

    摘 要 2 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 研究範圍與限制 3 1.4 研究方法與流程 4 1.4.1研究方法 4 1.4.2研究流程 5 1.5 論文架構 7 第二章 文獻回顧 8 2-1開放式建築(Open Building) 8 2.1.1開放式建築(Open Building)之基本理念與特性 8 2.2.2開放式建築(Open Building)於國外之發展現況 10 2.2.3開放式建築(Open Building)於國內之發展現況 13 2-2鋼結構低層住宅 17 2.2.1鋼構住宅之定義與特性 17 2.2.2構法類型 19 2-3建築資訊模型(Building Information Modeling) 20 2.3.1 BIM概念 20 2.3.2 BIM之效益 21 2.3.3 BIM之基本作業模式 23 2.3.4 結構BIM建模作業流程 24 2-4結構分析 26 2.4.1 結構設計流程 26 2.4.2 載重分類 27 2.4.2 結構設計規範要求 28 第三章 建立開放式建築與結構設計資訊整合模式 30 3.1模式建置流程 30 3.2開放式建築模型 32 3.2.1 需求量體化 32 3.2.2 建立結構單元資料庫 33 3.2.3 建築支架體建置與呈現 35 3.3開放式結構模型與分析 36 3.3.1建築模型之連結與複製 36 3.3.2 梁與斜撐之繪製與桿件連結設定 38 3.3.3 載重配置與載重組合設定 39 3.3.4 結構分析 41 3.4建築與結構模型套疊 44 3.4.1建築模型之更新 44 3.4.2建築與結構模型之雙向連結 45 3.4.3干涉檢查 45 3.5變更設計作業 47 第四章案例驗證-以MEGA House為例 49 4.1案例介紹-MEGA House 49 4.2 MEGA House建築模型 50 4.2.1建築素模 50 4.2.2 MEGA House 結構單元資料庫建置 53 4.2.2.1鋼構件型號 53 4.2.2.2牆版系統 55 4.2.2.3樓版系統 57 4.2.2.4屋頂框架與其它 58 4.2.3 MEGA House 結構單元配置 59 4.3 MEGA House結構模型 65 4.3.1建築模型之連結 65 4.3.2梁與斜撐之繪製與邊界設定 66 4.3.3載重配置 70 4.3.3.1靜載重 70 4.3.3.2活載重 71 4.3.3.3風力載重 73 4.3.3.4地震載重 74 4.3.3.5載重組合 75 4.3.4結構分析 77 4.3.4.1強度極限狀態 77 4.3.4.2使用性極限狀態 79 4.4 建築與結構模型套疊 80 4.4.1建築模型之更新 80 4.4.2建築與結構模型之雙向連結 80 4.4.3干涉檢查 81 4.4.4模型呈現 83 4.5變更設計評估-輕量化 85 4.5.1桿件變更項目 85 4.5.2結構分析 86 4.5.3干涉檢査 87 4.5.4模型呈現 87 第五章 結論與建議 90 5.1 結論 90 5.2 建議 91

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