واحدهای طرح ملی مسکن سیستان و بلوچستان با پیشرفت فیزیکی مطلوب در حال ساخت است

ادامه ...

Wednesday, 4 October , 2023
امروز : چهارشنبه, ۱۲ مهر , ۱۴۰۲

اخبار ویژه »

شناسه خبر : 22208

ارسال

پرینتخانه » مقالات خارجی شهرسازی تاریخ انتشار : 30 می 2023 - 4:30 | 39 بازدید | ارسال توسط : shahrsaz

پایان نامه ساختمانها، جلد. ۱۳، صفحات ۱۴۱۰: یک روش بهینه سازی طراحی خودکار مبتنی بر Bim برای سازه های فولادی مدولار: ماژول های مستطیلی به عنوان مثال

ساختمانها، جلد. ۱۳، صفحات ۱۴۱۰: یک روش بهینه سازی طراحی خودکار مبتنی بر Bim برای سازه های فولادی مدولار: ماژول های مستطیلی به عنوان مثال | ۲۰۲۳-۰۵-۳۰ ۰۴:۳۰:۰۰ دسترسی آزادمقاله یک روش بهینه‌سازی طراحی خودکار مبتنی بر Bim برای سازه‌های فولادی مدولار: ماژول‌های مستطیلی به عنوان مثال توسط جینگلیانگ کانگ ۱، وی دونگ ۲،* و […]

ساختمانها، جلد. 13، صفحات 1410: یک روش بهینه سازی طراحی خودکار مبتنی بر Bim برای سازه های فولادی مدولار: ماژول های مستطیلی به عنوان مثال

ساختمانها، جلد. ۱۳، صفحات ۱۴۱۰: یک روش بهینه سازی طراحی خودکار مبتنی بر Bim برای سازه های فولادی مدولار: ماژول های مستطیلی به عنوان مثال
| ۲۰۲۳-۰۵-۳۰ ۰۴:۳۰:۰۰

دسترسی آزادمقاله

یک روش بهینه‌سازی طراحی خودکار مبتنی بر Bim برای سازه‌های فولادی مدولار: ماژول‌های مستطیلی به عنوان مثال

توسط

جینگلیانگ کانگ

^۱،

وی دونگ

^۲،* و

یمیائو هوانگ

^۲

^۱

شرکت طراحی راه آهن چین، تیانجین ۳۰۰۳۰۸، چین

^۲

گروه مهندسی عمران و حمل و نقل، دانشگاه فناوری هبی، تیانجین ۳۰۰۴۰۱، چین

نویسنده ای که مسئول است باید ذکر شود.

ساختمان ها ۲۰۲۳، ۱۳(۶)، ۱۴۱۰; https://doi.org/10.3390/buildings13061410

دریافت: ۱۲ آوریل ۲۰۲۳
/
تجدید نظر: ۲۳ مه ۲۰۲۳
/
پذیرش: ۲۶ مه ۲۰۲۳
/
تاریخ انتشار: ۳۰ مه ۲۰۲۳

(این مقاله متعلق به بخش است مدیریت ساخت و ساز، و کامپیوتر و دیجیتال سازی)

خلاصه

در طول ارتقای سازه فولادی مدولار در صنعت معماری، مهندسی و ساخت و ساز (AEC)، مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM) برای ادغام فرآیند طراحی در کل دنباله ساخت و ساز استفاده می شود. عدم وجود استانداردها و ابزارهای تعاملی و سازگار با فناوری برای شرکت کنندگان پروژه، اجرای کلی فرآیند طراحی مبتنی بر BIM را محدود می کند. مطالعه حاضر یک روش بهینه سازی طراحی خودکار را بر اساس پلت فرم BIM برای سازه های فولادی مدولار پیشنهاد می کند. این روش متشکل از توالی‌های مدل‌سازی دیجیتالی است که شامل تبادل داده بین برنامه‌های نرم‌افزاری مختلف و برنامه بهینه‌سازی طراحی سازه است. نمونه اولیه گردش کار این روش در یک مطالعه موردی توضیح داده شده و ارزیابی می شود تا قابلیت اطمینان و عملی بودن آن را نشان دهد. طرح پیشنهادی با قوانین طراحی مشترک مطابقت دارد و نرخ استفاده از ساختار ستون را ۴۰ تا ۵۰ درصد با حداقل افزونگی در مقایسه با طرح‌های اولیه افزایش می‌دهد. روش پیشنهادی همچنین از طریق مصاحبه و نظرسنجی از مهندسان شاغل در صنعت AEC از نظر پذیرش بالقوه آن در پروژه‌های واقعی مورد بحث قرار می‌گیرد. بحث نشان می دهد که این روش می تواند به طور موثری مصرف زمان ایجاد مدل و بهینه سازی سازه های فولادی مدولار را کاهش دهد. دانش ویژه نرم افزار مربوطه دیگر مانعی برای مهندسان نیست.

کلید واژه ها:

BIM; ساخت مدولار; سازه فولادی مدولار; بهینه سازی طراحی خودکار; مدل سازی دیجیتال

۱٫ معرفی

در دهه گذشته، فناوری ساخت و ساز پیش ساخته (PC) در صنایع معماری، مهندسی و ساخت و ساز (AEC) در سراسر جهان تشویق شده است تا نیازهای روزافزون مسکن را برآورده کند و پایداری را ارتقا دهد. رایانه شخصی توانایی قابل توجهی در کاهش زمان ساخت، بهبود ایمنی و کیفیت و افزایش کارایی مدیریت دارد [۱]. به عنوان یک شکل معمولی از رایانه شخصی، ساخت مدولار (MC) بر اساس ایده پیش ساخته واحدهای استاندارد و تکراری به عنوان “ماژول” خارج از محل و اتصال آنها در محل است. توسعه سیستم ساختمان مدولار را می توان به جنگ جهانی اول ردیابی کرد که منجر به تقاضای زیادی برای خانه های چوبی آماده شد. [۲]. امروزه به تدریج به سازه های فولادی و بتنی گسترش یافته است و به موضوعی محبوب در میان محققان در آسیا، به ویژه چین تبدیل شده است، که الزام کرده است ۵۰٪ از ساخت و سازهای جدید مسکن باید با استفاده از تکنیک های MC در صنعت ساخت و ساز پر زحمت خود ساخته شود. [۳,۴]. بسیاری از کشورهای دیگر نیز شروع به اتخاذ چنین صنعتی سازی و نوآوری های فنی برای کاهش اتکا به روش های ساخت و ساز مرسوم کرده اند [۵]. به عنوان مثال، روسیه واحدهای مسکونی در یک طبقه در هفته ساخته است [۶]و انگلستان ۸۲۴ اتاق خوابگاه دانشجویی را در ۳۲ هفته با استفاده از MC جمع آوری کرده است، در مقایسه با ۵۶ هفته تخمین زده شده با استفاده از روش های در محل. [۷].

مزایای آشکار MC را می توان در مقایسه با تکنیک های مرسوم از نظر سه جنبه کلیدی مشاهده کرد: کارایی، کیفیت، و تأثیر اجتماعی و زیست محیطی. [۸]. با اکثر عناصر ساختمانی سازه های مدولار که خارج از محل آماده شده و برای نصب در محل آماده شده اند، مدت زمان ساخت را می توان تا ۳۰ تا ۵۰ درصد کاهش داد. [۹]. تولید کارخانه‌ای همچنین امکان ساخت موازی پروژه‌ها با کمک ماشین‌آلات را فراهم می‌کند تا فرآیند تولید را سرعت بخشد. [۱۰]. علاوه بر این، کیفیت محصولات را می توان به راحتی در یک محیط کارخانه کنترل شده حفظ کرد و بهبود بخشید، بر خلاف ساخت و ساز سنتی، که از اختلالات در محل یا عدم قطعیت هایی مانند شرایط بد آب و هوا و تجارت بیش از حد مرطوب رنج می برد. [۱۱,۱۲]. ساخت و ساز تمیزتر نیز می تواند توسط MC وعده داده شود، زیرا با کار کمتر در محل و مدیریت فاکتوری، زباله و آلودگی کمتری تولید می کند. [۱۳]. کائو و همکاران [۱۴] ساختمان‌های ساخته‌شده به‌طور سنتی و با MC را تجزیه و تحلیل کرد و محدوده‌ای از ۲۴٫۹۱٪ تا ۸۱٫۲۵٪ کاهش مواد مختلف زباله ساختمانی را یافت. اثرات زیست محیطی را می توان در طول فرآیند طراحی برای کاهش واریانس در هر واحد مدولار کنترل کرد. صرفه جویی در هزینه و ایمنی در محل دو مزیت دیگر MC است. این ادعا را می توان از حمل و نقل تحویل ۷۰٪ کمتر به سایت ناشی کرد [۷] و سفارش عمده برای تولید انبوه [۱۵]. علاوه بر این، قرار گرفتن در معرض شرایط نامشخص سایت و شدت کار کمتر زمانی که اکثر مونتاژ سایت با استفاده از ماشین آلات انجام می شود کاهش می یابد. [۱۶]. علیرغم مزایا، برخی از چالش‌ها نیز در پذیرش MC شناسایی شده است، مانند مشکلات در ساخت طرح‌های فردی، حمل و نقل ماژول‌ها، مشکلات در هماهنگی و برنامه‌ریزی رویه‌های طراحی و ساخت و فقدان کدها. [۱۷].

تحت تکنیک MC، دو نوع ماژول از نظر مسیر بارگذاری و مصالح وجود دارد: مدول های باربر دیوار بتنی و مدول های متکی به گوشه فولادی. [۷]. در مقایسه با سازه های بتنی، واحدهای مدولار فولادی به دلیل قاب بندی فضای بازتر و قابلیت دهانه طولانی تر، انعطاف پذیری بیشتری در طراحی دارند. آنها سبک وزن هستند، سریع جمع می شوند و به راحتی برای نگهداری و بازرسی دوره ای تحت تحمل بار محوری پیچیده تر و انتقال بار خارجی قابل دسترسی هستند. این مزایا آنها را در ساختمان‌های سازمانی متوسط و بلند مانند مدارس، بیمارستان‌ها و ادارات ترجیح می‌دهد. [۱۸]. ماژول‌های فولادی بر اساس استحکام به سه نوع طبقه‌بندی می‌شوند: ساختمان‌های فولادی مدولار (MSB)، قاب فولادی سبک (LSF) و مدول‌های کانتینری. [۱۹,۲۰]. فرآیند ساخت انباشته ماژول های فولادی باعث ایجاد یک پیکربندی پرتو دوتایی بین طبقات ساختمان های مدولار می شود که در آن هر مدول جداگانه تیرهای کف و سقف خاص خود را دارد. هنگامی که ماژول ها روی هم چیده می شوند، تیرهای سقف و کف دو طبقه مجاور به هم می رسند و یک شکاف کوچک در بین عناصر MEP وجود دارد. بنابراین، طراحی سازه مدولار نیاز به انتخاب عضو بهینه برای بهینه سازی فضا و یکپارچگی سازه دارد [۲۱]. علاوه بر آن، اتصالات جزء کلیدی پایداری و استحکام ساختار مدولار فولادی هستند [۲۲]. در زمینه سازه های مدولار فولادی در برخی از مطالعات به بهینه سازی طراحی اتصالات مدولار توجه شده است [۲۳]. از سوی دیگر، اوزکیلیچ و همکاران. [۲۴,۲۵,۲۶] عملکرد چرخه‌ای و یکنواخت اتصالات صفحه انتهایی سفت شده و سفت نشده را با پیچ‌های بزرگ و صفحات انتهایی نازک با استفاده از روش‌های تجربی و عددی بررسی کرد. آنها عباراتی را برای پیش بینی مقاومت لنگر پلاستیکی اتصالات مربوطه پیشنهاد کردند.

علیرغم علاقه به اجرای تکنیک های MC مانند سازه های فولادی مدولار، بسیاری فرآیند طراحی ماژول ها را تحت سیستم مدیریت هماهنگ آن پیچیده و چالش برانگیز یافته اند. [۲۷]. به طور معمول، طراحی سازه زمانی که تمام اطلاعات ساخت و ساز به دست می آید توسط طراحان به طور مستقل انجام می شود، به این معنی که طرح طراحی به سختی می تواند بر اساس بازخورد طرف های دیگر در طول ساخت و ساز تنظیم شود. در طول این فرآیند طراحی سنتی، مدل سازی سازه و تجزیه و تحلیل ایمنی اغلب به طور جداگانه انجام می شود، در حالی که نتایج تجزیه و تحلیل برای بهبود طراحی به صورت دستی استفاده می شود که زمان بر است. این فرآیند کاری پراکنده منجر به قطع ارتباط بین بهینه سازی طراحی سازه و سایر جنبه های مهم در طول ساخت می شود. به خصوص برای ساخت و ساز مدولار، که در آن ذینفعان بیشتری در عملیات مشترک از جمله تولید، حمل و نقل و نظارت درگیر هستند، منجر به عقب ماندن از آخرین نیازها می شود. با وجود ذینفعان زیادی که در تمام مراحل پروژه درگیر هستند، انعطاف پذیری برای تغییرات طراحی می تواند محدود شود زمانی که هر گونه تغییر طراحی باید به روز شود و به طور همزمان به اشتراک گذاشته شود، که به این معنی است که هماهنگی نزدیک و مدیریت گسترده پروژه در کل طول عمر پروژه برای تقویت مشارکت و به موقع الزامی است. تصمیم گیری [۲۸].

بنابراین، توسعه ابزارهای قابل اعتماد برای پشتیبانی از فرآیند طراحی پیچیده نیز نقطه کانونی تحقیقات برای تقویت مزایای MC بوده است. در سال های اخیر، مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM) به یک پارادایم جدید در صنعت AEC تبدیل شده است. قابلیت همکاری و پایگاه داده دیجیتالی جامع BIM آن را به بستری عالی برای ارتباط دقیق و کارآمد بین ذینفعان پروژه برای دستیابی به تصمیم گیری به موقع و موثر در کل چرخه عمر پروژه تبدیل می کند. [۱۰,۲۹,۳۰,۳۱]. محققان بر این باورند که BIM پایه و اساس نسل بعدی صنعت AEC است و راه‌هایی را برای ادغام BIM در برنامه‌ها و مراحل مختلف پروژه بررسی کرده‌اند. سطح اطلاعات موجود در مدل‌های BIM آن‌ها را برای شکل‌دهی به فرآیند طراحی به گونه‌ای ایده‌آل می‌سازد که چارچوب هوشمندی متمرکز بر اتوماسیون و مدل‌سازی هوشمند باشد. [۳۲,۳۳,۳۴,۳۵]. از آنجایی که این تحقیق بر اتوماسیون مبتنی بر BIM برای پشتیبانی از مرحله طراحی MC متمرکز است، مطالعات چارچوب های مختلفی را برای کاربرد BIM برای تحقق این عملکرد مورد بررسی قرار داده اند، اما تعداد کمی در زمینه طراحی مهندسی انجام شده است. سینگ و همکاران [۳۲] از قابلیت‌های نرم‌افزار مدل‌سازی پارامتریک Dynamo برای کشف اتوماسیون با استفاده از اشیاء مبتنی بر قانون در طراحی هماهنگی استفاده کرد. لیو و همکاران [۳۶] بیشتر یک الگوریتم ساخت‌وساز-محور را پیشنهاد کرد و رویکرد شی مبتنی بر قانون را با استفاده از روش‌های تکراری برای تولید یک طراحی بهینه پانسیون برای خانه‌های دارای قاب سبک گسترش داد. اوه و همکاران [۳۷] مسائل مربوط به قابلیت همکاری مانند از دست دادن داده ها را هنگام ادغام چندین برنامه نرم افزاری BIM با کلاس های پایه صنعتی (IFC) بررسی کرد. یکپارچه سازی BIM موضوع مطالعات مختلف و توسعه راه حل هایی برای پروژه های واقعی برای یکپارچه سازی پتانسیل مشترک چندین پلت فرم BIM شده است. [۳۸,۳۹,۴۰]. مانریک و همکاران [۴۱] مدلی به نام FRAMEX را برای کاهش نیاز به یکپارچه‌سازی بین نرم‌افزاری برای اتوماسیون نقشه‌های ساخت، برش لیست‌ها و حذف لیست‌ها از یک مدل پارامتری بسیار دقیق توسعه داد.

با این وجود، برخی محدودیت‌ها در اجرای کلی فرآیندهای طراحی مبتنی بر BIM در MC شناسایی شده‌اند. تان و همکاران [۴۲] سلسله مراتبی از موانع پیاده سازی BIM را بر اساس رویکرد مدلسازی ساختاری تفسیری (ISM) ارائه کرد که نشان دهنده مسائل مهمی در رابطه با عدم وجود استانداردها برای BIM و فقدان ابزارهای خاص برای طراحی مبتنی بر BIM است که مانع از بهره وری و رقابت پذیری آن می شود. صنعت ساخت و ساز. علاوه بر این، مدل سازی دیجیتال در BIM نیازمند دانش و تجربه حرفه ای بالایی از سوی کاربران است [۳۶,۴۳]. ایجاد یک محیط تعاملی و سازگار با فناوری برای همه شرکت کنندگان پروژه در BIM، روند ساخت و ساز مشترک را سرعت می بخشد. یک رویکرد طراحی خودکار BIM که تمام جنبه‌های طراحی، کدها، ابزارهای تحلیل و نمایشگرها را یکپارچه می‌کند نیز باید ایجاد شود، که به ندرت برای پروژه‌های ساختمانی مدولار مطالعه شده است. [۴۴].

این مطالعه یک توالی مدل‌سازی دیجیتال جامع را در تعامل با یک پلت فرم BIM توسعه می‌دهد. در جریان کار، محاسبه بهینه سازی ساختاری خودکار توسط برنامه نویسی پایتون تحقق می یابد. روش پیشنهادی به برنامه طراحی اجازه می دهد تا به کل پایگاه داده سازه فولادی محلی دسترسی داشته باشد و با اجرای روش جستجوی خودکار توسعه یافته، طراحی بهینه را بر اساس نتایج تحلیل تنش و استانداردهای طراحی شناسایی کند. همچنین تبادل کارآمد داده ها را بین برنامه های نرم افزاری برای طراحی دیجیتال، تحلیل تنش ساختاری و پلت فرم BIM امکان پذیر می کند. به این ترتیب، هر تغییری که در طول پروژه MC اتفاق می‌افتد، می‌تواند باعث به‌روزرسانی طراحی ساختاری شود که می‌تواند به طور همزمان در محیط کاری BIM منعکس شود، بنابراین همه ذینفعان را قادر می‌سازد تا برنامه‌های خود را تنظیم کنند و به آخرین طراحی در فرآیند تصمیم‌گیری پاسخ دهند. به موقع

هدف از این مطالعه ارائه یک روش مدل‌سازی دیجیتال خودکار بسیار یکپارچه برای ترویج کاربرد BIM در بخش طراحی سازه‌های فولادی مدولار است. سهم اصلی کار، توسعه دنباله‌های کاری بهینه‌سازی ساختاری، از جمله یک برنامه محاسباتی بهینه‌سازی، در گردش کار مدل‌سازی دیجیتالی جامع پیشنهادی است. روش پیشنهادی فرآیند طراحی سازه های فولادی مدولار را ساده و ساده می کند.

۲٫ گردش کار روش پیشنهادی

روش پیشنهادی مبتنی بر مفهوم ادغام مدل‌سازی دیجیتال (پارامتری) و روش‌های بهینه‌سازی ساختاری خودکار در فرآیند کار BIM است. یک نمونه اولیه گردش کار از روش پیشنهادی به طور مفصل در بخش‌های فرعی زیر ارائه می‌شود که اسکلت فولادی یک ساختمان مدولار متشکل از مدول‌های مستطیلی یکسان با ستون اصلی و عناصر تیر را تولید می‌کند. همانطور که در نشان داده شده است شکل ۱گردش کار نمونه اولیه از چهار بخش اصلی تشکیل شده است: (۱) مدل سازی اولیه سازه، (۲) تحلیل تنش سازه، (۳) طراحی خودکار بهینه سازه ها، و (۴) تجسم BIM. در مرحله اول، یک مدل قاب شبکه سه بعدی اولیه با توجه به پارامترهای ورودی ارائه شده توسط طراحان تولید خواهد شد. سپس، مدل اولیه از طریق افزونه تعاملی بین محیط مدل‌سازی دیجیتال (Dynamo در این مطالعه) و نرم‌افزار RSA برای ارزیابی تنش ساختاری تحت شرایط بارگذاری خاص به نرم‌افزار تحلیل سازه‌ای روبات (RSA) ارسال می‌شود. پس از ارزیابی حداکثر نیروهای محوری و گشتاورهای خمشی برای اعضای ستون و تیر بدست می آید که برای بهینه سازی طراحی خودکار در مرحله سوم استفاده می شود. مرحله نهایی گردش کار، ترجمه نمایش هندسی به اشیاء تیر و ستون قاب شبکه در یک پلت فرم BIM (Revit) است که بازتاب انواع ساختار نتیجه بهینه‌سازی طراحی است.

در این نمونه اولیه، یک طرح سازه فولادی با تکیه گاه گوشه در نظر گرفته می شود که در آن بارها از طریق ستون های اولیه به فونداسیون منتقل می شوند و عناصر تیر فقط بارهای تجربه شده توسط ماژول جداگانه را تحمل می کنند. [۴۵]. علاوه بر این، این طراحی گوشه ای با یک عنصر “مشترک” به عنوان امتداد ستون ها و تیرهای اولیه نشان داده می شود. اتصالات همچنین به عنوان اتصالات در طول ساخت و ساز عمل می کنند و می توان آنها را از انتهای بالای ستون ها و تیرها در مدل نمونه اولیه مشاهده کرد.

۲٫۱٫ مدلسازی ساختاری اولیه

نمایشی از هندسه که مترادف با مدل تحلیلی موجود در نرم افزار تحلیل تنش است ایجاد می شود. این نمایش فقط در فضای کاری Dynamo وجود دارد تا زمانی که به عنوان آبجکت در Revit ارائه شود. در این مرحله از مدل سازی دیجیتال، ابتدا یک قاب شبکه ای سه بعدی ایجاد می شود که نقاط و منحنی ها عناصر اساسی هستند. قاب شبکه ای اساساً چیدمان ماژول ها برای کل سازه به صورت خطی بر اساس مشخصات اسکلت ساختمانی و واحد مدولار است. سپس بخش‌های عضو سازه‌ای انتخاب شده اولیه از طراحی اولیه به هر خط شبکه اختصاص داده می‌شود و یک مدل ساختاری سه بعدی کامل را تشکیل می‌دهد.

MSB توضیح داده شده در گردش کار نمونه اولیه، یک ساختار مدولار معمولی را با یک واحد استاندارد شبیه سازی می کند. بنابراین، فریم های واحدها با استفاده از پارامترهای ورودی یکسان و دستورالعمل های مدل سازی تولید می شوند. روند ترسیم قاب برای هر واحد با پلان طبقه، سپس پلان سقف، و در نهایت خطوط عمودی که هر دو را به هم متصل می کنند، شروع می شود. اگر ساختار دارای واحدهایی با اندازه های مختلف باشد، فقط باید بلوک هایی با پارامترهای ورودی متفاوت برای هر نوع واحد اضافه کند. پس از ایجاد قاب شبکه سه بعدی، عناصر ساختاری با توجه به موقعیت و شرایط بارگذاری به انواع مختلفی دسته بندی می شوند.

دنباله کار Dynamo برای مدل سازی به سه بخش اصلی تقسیم می شود، همانطور که در نشان داده شده است شکل ۲، که در آن قسمت چپ (a) یک سری گره های لغزنده اعداد برای طراحان برای وارد کردن پارامترهای لازم است و قسمت میانی (b) شامل تمام گره های پردازش برای مدل سازی قاب شبکه سه بعدی است. در نهایت، بخش های اولیه به تمام اعضای شبکه در قسمت (ج) اختصاص داده می شود. هر بلوک از طریق دنباله تأیید محتوا بزرگ شده و نمایش داده شده است.

ویژگی های اصلی ایجاد مدل قاب شبکه ای سه بعدی در اینجا آورده شده است شکل ۳، که شامل تمام ورودی های لازم برای مدل سازی دیجیتال در Dynamo است. اندازه استاندارد هر ماژول قبل از مدل سازی، از جمله طول، عرض و ارتفاع آن تعیین می شود. مساحت ساخت و تعداد طبقات نیز برای تعیین چیدمان طبقات و توزیع آنها در جهت عمودی مهم است. آفست فاصله بین ماژول ها را در سه جهت نشان می دهد. روش مدل سازی دقیق در زیر توضیح داده شده است.

۲٫۱٫۱٫ تعداد ماژول ها در پلان طبقه

تعداد ماژول ها در امتداد دو محور افقی (

ن_{ایکس} ، ن_{y}

) را می توان بر اساس پارامترهای منطقه ساخت و ساز، ابعاد ماژول و فواصل افست با استفاده از معادلات (۱) و (۲) که در اسکریپت کدگذاری Dynamo کدگذاری شده اند، استخراج کرد.

ن_{ایکس} \cdot م o د تو ل ه دبلیو من د تی ساعت + (ن_{ایکس} - ۱) O f f س ه تی من n دبلیو من د تی ساعت = آ r ه آ دبلیو من د تی ساعت ،

(۱)

ن_{y} \cdot م o د تو ل ه L ه n g تی ساعت + (ن_{y} - ۱) O f f س ه تی من n L ه n g تی ساعت = آ ه r آ L ه n g تی ساعت .

(۲)

۲٫۱٫۲٫ ماژول های طبقه همکف

مراحل شکل دهی ماژول های طبقه همکف در به تصویر کشیده شده است شکل ۴. به طور عمده، این فرآیند شامل ایجاد نقاطی است که مرکز هر مدول در یک پلان طبقه قرار می گیرد، سپس مستطیل هایی در اطراف آن نقاط مرکزی ایجاد می شود تا مساحت هر مدول را نشان دهد.

ابتدا، نقطه مرکزی هر ماژول در ردیف اول در امتداد ایکس-محور ورودی است (شکل ۴آ). این روش برای هر ردیف تکرار می شود (شکل ۴ب). محیط ها در اطراف نقاط مرکزی بر اساس ابعاد ماژول ها شکل می گیرند (شکل ۴ج). نقاط مرکزی سقف ماژول ها با کپی کردن نقاط مرکزی طبقات و بالا بردن آنها توسط ارتفاع ماژول ها اضافه می شود.شکل ۴د). محیط سقف ها مانند کف ها شکل می گیرد (شکل ۴ه)

۲٫۱٫۳٫ ماژول های داستان های بالا و خطوط ستون

سپس ماژول های طبقات بالایی با ترجمه تمام ماژول های طبقه همکف در فاصله ای از ارتفاع ماژول به اضافه فاصله افست در جهت عمودی تولید می شوند که نتایج آن در زیر نشان داده شده است. شکل ۵آ. شاخص‌های مستطیل در طبقات بالا به منظور سازگاری در مراحل زیر جابه‌جا می‌شوند. مرحله بعدی این است که مستطیل های کف و سقف را در هر طبقه به عناصر نقطه ای و خطی تقسیم کنید شکل ۵ب سپس مختصات نقاط گوشه به طور جداگانه به عنوان شروع و پایان گروه بندی می شوند، که بر اساس آن خطوط ستون همه ماژول ها را می توان تشکیل داد، همانطور که در زیر مشاهده می شود. شکل ۵ج، در حالی که سایر عناصر خط به عنوان سازه های تیر تنظیم می شوند.

۲٫۱٫۴٫ اتصالات بین ماژول ها

روش بهینه‌سازی ساختاری پیشنهادی برای MSB بر تیرها و ستون‌ها تمرکز دارد. بنابراین المان های درز قبل از مدل سازی اولیه سازه با توجه به پروژه ساختمان تعیین و تعریف می شوند. طراحی اتصالات یا اتصالات بین مدولار (IMC) برای اطمینان از این است که تمام نیروها بین ماژول ها به طور موثر منتقل می شوند. تاکنون انواع مختلفی از اتصالات توسط محققان سابق برای اتصالات مدولار پیشنهاد شده است. با این حال، کدهای طراحی یا دستورالعمل های خاصی برای IMC ها وجود ندارد [۴۶]. فرض بر این است که MSB توضیح داده شده در جریان کار نمونه اولیه، IMC معمولی مورد بحث را اتخاذ می کند، که اتصال پیچی با استحکام بالا با صفحات پوششی جوش داده شده است. [۴۷]. این نوع اتصال شامل یک گیره T شکل و صفحات پوشش ستونی است که هر دو دارای سوراخ پیچ هستند.

در جریان کار نمونه اولیه، اتصالات بین ماژول ها به سادگی به عنوان اعضای اتصال کوتاهی که بین نقاط گوشه ماژول ها قرار دارند، مدل می شوند که به سه نوع اتصال اشاره می شود: اتصالات عمودی، horizontal_x، و horizontal_y.شکل ۶). فرآیند مدل سازی دقیق برای این اتصالات در زیر توضیح داده شده است. هنگام انجام تجزیه و تحلیل سازه در ربات اتودسک، اتصال به عنوان گره پین شده ای تعریف می شود که مقاومت برشی و نیروی محوری را عبور می دهد. [۴۸,۴۹].

تشکیل خطوط اتصال عمودی مشابه خطوط ستون با اتصال نقاط گوشه سقف و طبقات مربوط به آنها تکمیل می شود. نکته ای که باید به آن توجه کرد این است که سقف بالاترین طبقه و همکف طبقه اول باید قبل از ایجاد درزها حذف شود تا از اتصالات غیرعادی این دو عنصر سازه ای جلوگیری شود. برای اتصالات افقی، ثبات شاخص های نقاط گوشه بسیار مهم است و باید به طور خاص قبل از اتصال سفارش داده شود. برای مثال، نقاط گوشه در سمت راست ماژول به نقاطی که در سمت چپ ماژول مجاور در امتداد ایکس-محور برای ایجاد اتصالات افقی-x، همانطور که در نشان داده شده است شکل ۷آ. که در شکل ۷b، نقاط سمت چپ با ‘۰’ و ‘۱’ به عنوان آخرین شاخص های خود به نقاط سمت راست با ‘۳’ و ‘۲’ به عنوان آخرین شاخص های خود به ترتیب مرتبط خواهند شد. سپس لیست‌های جداگانه برای گروه‌بندی و ذخیره تمام نقاط گوشه سمت راست و چپ تنظیم می‌شوند. به طور مشابه، نقاط گوشه در سمت راست ترین و چپ ترین طرف قاب باید قبل از ایجاد خطوط مشترک حذف شوند. همین روال ها نیز برای نقاط گوشه در امتداد اعمال می شود y-محور ایجاد اتصالات افقی y (شکل ۷ج، د).

۲٫۱٫۵٫ چارچوب شبکه نهایی و مدل سازه

پس از اجرای تمام گره‌های Dynamo گردش کار پیشنهادی، یک قاب شبکه‌ای سه بعدی از سازه فولادی به طور خودکار در Dynamo و Revit مدل‌سازی می‌شود.شکل ۸).

برای ایجاد یک مدل سازه ای واقعی در پلت فرم BIM، به تمام خطوط شبکه باید ویژگی های اجزای فولادی معتبر اختصاص داده شود. بر اساس ماژول های یکسان فرض شده در این نمونه اولیه، هر واحد مدولار دارای بخش های تیر و ستون مشابه است. تیرهایی که جهات x و y را پوشانده اند ممکن است بخش های متفاوتی با طول های متفاوت داشته باشند. تغییرات در مقاطع تیر بین تیرهای کف و سقف نیز ممکن است به دلیل شرایط بارگذاری متفاوت امکان پذیر باشد. بنابراین، فرض می شود که تمام اتصالات افقی در هر دو جهت x و y دارای طول مقطع یکسانی هستند، بر خلاف اتصالات عمودی که طول مقطع آنها با ستون یکسان است. بنابراین، این مفروضات منجر به شش تغییر از اعضای سازه می‌شود که می‌توان بخش‌های مختلفی را به آنها اختصاص داد.شکل ۹).

همانطور که در نشان داده شده است، سه مرحله اصلی در تخصیص بخش اعضای ساختاری وجود دارد شکل ۱۰. اولاً، تمام قطعات خط باید از نظر انواع سازه مانند ستون ها، تیرها و اتصالات گروه بندی شوند. اعضای اولیه فولادی مختلف از پایگاه داده مهندسی استرالیا OneSteel 300PLUS [50] سپس انتخاب و به اعضای ساختاری مربوطه اختصاص داده می شوند.

۲٫۲٫ تحلیل استرس ساختاری

با استفاده از افزونه تحلیل سازه برای نرم افزار Dynamo، مدل اولیه سازه در Dynamo می تواند مستقیماً با نرم افزار تجزیه و تحلیل ساختار ربات (RSA) ارتباط برقرار کند. این عملیات برای کاربران برای بررسی و تأیید رفتار بار در ساختار ایجاد شده مفید است. یک شرط مرزی ثابت برای گره پایین هر ستون اعمال می شود. فرض بر این است که پایه ها دارای تعبیه قابل توجهی هستند، به طوری که ستون در سطح زمین صلب است. هیچ شرایط مرزی دیگری مشخص نشده است، که به RSA دستور می دهد تا نسخه های ثابت-پین شده را به طور پیش فرض روی همه اعضای دیگر قرار دهد.

بارهای سطحی در نواحی شاخه ای مانند سقف بر اساس ورودی ها پردازش می شوند تا آنها را به صورت بارهای خط توزیع شده یکنواخت تبدیل و اعمال کنند، به این معنی که مسیرهای بار یک طرفه یا دو طرفه باید از قبل به عنوان کدهای دینامو تعریف شوند. فرض بر این است که اعضای سازه ای مانند تیرچه ها و پرلین ها به صورت جانبی بین تیرهای بلندتر قرار می گیرند و بنابراین یک عرض شاخه ای (از عرض مدول) در نظر گرفته می شود. برای سادگی، نمونه اولیه این بارگذاری را به صورت محافظه کارانه بر روی تمام عناصر تیر اعمال می کند و مسیرهای بارگذاری را نادیده می گیرد.

“بار مورد” در RSA یک گروه بندی برای تعاریف بار است، و بنابراین یک مورد بار از “ULS” فقط یک نام دلخواه بدون در نظر گرفتن فاکتورهای بارگذاری است. بنابراین، انواع مختلف بارها قبل از تعریف در RSA توسط عوامل ترکیب می شوند. شکل ۱۱ پردازش ورودی های بار را با استفاده از ترکیب ULS 1.2 G + 1.5 Q خلاصه می کند، که در آن G مجموع بارگذاری مرده و وزن خود سازه است و Q نشان دهنده بارگذاری زنده است. RoofLOAD ULS است که نیمی از عرض را ضرب می کند، همانطور که با بنفش و سبز روی سقف نشان داده شده است. شکل ۱۱.

تحلیل تنش سازه در نهایت پس از اعمال تمامی بارها، مهارها و تثبیت اعضا در مدل داده شده انجام می شود. هنگامی که تجزیه و تحلیل کامل شد، تغییر شکل همه اعضا را می توان به روش های مختلفی مانند نمودار، نقشه یا اکسل نمایش داد. هنگامی که ناپایداری سازه رخ دهد یا تغییر شکل سازه فراتر از حد تعریف شده باشد، اطلاعات هشدار ظاهر می شود. تغییر شکل کلی سازه های تحلیل شده کمتر از l/250 در عمودی و l/125 در افقی، مطابق با استاندارد سازه فولادی استرالیا AS4100 پیشنهاد می شود. پس از اتمام تجزیه و تحلیل، یک پایگاه داده اکسل ساخته می شود که نتایج محاسباتی شامل حداکثر نیروهای محوری برای اعضای عمودی و حداکثر گشتاورهای خمشی برای اعضای افقی را برای طراحی بهینه سازه زیر ذخیره می کند.

۲٫۳٫ طراحی خودکار بهینه سازه ها

در این مرحله، رویه بهینه‌سازی دو نوع شی را هدف قرار می‌دهد: تیرها و ستون‌ها. برنامه محاسباتی بهینه سازی سازه توسعه یافته در روش پیشنهادی با هدف شناسایی مناسب ترین نوع فولاد و مشخصات از کتابخانه سازه استاندارد برای هر عضو سازه است. بهینه سازی بر اساس طراحی اولیه است که دارای مقداری افزونگی است. بنابراین، محاسبات بهینه سازی تحت شرایط مکانیکی که از نتایج تحلیل ساختاری سازه های اصلی بازیابی می شود، اجرا می شود. پایداری کل ساختمان را می توان تضمین کرد.

طراحی بهینه برای عناصر تیرهای مختلف بر اساس قوانین محاسبه ظرفیت خمشی AS4100 است [۵۱]، با استفاده از نتایج تجزیه و تحلیل مرحله قبلی. روش محاسبه از طریق تمام گزینه های موجود تیر فولادی در پایگاه داده استرالیا OneSteel 300PLUS اجرا می شود. [۵۰] برای دستیابی به بخش ساختاری بهینه که هم الزامات ایمنی و هم منافع اقتصادی را برآورده می کند. این دنباله برای انواع مختلف تیرهای مورد بحث در مورد استفاده قرار می گیرد بخش ۲٫۲ که به ترتیب در کف و سقف هستند.

برای تحقق روند بهینه‌سازی، کل فرآیند محاسباتی در پلتفرم توسعه Dynamo کدگذاری می‌شود، که فایل‌های اکسل که حاوی تمام داده‌های لازم هستند وارد می‌شوند. قبل از این، گزارش اکسل می‌تواند ابتدا برای پردازش آسان‌تر داده‌ها، مانند ذخیره داده‌ها روی تیرهای کف و سقف به‌طور جداگانه در زیر صفحات مختلف و تغییر نام آن‌ها، اصلاح شود. داده های یک برگه خاص را می توان در یک گره Dynamo بر اساس نام آن ذخیره کرد. مقادیر لنگر خمشی در آن صفحه با استفاده از شاخص ستون‌های مختلف به عنوان یک لیست استخراج می‌شوند، در حالی که تمام رشته‌ها و مقادیر «تهی» از لیست حذف می‌شوند. سپس تمام مقادیر لنگر خمشی قبل از بازیابی حداکثر مقدار از لیست به ترتیب برای تیرهای بلند و کوتاه مطلق می شوند. همین پردازش جداسازی برای پایگاه داده تیرهای انواع UB، WB، RHS و SHS نیز اعمال می شود.

شکل ۱۲ نمودار جریان است که کل روند بهینه سازی سازه های تیر را نشان می دهد، که یک حلقه از راه رفتن در کل پایگاه داده سازه فولادی است. پس از وارد شدن تمام داده‌های لازم، یک پرتوی خاص و عواملی از جمله انتخاب می‌شود

م_{۲} ، م_{۳} ، م_{۴} ، ک_{تی} ، ک_{r} ، و ک_{ل}

بر اساس نحوه بارگذاری و مهارهای سازه ای محاسبه می شوند. عوامل کاهش

آ_{متر}

آ_{س}

با استفاده از معادلات (۳) و (۵)، در حالی که

م_{س}

با معادله (۴)، که در آن تعریف شده است

f_{y} و z_{ه ایکس}

به ترتیب مقاومت تسلیم و سطح مقطع تیر انتخاب شده است.

م_{o}

ضریب هندسه بر اساس اطلاعات ابعاد به دست آمده از پایگاه داده است. مقاومت خمشی موثر بخش انتخاب شده

ϕ_{م_{س}}

با بخش بهینه فعلی مقایسه می شود

ϕ_{م_{ب}}

(معادلات (۶) و (۷)) برای تصمیم گیری در مورد اینکه آیا مقطع تیر بهینه نیاز به به روز رسانی دارد یا خیر. این حلقه تا انتخاب آخرین گزینه در پایگاه داده ادامه می یابد.

آ_{متر} = \frac{۱٫۷ \times م}{\sqrt{م_{۲}^{۲} + م_{۳}^{۲} + م_{۴}^{۲}}} من f آ_{متر} > ۲٫۵ تی ساعت ه n آ_{متر} = ۲٫۵ ،

(۳)

م_{س} = f_{y} \times z_{ه ایکس} ،

(۴)

آ_{س} = ۰٫۶ \times (\sqrt{{(\frac{م_{س}}{م_{o}})}^{۲} + ۳} - \frac{م_{س}}{م_{o}}) ،

(۵)

ϕ_{م_{اس}} = پی \times م_{س} ،

(۶)

ϕ_{م_{ب}} = پی \times آ_{متر} \times آ_{اس} \times م_{س} .

(۷)

یکی دیگر از بهینه سازی های طراحی سازه برای ستون ها است، همانطور که در نشان داده شده است شکل ۱۳. به طور مشابه، ویژگی های ستون، از جمله ضریب شکل (

ک_{f}

، سطح مقطع (

آ_{n}

و قدرت تسلیم (

f_{y}

، از پایگاه داده استرالیا OneSteel 300PLUS استخراج شده اند. یک حلقه محاسبه برای شناسایی بهترین بخش ستون مورد نیاز است. پس از انتخاب نوع ستون، ظرفیت بخش آن

ن_{س}

با معادله (۸) مطابق با استاندارد AS4100 استرالیا تعیین می شود [۵۱] برای انجام یک ارزیابی اولیه ظرفیت در برابر حداکثر نیروی محوری N.

ن_{س} = ک_{f} آ_{n} f_{y} .

(۸)

طبق روش پیش تنیدگی در AS4100 6.3.3 [51]، ثابت بخش عضو (

آ_{ب}

) از سازه به دست می آید. عامل کاهش لاغری

آ_{ج}

می توان با مجموعه ای از معادلات زیر تعیین کرد:

ل_{n} = (\frac{ل_{ه}}{r}) \sqrt{ک_{f}} \sqrt{\frac{f_{y}}{۲۵۰}} ،

(۹)

آ_{آ} = \frac{۲۱۰۰ (ل_{n} - ۱۳٫۵)}{ل_{n}^{۲} - ۱۵٫۳ ل_{n} + ۲۰۵۰} ،

(۱۰)

ل = ل_{n} + آ_{آ} آ_{ب} ،

(۱۱)

را = ۰٫۰۰۳۲۶ (ل - ۱۳٫۵) \geq ۰ ،

(۱۲)

ایکس = \frac{{(\frac{ل}{۹۰})}^{۲} + ۱ + را}{۲ {(\frac{ل}{۹۰})}^{۲}} ،

(۱۳)

آ_{ج} = ایکس [۱ - \sqrt{(۱ - {(\frac{۹۰}{ξ λ})}^{۲}]}],

(۱۴)

where $λ_{n}$ and related $α_{a}$ are values of the modified member slenderness and λ, η, and ξ are transition parameters. Meanwhile, an effective length factor ( $k_{e}$ ) of 0.85 is used to determine the effective length parameter ( $l_{e}$ ) of the compression column in evaluating the slenderness reduction factor ( $α_{c}$ ):

l_{e} = k_{e} l .

(۱۵)

Therefore, the nominal member capacity shall be obtained according to Equation (16). By comparing the

N_{c}

of the selected section with N and the optimal

N_{c}

, the calculation loop is capable of finding the optimal structure that provides the capacity with minimal redundancy (highest structural capacity utilized).

N_{c} = α_{c} N_{s} .

(۱۶)

During the above bearing capacity calculations, deflection constraints are also considered and assessed for steel structures according to the design standards:

y \leq [y_{m a x}] = ل_{ب} / ۴۰۰ ،

(۱۷)

جایی که $y$ و $y_{متر آ ایکس}$ به ترتیب انحرافات محاسبه شده و حداکثر هستند. با در نظر گرفتن پرتو استاتیکی نامعین به عنوان مثال، انحراف دهانه میانی آن برابر است با $y = q ل^{۴} / ۳۸۴ E من$ با بار یکنواخت $q$ ، جایی که $ل$ طول پرتو است. $E$ مدول الاستیسیته است. و $من$ ممان اینرسی مقطع است.

در نهایت، روش‌های بهینه‌سازی خودکار پیشنهادی برای تیرها و ستون‌ها با ترجمه روش‌های محاسبه به یک برنامه محاسبه خودکار پایتون ترکیب و پیاده‌سازی می‌شوند. این برنامه به دنباله های کاری Dynamo پیشنهادی وارد می شود. با انجام این کار، طراحی سازه بهینه بر اساس استانداردهای طراحی می تواند به طور یکپارچه در کل گردش کار ادغام شود.

۲٫۴٫ تجسم BIM

جدای از شناسایی نتایج بخش سازه ای بهینه از طریق روش بهینه سازی یکپارچه پیشنهادی، همچنین مهم است که نتایج را در گردش کار طراحی BIM سازه های فولادی مدولار با نمایش آنها بر روی پلت فرم BIM اعمال کنیم و اطلاعات پروژه را برای تسهیل به موقع ذینفعان به روز کنیم. تعدیل و بهبود برنامه های آنها، که کارایی کار را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. در مورد تجسم مدل ساختاری بهینه، این فرآیند شامل دو مرحله اصلی است: یکی منعکس کردن نتایج محاسباتی در چارچوب شبکه به همان روشی که مدلسازی ساختاری دیجیتالی بخش ۲٫۱و دیگری اطلاعات چارچوب را در پلتفرم BIM نمایش می دهد. همانطور که در نشان داده شده است شکل ۱۴، گره های تابعی Structural Framing و Structural Column برای وظیفه انتساب در محیط Dynamo در دسترس هستند و مدل قاب شبکه ای در نهایت به یک مدل ساختاری کامل در Revit تبدیل می شود.

۳٫ مطالعه موردی

۳٫۱٫ اطلاعات ساختاری و مدل سازی

نمونه اولیه گردش کار از روش پیشنهادی از طریق یک معیار مطالعه موردی بر اساس یک پروژه صنعتی ارائه شده توسط یک شرکت استرالیایی اجرا و ارزیابی شد. هدف از این مطالعه موردی بررسی قابلیت اطمینان کار و عملی بودن برنامه توسعه‌یافته و نشان دادن قابلیت دنباله بهینه‌سازی خودکار توسعه‌یافته در تسریع فرآیند طراحی در مقایسه با نتایج طراحی واقعی بود.

مدل مطالعه بر اساس یک پروژه هتل مدولار است که ماژول‌های آن به صورت کامل به صورت کانتینر حمل و نقل و کاملاً پیش‌ساخته برای نصب در محل تحویل داده می‌شوند. پس از تجزیه و تحلیل اطلاعات پروژه، مدل در نمونه اولیه به عنوان یک شبکه چهار طبقه ۲ × ۱۱ از ماژول های مجاور نشان داده شد. مشاهده شد که بخش‌های راهرو عناصر سازه‌ای ثانویه هستند اما برای تأثیر بالقوه آنها بر توزیع بار ضروری تلقی می‌شوند. بنابراین، راهروها برای مطالعه مقایسه با استفاده از لیست عناصر برای تعریف نقاط شروع و پایان راهرو در ساختار، به نمونه اولیه اضافه شدند. برای انجام این کار، ایده اصلاح‌کننده‌ها برای شکل‌دهی نمونه اولیه به پیکربندی‌های ساختمانی واقعی‌تر پیشنهاد شد، که در آن داده‌های هندسی می‌توانند به گونه‌ای استخراج شوند که بتوانند مناطق خاص یا کل مدل را تحت تأثیر قرار دهند. پیشنهادات برای اصلاح کننده ها ممکن است شامل قابلیت های زیر باشد:

تغییر ابعاد ماژول برای تک یا گروهی از ماژول ها.
اصلاح طرح‌بندی شبکه‌ای برای اشکال شبکه‌ای نامنظم.
حذف ماژول‌ها برای مدل‌های تحلیل/آزمایش حساسیت؛
اصلاح کننده برای جزئیات دقیق تر در مدل تجزیه و تحلیل.
استفاده از پیش تنظیم های ماژول برای ساختمان هایی با انواع اتاق.

هسته های پله/بالابر نیز گنجانده شده بودند که عمدتاً ماژول های بتنی پیش ساخته بودند و بنابراین در این مطالعه موردی نادیده گرفته شدند. تمام مشخصات ساختمان و بارهای اعمال شده در آزمایشی ارائه شده است شکل ۱۵ و میز ۱. به طور خاص، گزارش روش‌شناسی یک اتاق کارخانه/MEP/اتاق ژنراتور را در سطح پشت بام در نظر گرفت، که سپس با بارهای کاری سوار شد. این در کل ساختار خودکار بود، در حالی که سناریوهای بارگذاری پویا در بارگذاری زنده (LL) گنجانده شدند.

در حالی که شکل ۱۶a چارچوب شبکه تعیین شده برای پروژه مطالعاتی را از نمای ایزومتریک و جلو نشان می دهد، مقاطع اولیه تخصیص یافته به عناصر ساختاری مختلف بر اساس طرح نهایی تامین کننده صنعت، همانطور که در نشان داده شده است. شکل ۱۶ب به عنوان مثال، بخش ستون ۱۵۰ × ۱۰۰ × ۶ RHS است.

در مرحله تجزیه و تحلیل تنش ساختاری، تثبیت اعضا برای به دست آوردن راه حل های ساده پشتیبانی شده فرض شد، همانطور که توسط ادبیات پیشنهاد شده است. بخش ۲٫۳. تحلیل استاتیکی خطی بر روی مدل ساختاری اولیه ایجاد شده انجام شد. تمام نتایج حداکثر گشتاور خمشی در خلاصه شده است جدول ۲. سپس نتایج تحلیل تنش وارد برنامه بهینه سازی طراحی خودکار پیشنهادی شد که برای به دست آوردن طرح خروجی نهایی اجرا شد. شکل ۱۷ طرح های ساختاری بهینه شده نهایی ارائه شده توسط برنامه را ارائه می دهد.

۳٫۲٫ نتایج

در شرایطی که همه شرایط طراحی یکسان فرض می‌شد، مقاطع بزرگ‌تر نقش مهم‌تری در تحمل بارها بازی می‌کردند، در حالی که بخش‌های کوچک‌تر طراحی اقتصادی‌تری را پیشنهاد می‌کردند. در بازآفرینی مدل مطالعه، خروجی حاصل از نمونه اولیه یک RHS 200 × ۱۰۰ × ۴ را به عنوان ستون بهینه مشخص کرد. علاوه بر این، نسبت های ظرفیت سازه ای استفاده شده برای تمام مقاطع ستون محاسبه و جمع آوری شد، همانطور که در نشان داده شده است. شکل ۱۸. مقایسه واکنش‌های ستون زمینی نشان می‌دهد که طرح پیشنهادی نرخ بهره‌برداری از ساختار ستون را ۴۰ تا ۵۰ درصد با حداقل افزونگی در مقایسه با طرح‌های اولیه افزایش داده است. با این حال، این گردش کار نمونه اولیه پیشنهادی می‌تواند برای اصلاح مدل تجزیه و تحلیل در کارهای آینده برای نتایج دقیق‌تر مورد بازبینی قرار گیرد، زیرا نمونه اولیه برای بهینه‌سازی تک ماژول قبل از تغییر در دامنه تحقیق در نظر گرفته شده بود. علاوه بر این، طرح‌های پروژه‌های مدولار واقعی کنترل کمتری بر اصلاحات خاص خواهند داشت، و سایر عوامل ساختاری می‌توانند برای طراحی فولاد مدولار حیاتی‌تر باشند. برای مثال، نیروهای واکنش در مدل مطالعه در ستون‌های بیرونی کوچک‌تر بودند، در حالی که در نمونه اولیه، در تمام ستون‌ها سازگارتر بودند. ویژگی های ماژول نیز ممکن است با انتخاب ارائه شده توسط تامین کننده محدود شود. از آنجایی که نمونه اولیه برای یک سیستم پشتیبانی از گوشه ساخته شده است، عناصر مشترک در مدل تضمین می‌کنند که مسیرهای بار از طریق ستون‌ها بدون توجه به حل و فصل می‌شوند. از این رو، مقایسه بخش معقول بود. ممکن است عوامل مهندسی یا غیر پیش پا افتاده دیگری فراتر از توزیع بار در نظر گرفته شده در مدل مطالعه وجود داشته باشد. مناسب بودن این نتیجه به قضاوت مهندس بستگی دارد، اما این یک نتیجه امیدوارکننده در مقایسه با نمونه اولیه است.

با این وجود، با توجه به هدف اصلی خود، این مطالعه موردی توانایی برنامه را در اجرای مدل‌سازی دیجیتال سازه و بهینه‌سازی طراحی خودکار برای یک سازه فولادی مدولار با سهولت، سرعت و موفقیت زیاد نشان داده است. با برخی از نتایج امیدوارکننده برای یک معیار صنعت، این گردش کار از اصلاحات بیشتر سود می برد.

۴٫ بحث

در حالی که روش پیشنهادی مزایای فرآیند بهینه‌سازی ساختاری خودکار مبتنی بر BIM را نشان می‌دهد، برای استفاده کامل از پتانسیل BIM و ایجاد فرآیندی مناسب برای استفاده حرفه‌ای، باید توسعه بیشتری صورت گیرد. چندین جهت کلیدی وجود دارد که در آن نمونه اولیه ممکن است برای پشتیبانی از وسعت بیشتری از فاز طراحی MC اصلاح و تکامل یابد. اصلاحات نمونه اولیه عمدتاً به شکل اصلاح‌کننده‌ها برای مطابقت با ساختارهای مدولار متنوع وجود دارد. تحولات نمونه اولیه به شکل طراحی مولد برای ترکیب الگوریتم‌های یادگیری ماشین برای بهینه‌سازی ساختاری واقعاً هوشمند برای بهره‌گیری کامل از پیش‌ساخت به خود می‌گیرد.

کارکنان درگیر در پروژه مطالعه موردی برای مشاوره در مورد پیشرفت های مناسب و ارتباط این تحقیق با عملکرد صنعت مصاحبه شدند. سوالاتی در مورد فرآیند طراحی برای یک پروژه MC پرسیده شد و اینکه آنها کدام جنبه ها را بیشتر پشتیبانی می کنند. با توجه به نظرات و اظهارات آنها، در طول فرآیند طراحی، کارهایی زمان بر است. تغییرات جزئی در طرح های طراحی باعث بروز رسانی های مختلف جزئیات مدولار و تغییرات ورودی متناظر زیادی برای مدل های آزمایشی سازه ها می شود. علاوه بر این، نتایج تجزیه و تحلیل باید به مدل ساختاری برای جزئیات ساخت و ساز ترجمه شود.

یکی از اظهارات کلیدی این بود که ۲۵ درصد از ساعات پروژه به طور کلی صرف ایجاد مدل‌های طراحی و بازنگری‌های آتی آنها می‌شود. این بخش قابل توجهی است که می تواند توسط اتوماسیون تولید مدل پشتیبانی شود. با اصلاحات بیشتر، این نمونه اولیه می تواند زمان کمتری را برای کارهای تکراری و بیشتر برای بهینه سازی و کاوش گزینه های طراحی صرف کند. هدف نهایی این نوآوری های فنی ارائه محصولات و خدمات با کیفیت بهتر به مشتری است. یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها، برقراری ارتباط مؤثر طرح‌های اولیه با ذینفعان (که با اصول مهندسی آشنا نیستند)، است، زیرا مدل‌های سه بعدی معمولاً در مراحل اولیه وجود ندارند. این انعکاس کاملی از همکاری است و جایی که جریان‌های کاری مهندسی هوشمند می‌توانند مزایای واقعی را برای فاز طراحی به ارمغان بیاورند.

با یک گردش کار هوشمند که از طراحی و تجزیه و تحلیل مدل خودکار پشتیبانی می کند، مهندس ارشد می تواند به طور موثر کل فرآیند طراحی اولیه را با صرفه جویی در زمان انجام دهد. ارتباط جهت فعلی روش پیشنهادی در پشتیبانی از عناصر خاصی از فاز طراحی. عوامل مهمی که در طول طراحی اولیه شناسایی شده‌اند در حال حاضر در این تحقیق مورد هدف قرار گرفته‌اند، با طرح و اندازه ماژول، پاسخ حالت بار، و انواع بخش‌ها جنبه‌های کلیدی هستند که با توسعه اصلاح‌کننده‌ها مورد توجه قرار می‌گیرند. مدل‌های آزمایشی مانند آتش و افزونگی ذکر شده نیز تا حد زیادی توسط قابلیت‌های اتوماسیون پشتیبانی می‌شوند. اصلاح‌کننده‌هایی که برای انواع خاصی از آزمایش‌ها طراحی شده‌اند، تمرکز ایده‌آلی برای اصلاح نمونه‌های اولیه خواهند بود.

این نظرسنجی همچنین نشان می‌دهد که پشتیبانی در سطح میکرو برای پروژه‌های مدولار یک قابلیت بسیار جذاب است. فرآیند فعلی با در نظر گرفتن فرآیند طراحی و تجزیه و تحلیل جامع، عملکرد در سطح کلان را هدف قرار می دهد. با این حال، تولید صنعتی نشان می دهد که عناصری مانند جزئیات ساخت و ساز و ادغام با سازه های غیر مدولار بخش بزرگتری از طراحی مدولار هستند، زیرا سازه های غیر مدولار در واقع می توانند یک عنصر اصلی باشند. بسیاری از ساخت‌وسازها و سایر جزئیات در سطح خرد به دلیل سطح جزئیات و رفت و آمد ثابت مورد نیاز بین مهندسین جزئیات و مدل‌سازی مدل‌سازان، زمان‌بر است. این نمونه ای از برخورد دوگانه از اظهارات قبلی مهندس دانشیار است. این مدیر خاطرنشان کرد که طراحی اتصال فولادی یکی از جنبه های اصلی جزئیات ساخت و ساز مدولار است. چن و همکاران [۴۵] همچنین به اهمیت اتصالات بین ماژول ها در مسیرهای بار پیچیده در ماژول های گوشه ای اشاره کرد. پلت فرم BIM جمع آوری مقادیر زیادی از داده ها و به دست آوردن الگوهای ذاتی را با آموزش آنها از طریق الگوریتم های یادگیری ماشین ممکن می سازد. [۵۲]و استفاده از روشهای تحلیلی که قبلاً از این روش به دست آمده برای کاربردهای بیشتر در طراحی اتصال (و موارد دیگر) حتی کارآمدتر خواهد بود. پتانسیل برای شاخه جدیدی از این تحقیق برای کشف مهندسی هوشمند در جزئیات ساخت و ساز و سایر عناصر در سطح خرد وجود دارد.

همانطور که در نشان داده شده است، یک بررسی تمایلات شخصی نیز انجام شد شکل ۱۹، که در آن امتیاز از ۰ تا ۵ متغیر بود. این نظرسنجی نشان می دهد که کارکنان مصاحبه شده تمایل زیادی به اتخاذ ابزارها و فرآیندهای جدید داشتند اما در مورد یک جریان کاری کاملاً جدید چندان مشتاق نبودند. این ممکن است نشانه کوچکی از مانع نگرش منفی نسبت به تغییر باشد، اما می‌توان آن را در مانع فقدان ابزارهای کافی برای پشتیبانی از برنامه‌های خاص جستجو کرد. با برنامه طراحی یکپارچه BIM پیشنهادی، کاربر نیازی به داشتن دانش تخصصی از نرم افزار ندارد، زیرا دارای یک رابط بصری و ورودی های طراحی است که مهندسان اغلب قبلاً در قلمرو طراحی فولاد در نظر می گیرند. به دلیل هزینه های مربوط به آموزش، نگرانی کمتری وجود خواهد داشت، و سهولت استفاده، همراه با قابلیت چشمگیر، امیدواریم کاربران را تمایل بیشتری به تغییر ایجاد کند.

مانع فقدان گردش کار/استانداردهای تثبیت شده یکی از عناصر کلیدی است که هدف این تحقیق برای فناوری‌های اتوماسیون است. با گذشت زمان و با همکاری نزدیک صنعت، این تحقیق می‌تواند یک گردش کار مهندسی هوشمند را اصلاح کند که از نظر حرفه‌ای مرتبط است و قدرت BIM را برای چنین برنامه‌هایی در مرحله طراحی MC نشان می‌دهد.

۵٫ نتیجه گیری ها

مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM) یک پلت فرم قدرتمند است که تمام منابع مورد نیاز برای ترویج اجرای ساخت و ساز مدولار (MC) را یکپارچه می کند. با این حال، بهینه سازی طراحی سازه های مدولار یک مشکل پیچیده در حالت کار BIM است. یک چارچوب تعاملی و کاربرپسند ادغام شده در BIM وجود ندارد. این مقاله روشی را ارائه می‌کند که به شناسایی طراحی بهینه سازه‌های فولادی مدولار با ترکیب نرم‌افزارهای مختلف در محیط BIM و ادغام استانداردهای طراحی، پایگاه داده سازه و روش بهینه‌سازی در برنامه مدل‌سازی دیجیتال کمک می‌کند. گردش کار نمونه اولیه این روش از ماژول های مستطیلی به عنوان مثال استفاده می کند و توسط یک مطالعه موردی برای بررسی قابلیت اطمینان کاری و عملی بودن آن آزمایش می شود. پذیرش بالقوه آن در صنعت MC نیز با توجه به مصاحبه ها و نظرسنجی های مهندسان درگیر در پروژه مورد بحث قرار می گیرد.

از مطالعه، می توان نتیجه گرفت که (الف) روش پیشنهادی می تواند از طریق برنامه توسعه یافته، طراحی یک پروژه سازه فولادی مدولار را با موفقیت بهینه سازی کند. به طور معمول، نرخ استفاده از ساختارهای ستون را می توان با استفاده از روش ۴۰-۵۰٪ بهبود بخشید. (ب) داده‌های نرم‌افزارهای مختلف و پلتفرم BIM را می‌توان به راحتی از طریق روش رد و بدل کرد و نتایج را می‌توان به صورت بصری مستقیماً در بستر BIM نمایش داد. و (ج) نگرش افراد شاغل در صنعت معماری، مهندسی و ساخت و ساز (AEC) نسبت به توسعه چنین ابزارهای کارآمد مبتنی بر BIM مثبت است، اما پتانسیل تجاری آن هنوز پر از عدم قطعیت است. روش پیشنهادی توانایی یک فرآیند مهندسی هوشمند مبتنی بر BIM را نشان می‌دهد، اما دقت خروجی چنین برنامه‌ای خودکار هنوز به دانش عمیق و درک شرایط واقعی پروژه بستگی دارد که منجر به ورودی‌های مناسب و قضاوت در مورد نتایج می‌شود.

تحقیقات آتی در مورد بهینه‌سازی طراحی خودکار برای MC ادغام شده در BIM بر اصلاح و گسترش امکان‌سنجی روش توسعه‌یافته تمرکز خواهد کرد، از جمله موارد زیر: (الف) عناصر ساختاری بیشتری را می‌توان به برنامه طراحی خودکار برای غنی‌سازی پروژه‌های هدف اضافه کرد. بلوک های مدل سازی جدید باید برای مطابقت با ساختارهای مدولار متنوع تعریف شوند. (ب) توصیه می شود موقعیت های پیچیده تر بارگذاری را در نظر بگیرید. مدل‌های آزمایشی، مانند آزمایش‌های باد و لرزه‌ای، می‌توانند با افزودن دستورالعمل‌های اصلاحی گنجانده شوند. (ج) پایگاه داده ساختار را می توان گسترش داد تا بخش های بیشتری را شامل شود که برای بهینه سازی طراحی مفید است. (د) نرم افزارهای دیگر را می توان با توسعه ابزارهای موثر تبدیل داده با روش سازگار کرد. گردش کار روش پیشنهادی همچنین می‌تواند با ترکیب روش‌های محاسباتی مانند یادگیری ماشین و جستجوی فراابتکاری برای نوآوری در فرآیندهای بهینه‌سازی، تصمیم‌گیری و همکاری، با تعریف مهندسی هوشمند سازگارتر شود.

مشارکت های نویسنده

مفهوم سازی، JK و YH. روش شناسی، JK; نرم افزار، اعتبارسنجی، و تجزیه و تحلیل رسمی، JK و WD. تحقیق و بررسی داده ها، JK; نوشتن – آماده سازی پیش نویس اصلی، JK; نوشتن – بررسی و ویرایش، WD. نظارت، YH همه نویسندگان نسخه منتشر شده نسخه خطی را خوانده و با آن موافقت کرده اند.

منابع مالی

این تحقیق هیچ بودجه خارجی دریافت نکرد.

بیانیه در دسترس بودن داده ها

داده های ارائه شده در این مطالعه در داخل مقاله موجود است.

تضاد علاقه

نویسندگان هیچ تضاد منافع را اعلام نمی کنند.

منابع

لو، دبلیو. چن، ک. ژو، اف. Pan, W. جستجو برای سطح بهینه پیش ساخته در ساخت و ساز: یک چارچوب تحلیلی. جی. پاک. تولید ۲۰۱۸، ۲۰۱، ۲۳۶-۲۴۵٫ [Google Scholar] [CrossRef]
استیب، جی. دورهوفر، آ. روزنتال، ام. اجزا و سیستم ها: ساخت مدولار-طراحی، ساختار، فناوری های جدید; نسخه DETAIL; والتر دو گروتر: برلین، آلمان، ۲۰۰۸٫ [Google Scholar]
ژانگ، جی. لانگ، ی. Lv، S. Xiang، Y. ساخت و ساز مدولار و صنعتی با قابلیت BIM در چین. مهندسی پروسه ۲۰۱۶، ۱۴۵، ۱۴۵۶-۱۴۶۱٫ [Google Scholar] [CrossRef]
MOHURD، طرح کلی توسعه اطلاعات در صنعت ساخت و ساز ۲۰۱۶-۲۰۲۰٫ در دسترس آنلاین: https://www.mohurd.gov.cn/gongkai/zhengce/zhengcefilelib/201609/20160919_228929.html (دسترسی در ۲۸ مه ۲۰۲۳).
جیلون، ال. پون، سی. طراحی چرخه زندگی و پیش ساخته در ساختمان ها: بررسی و مطالعات موردی در هنگ کنگ. با ماشین. ساخت و ساز ۲۰۱۴، ۳۹، ۱۹۵-۲۰۲٫ [Google Scholar] [CrossRef]
جنرالوا، ای. جنرالوف، وی. Kuznetsova، AA ساختمان های مدولار در ساخت و ساز مدرن. مهندسی پروسه ۲۰۱۶، ۱۵۳، ۱۶۷-۱۷۲٫ [Google Scholar] [CrossRef]
لاوسون، آر.ام. اوگدن، آر جی. Bergin, R. کاربرد ساختمان مدولار در ساختمانهای بلند. J. Arch. مهندس ۲۰۱۲، ۱۸، ۱۴۸-۱۵۴٫ [Google Scholar] [CrossRef]
دنگ، ای.-ف. یان، J.-B. دینگ، ی. زونگ، ال. لی، Z.-X. دای، X.-M. مطالعات تحلیلی و عددی بر روی ستون های فولادی با اتصالات جدید در ساخت مدولار. بین المللی سازه فولادی J. 2017، ۱۷، ۱۶۱۳-۱۶۲۶٫ [Google Scholar] [CrossRef]
انگلیسی، اس. براون، P.-E. Brown, B. An Introduction to Steel and Concrete Construction مدولار، اولین کنفرانس طراحی و ساخت ساختمان های مسکونی. بیت لحم ۲۰۱۳، ۲۰–۲۱٫ در دسترس آنلاین: https://www.phrc.psu.edu/assets/docs/Publications/2013RBDCCPapers/English-2013-RBDCC.pdf (دسترسی در ۲۸ مه ۲۰۲۳).
یین، ایکس. لیو، اچ. چن، ی. الحسین، م. مدل سازی اطلاعات ساختمان برای ساخت و ساز خارج از محل: بررسی و جهت گیری های آینده. با ماشین. ساخت و ساز ۲۰۱۹، ۱۰۱، ۷۲-۹۱٫ [Google Scholar] [CrossRef]
کمالی، م. Hewage، K. عملکرد چرخه زندگی ساختمان های مدولار: یک بررسی انتقادی. تمدید کنید. حفظ کنید. انرژی Rev. 2016، ۶۲، ۱۱۷۱–۱۱۸۳٫ [Google Scholar] [CrossRef]
گیب، ا. Isack, F. مهندسی مجدد از طریق پیش مونتاژ: انتظارات مشتری و رانندگان. ساختن. Res. Inf. 2003، ۳۱، ۱۴۶-۱۶۰٫ [Google Scholar] [CrossRef]
جیلون، ال. Poon، CS; چیانگ، YH کمی کردن پتانسیل کاهش ضایعات استفاده از پیش ساخته در ساخت و ساز ساختمان در هنگ کنگ. مدیریت زباله ۲۰۰۹، ۲۹، ۳۰۹–۳۲۰٫ [Google Scholar] [CrossRef]
کائو، ایکس. لی، ایکس. زو، ی. Zhang، Z. مطالعه مقایسه ای عملکرد زیست محیطی بین ساختمان های مسکونی پیش ساخته و سنتی در چین. جی. پاک. تولید ۲۰۱۵، ۱۰۹، ۱۳۱-۱۴۳٫ [Google Scholar] [CrossRef]
چیو، ST-L. تحلیلی بر پتانسیل صنعت ساخت و ساز پیش ساخته. ۲۰۱۲٫ در دسترس آنلاین: http://hdl.handle.net/2429/42792 (دسترسی در ۲۸ مه ۲۰۲۳).
کمالی، م. Hewage، K. توسعه معیارهای عملکرد برای ارزیابی پایداری روش‌های ساخت‌وساز مدولار در مقابل متعارف. جی. پاک. تولید ۲۰۱۷، ۱۴۲، ۳۵۹۲–۳۶۰۶٫ [Google Scholar] [CrossRef]
وای، CT; یی، PW; Olanrewaju، OI; عبدالمجید، س. حسین، م. طارق، س. Zayed, T. تحلیل انتقادی از مزایا و چالش های اجرای ساخت و ساز یکپارچه مدولار. بین المللی J. Constr. مدیریت ۲۰۲۱، ۲۳، ۶۵۶-۶۶۸٫ [Google Scholar] [CrossRef]
لاوسون، ام. اوگدن، آر. گودیر، سی. طراحی در ساخت و ساز مدولار، چاپ اول; CRC Press: لندن، انگلستان، ۲۰۱۴٫ [Google Scholar] [CrossRef]
لیسی، AW; چن، دبلیو. هائو، اچ. Bi, K. پاسخ سازه ای ساختمان های مدولار – مروری. جی. ساخت. مهندس ۲۰۱۸، ۱۶، ۴۵-۵۶٫ [Google Scholar] [CrossRef]
گورگولوسکی، ام تی گراب، پی جی؛ لاوسون، ساخت و ساز مدولار RM با استفاده از قاب فولادی سبک: طراحی ساختمان های مسکونی. ۲۰۰۱٫ در دسترس آنلاین: https://www.steelconstruction.info/images/2/2f/SCI_P302.pdf (دسترسی در ۲۸ مه ۲۰۲۳).
لیو، RJ; دای، ز. Chau, YS Steel Concrete Systems Composite for Construction مدولار ساختمان های بلند. که در مجموعه مقالات دوازدهمین کنفرانس بین المللی پیشرفت در سازه های کامپوزیتی فولاد-بتن-ASCCS 2018; دانشگاه پلی تکنیک والنسیا: والنسیا، اسپانیا، ۲۰۱۸٫ [Google Scholar] [CrossRef]
لیو، ایکس. پو، اس. ژانگ، ا. خو، آ. نی، ز. سان، ی. Ma, L. آزمایش استاتیکی و لرزه‌ای برای اتصالات پیچ و مهره‌ای در سازه فولادی پیش ساخته مدولار شده. J. Constr. فولاد Res. 2015، ۱۱۵، ۴۱۷-۴۳۳٫ [Google Scholar] [CrossRef]
پارک، K.-S. ماه، جی. لی، اس.-اس. بائه، K.-W. Roeder, CW اتصال ستون به فونداسیون فولادی تعبیه شده برای یک سیستم ساختاری مدولار. مهندس ساختار. ۲۰۱۶، ۱۱۰، ۲۴۴-۲۵۷٫ [Google Scholar] [CrossRef]
Özkılıç, YO عملکرد چرخشی و یکنواخت اتصالات صفحه انتهایی کشیده سفت شده با پیچ و مهره های با اندازه بزرگ و صفحات انتهایی نازک. گاو نر زمین مهندس ۲۰۲۲، ۲۰، ۷۴۴۱-۷۴۷۵٫ [Google Scholar] [CrossRef]
اوزکیلیچ، یو. Bozkurt، MB اعتبار سنجی عددی بر روی اتصالات بخش کاهش یافته تیر قابل تعویض جدید برای قاب های مقاوم در برابر لحظه. سازه های ۲۰۲۳، ۵۰، ۶۳-۷۹٫ [Google Scholar] [CrossRef]
Özkılıç, YO عملکرد چرخه ای و یکنواخت اتصالات صفحه انتهایی کشیده نشده سفت نشده با صفحات انتهایی نازک و پیچ و مهره های بزرگ. مهندس ساختار. ۲۰۲۳، ۲۸۱، ۱۱۵۷۹۴٫ [Google Scholar] [CrossRef]
لو، ن. Liska، نظرات طراحان RW و پیمانکاران عمومی از تکنیک های ساخت و ساز خارج از محل در صنعت ساخت و ساز ایالات متحده. بین المللی J. Constr. آموزش. Res. 2008، ۴، ۱۷۷-۱۸۸٫ [Google Scholar] [CrossRef]
Said, H. بهترین روش ها و فرصت های بهبود پیش ساخته برای ساخت و ساز برقی. J. Constr. مهندس مدیریت ۲۰۱۵، ۱۴۱۰۴۰۱۵۰۴۵٫ [Google Scholar] [CrossRef]
لی، ایکس. شن، GQ; وو، پی. یو، تی. یکپارچه سازی مدل سازی اطلاعات ساختمان و تولید مسکن پیش ساخته. با ماشین. ساخت و ساز ۲۰۱۹، ۱۰۰، ۴۶-۶۰٫ [Google Scholar] [CrossRef]
براید، دی. بروکتاس، ام. Volm, JM مزایای پروژه مدلسازی اطلاعات ساختمان (BIM). بین المللی J. Proj. مدیریت ۲۰۱۳، ۳۱، ۹۷۱-۹۸۰٫ [Google Scholar] [CrossRef]
ارنستروم، بی. هانسون، دی. راهنمای پیمانکار برای BIM، ویرایش دوم; Associated General Contractors of America: Arlington, VI, USA, 2008. [Google Scholar]
سینگ، ام.ام. Sawhney، A. Borrmann، A. هماهنگی مدولار و BIM: توسعه اجزای ساختمان هوشمند مبتنی بر قانون. مهندسی پروسه ۲۰۱۵، ۱۲۳، ۵۱۹-۵۲۷٫ [Google Scholar] [CrossRef]
اسکیلتون، ام. هوسپیان، ف. انقلاب صنعتی چهارم: پاسخ به تأثیر هوش مصنوعی بر تجارت; پالگریو مک میلان: چم، سوئیس، ۲۰۱۷٫ [Google Scholar]
نیو، ی. لو، دبلیو. چن، ک. هوانگ , جی جی ; Anumba، C. اشیاء ساختمانی هوشمند. جی. کامپیوتر. مدنی مهندس ۲۰۱۶، ۳۰۰۴۰۱۶۱۰۳٫ [Google Scholar] [CrossRef]
چن، ک. خو، جی. ژو، اف. ژونگ، RY؛ لیو، دی. Lu, W. A Physical Internet-enabled Building Information Modeling System برای ساخت و سازهای پیش ساخته. بین المللی جی. کامپیوتر. یکپارچه سازی Manuf. 2017، ۳۱، ۳۴۹-۳۶۱٫ [Google Scholar] [CrossRef]
لیو، اچ. سینگ، جی. لو، ام. بوفرگن، ا. الحسین، M. طراحی و برنامه ریزی خودکار مبتنی بر BIM برای سوار شدن به ساختمان های مسکونی با قاب نور. با ماشین. ساخت و ساز ۲۰۱۸، ۸۹، ۲۳۵-۲۴۹٫ [Google Scholar] [CrossRef]
اوه، م. لی، جی. هنگ، جنوب غربی؛ Jeong, Y. سیستم یکپارچه برای طراحی مشترک مبتنی بر BIM. با ماشین. ساخت و ساز ۲۰۱۵، ۵۸، ۱۹۶-۲۰۶٫ [Google Scholar] [CrossRef]
Ciribini، ALC؛ ماسترولمبو ونتورا، اس. Paneroni، M. پیاده سازی یک فرآیند تعاملی برای بهینه سازی مراحل طراحی و ساخت یک ساختمان مسکونی: یک پروژه آزمایشی BIM. با ماشین. ساخت و ساز ۲۰۱۶، ۷۱، ۶۲-۷۳٫ [Google Scholar] [CrossRef]
پلوم، ج. میچل، جی. طراحی مشارکتی با استفاده از مدل ساختمان مشترک IFC – یادگیری از تجربه. با ماشین. ساخت و ساز ۲۰۰۷، ۱۶، ۲۸-۳۶٫ [Google Scholar] [CrossRef]
سولنوسکی، آر. سولنوسکی، آر. راماجی، IJ ساختاری فرآیندهای BIM برای ساختمان های مدولار چند طبقه در طراحی و ساخت. در مجموعه مقالات دومین کنفرانس طراحی و ساخت ساختمان های مسکونی، کالج ایالتی، PA، ایالات متحده آمریکا، ۱۹ تا ۲۰ فوریه ۲۰۱۴٫ [Google Scholar]
مانریک , جی دی ; الحسین، م. Bouferguene , A. ناصری، ر. تولید خودکار نقشه های فروشگاهی در ساخت و ساز مسکونی. با ماشین. ساخت و ساز ۲۰۱۵، ۵۵، ۱۵-۲۴٫ [Google Scholar] [CrossRef]
تان، تی. چن، ک. ژو، اف. Lu, W. موانع برای اجرای مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM) در ساخت و ساز پیش ساخته چین: رویکرد مدل سازی ساختاری تفسیری (ISM). جی. پاک. تولید ۲۰۱۹، ۲۱۹، ۹۴۹–۹۵۹٫ [Google Scholar] [CrossRef]
Dynamo: برنامه نویسی گرافیکی متن باز برای طراحی. در دسترس آنلاین: https://dynamobim.org/ (دسترسی در ۲۸ مه ۲۰۲۳).
ناوری، بدون استاندارد BIM در ساخت و ساز خارج از سایت. J. Arch. مهندس ۲۰۱۲، ۱۸، ۱۰۷-۱۱۳٫ [Google Scholar] [CrossRef]
چن، ز. لی، اچ. چن، آ. یو، ی. وانگ، اچ. تحقیق در مورد تست قاب مدولار پیش تنیده و شبیه سازی. مهندس ساختار. ۲۰۱۷، ۱۵۱، ۷۷۴-۷۸۷٫ [Google Scholar] [CrossRef]
ندیم، جی. صفیعی، ن.ا. ابوبکر، ن. کریم، IA; نصیر، طراحی اتصال NAM در سازه فولادی مدولار: بررسی. سازه های ۲۰۲۱، ۳۳، ۳۲۳۹–۳۲۵۶٫ [Google Scholar] [CrossRef]
دنگ، ای.-ف. زونگ، ال. دینگ، ی. دای، X.-M. لو، ن. Chen, Y. پاسخ یکنواخت و چرخه ای اتصالات پیچ و مهره با صفحه پوشش جوش داده شده برای ساخت و ساز فولادی مدولار. مهندس ساختار. ۲۰۱۸، ۱۶۷، ۴۰۷-۴۱۹٫ [Google Scholar] [CrossRef]
Özkılıç, YO ظرفیت های T-stubs سفت نشده با صفحات نازک و پیچ و مهره های بزرگ. J. Constr. فولاد Res. 2021، ۱۸۶، ۱۰۶۹۰۸٫ [Google Scholar] [CrossRef]
Özkılıç, YO ظرفیت های T-substs سفتی با اندود نازک. J. Constr. فولاد Res. 2021، ۱۸۶، ۱۰۶۹۱۲٫ [Google Scholar] [CrossRef]
پایگاه داده مهندسی استرالیا OneSteel 300PLUS. در دسترس آنلاین: https://www.libertygfg.com/media/165356/seventh-edition-hot-rolled-and-structural-steel-productsseventh-edition-hot-rolled-and-structural-steel-products.pdf (دسترسی در ۲۸ مه ۲۰۲۳).
AS 4100: سازه های فولادی. ۲۰۲۰٫ در دسترس آنلاین: https://www.standards.org.au/standards-catalogue/sa-snz/building/bd-001/as–4100-colon-2020 (دسترسی در ۲۸ مه ۲۰۲۳).
کریجنن، تی. Tamke، M. ارزیابی دانش ضمنی در مدل‌های BIM با یادگیری ماشین. که در رفتار مدل سازی; انتشارات بین المللی Springer: چم، سوئیس، ۲۰۱۵; صص ۳۹۷-۴۰۶٫ [Google Scholar] [CrossRef]

شکل ۱٫
گردش کار روش پیشنهادی بهینه‌سازی طراحی خودکار مبتنی بر BIM برای سازه‌های فولادی مدولار.

شکل ۲٫
دنباله دینام برای مدل سازی ساختاری اولیه

شکل ۳٫
ویژگی های اصلی مدل سازی ساختاری دیجیتال

شکل ۴٫
مراحل تشکیل ماژول های طبقه همکف. (آ) موقعیت ماژول ها در امتداد ایکس-محور، (ب) موقعیت همه ماژول ها، (ج) طبقات ماژول های طبقه همکف، (د) موقعیت سقف مدول های طبقه همکف و (ه) سقف ماژول های طبقه همکف.

شکل ۵٫
مراحل تشکیل طبقات و ستون های بالایی. (آ) ماژول های داستان های بعدی. (ب) نقاط گوشه مستطیل؛ و (ج) ستون های همه ماژول ها.

شکل ۶٫
اتصالات کوتاه بین ماژول ها در سه جهت.

شکل ۷٫
قوانین ایجاد مفاصل افقی. (آ) نقاط گوشه سمت راست و چپ، (ب) شاخص نقاط گوشه سمت راست و چپ، (ج) نقاط گوشه عقب و جلو و (د) شاخص نقاط گوشه عقب و جلو.

شکل ۸٫
قاب شبکه ای سه بعدی سازه مدولار فولادی.

شکل ۹٫
انواع سازه های فولادی.

شکل ۱۰٫
رویه تخصیص بخش ساختاری

شکل ۱۱٫
بارگذاری تعاریف برای تحلیل تنش سازه با استفاده از روش ULS.

شکل ۱۲٫
نمودار جریان بهینه سازی طراحی خودکار برای تیرها.

شکل ۱۳٫
نمودار جریان بهینه سازی طراحی خودکار برای ستون ها.

شکل ۱۴٫
طراحی نهایی ساختار تغییر یافته در Revit.

شکل ۱۵٫
طرح و ابعاد مدل مطالعه.

شکل ۱۶٫
مدل ساختاری اولیه پروژه مطالعاتی:آ) قاب شبکه سه بعدی و (ب) انواع ساختار اولیه ارائه شده توسط تامین کننده.

شکل ۱۷٫
مقایسه طراحی (آ) طراحی اولیه و (ب) طراحی بهینه

شکل ۱۸٫
نتایج ظرفیت سازه برای انواع مختلف ستون.

شکل ۱۹٫
نظرسنجی تمایلات شخصی در مورد موضوع تحقیق.

میز ۱٫
شرایط بارگذاری برای تحلیل تنش سازه

	سقف		کف
	داده شده (کیلو پاسکال)	UDL محاسبه شده (kN/m)	داده شده (کیلو پاسکال)	UDL محاسبه شد (kN/m)
DL	۰٫۸۳	۱٫۲۹	۱٫۸	۲٫۸۶
LL	۰٫۵	۰٫۷۷	۲	۳٫۰۹
دیوار DL			۰٫۴۶

جدول ۲٫
حداکثر نتایج لحظه خمشی

	طول طبقه	طبقه کوتاه	سقف بلند	سقف کوتاه
حداکثر خم شدن	۲۵۰٫۱۹ کیلونیوتن متر	۱۴٫۶۶ کیلونیوتن متر	۸۴٫۵۷ کیلونیوتن متر	۴٫۹۵ کیلونیوتن متر

سلب مسئولیت/یادداشت ناشر: اظهارات، نظرات و داده های موجود در همه نشریات صرفاً متعلق به نویسنده (ها) و مشارکت کننده (ها) است و نه MDPI و/یا ویرایشگر(ها). MDPI و/یا ویراستار(های) مسئولیت هرگونه آسیب به افراد یا دارایی ناشی از هر ایده، روش، دستورالعمل یا محصولات اشاره شده در محتوا را رد می کنند.

© ۲۰۲۳ توسط نویسندگان. دارنده مجوز MDPI، بازل، سوئیس. این مقاله یک مقاله با دسترسی آزاد است که تحت شرایط و ضوابط مجوز Creative Commons Attribution (CC BY) توزیع شده است (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

منابع:
۱- shahrsaz.ir , ساختمانها، جلد. ۱۳، صفحات ۱۴۱۰: یک روش بهینه سازی طراحی خودکار مبتنی بر Bim برای سازه های فولادی مدولار: ماژول های مستطیلی به عنوان مثال
,۱۶۸۵۴۷۲۳۰۴
۲- https://www.mdpi.com/2075-5309/13/6/1410 | 2023-05-30 04:30:00