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