1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

一、选题背景

木材作为传统的结构用材具有悠久的历史[1]，早在远古时期，人们就通过简易木材搭建木构筑物居住。随着时间的推移，一直到封建社会，木结构建筑一直是中国古代社会建筑的主流，无论是寺庙、塔楼，还是民宅、宫殿无不展示了木结构建筑的魅力。木结构建筑结构性能好且具有很好的美学价值，比如中国山西的应县木塔建于1056年，至今已有近千年的历史，这充分彰显了木结构的优越的结构性能。并且，随着经济发展与环境问题矛盾的突出，国家提倡节能减排，对于建筑结构需要满足一定的环保功能。木材作为可再生资源，一方面可以减少环境污染问题，具有较好的保温隔热、吸湿除碳功能；另一方面木材具有一定的弹塑性，且属于轻质高强材料，作为结构用材具有较好的抗震性能。

但木结构建筑在其工业化道路上存在着不能忽视的一个局限，在木结构框架系统中，交汇构件间的连接，是一个很关键的问题，直接影响到木结构建筑的快速、可靠、便捷安装[2]。在过去，国内外的木结构住宅，木材构件之间的连接，多采用卯榫构造的连接形式。近些年来，国内外木造住宅，受欧美技术的影响，对木结构住宅，在许多方面进行了改进。现在国内外对于木结构节点多采用钢夹板装配式节点，通过螺栓与构件加以连接。但是其在构件的安装阶段较为繁琐，由于木结构截面厚度较钢结构要大很多，造成采用类似钢结构的螺栓连接在实际安装中出现种种问题，安装不上后需要对木结构孔洞进行扩孔等工作，而木结构相关规范是明令禁止在现场扩孔的。实际工程中，工人野蛮扩孔，造成很大的安全隐患。

现如今，BIM技术在我国乃至全世界发展的如火如荼。在我国，BIM技术经历了10多年的发展，已然在建筑行业掀起了一场新的变革[3]。从传统的二维绘图表达，到现今的三维可视化建模，再到5DBIM（包括协调计划时间和成本估算）的建筑全生命周期管理，BIM技术在很大程度上节约了建筑设计、施工、管理和维护成本[4-6]。BIM技术使得建筑生命周期的各个步骤有机的结合起来，与传统二维绘图表达相比，大大地节约了各个专业相互交流的时间和精力，并且有效避免了施工过程中可能出现的种种问题[7-11]。

因此，研究一种基于BIM的木结构节点设计方法对于促进木结构在我国的发展意义重大。

二、国内外研究现状

1.木结构连接

木结构连接节点形式主要有榫卯、钉、螺栓、齿板、填板和夹板等。

榫卯连接由榫头和卯孔组成，表现出较强的半刚性特征，具备一定的抗弯、抗拉压和抗扭能力。姚侃、方东平等[12、13]通过试验，分析了不同形式榫卯节点的受力机理及其动力特性和地震反应，得出了木结构抗震性能良好的结论。

钉连接与螺栓连接都属于销类连接，具有紧密性好，靭性充分，制作简单，安全可靠和施工快捷的特点。丹麦科学家提出”屈服理论”，推导出销连接承载力的计算公式，在承载力测试方面非常重要[14]；Daudeville等用木材断裂分析方法得出考虑木材断裂可以准确预测极限载荷的结论[15]。

齿板是镀锌钢板经单向打齿制成，因施工效率高、节点性能稳定可靠、制作简单而大量应用于轻型木结构的木桁架中。Foschi提出了齿板连接节点非线性荷载#8212;位移关系的理论表达，后人的很多研究都是以他的研究工作为基础[16]。

钢填板和钢夹板连接是螺栓连接新发展的一种木结构连接形式，它是通过对木连接件进行开槽打孔，然后内填钢板或者外夹钢板，进而使用螺栓紧固连接。黄绍胤等[17]、樊承谋[18]提出了螺栓节点计算方法，徐德良等[19]、奚爱峰等[20]对胶合木-钢填板螺栓连接的承载能力进行了试验研究。

2.BIM技术

BIM技术在国内外的发展也是日新月异，利用BIM技术完成的国内外工程实例与日俱增。Yashar Mohamadi[21]使用BIM对建筑进行热能建模分析，以实例研究添加保温材料对于建筑保温性能的影响。Haiyan Xie[22]利用BIM对复杂医疗项目的机械、电力、管道设施进行模拟，证明了BIM除了在住宅，商业广场等项目能够发挥作用，对于复杂的医疗项目,特别是与多个系统协调方面，建筑信息模型在项目的整个生命周期中都有重要作用。Atul Porwal[23]分析利用BIM更加合理的进行钢筋的使用，从而节约钢筋成本。Jungdae[24]提出了BIM参数化的设计思想，用现代化的设计思想，结合韩国传统建筑，为针对韩国房屋特点的数据库建立提供依据。

3.BIM软件的二次开发

目前市场上已经出现大批BIM软件，而BIM核心建模软件的市场几乎被欧特克等几大公司所占有，如图2.3.1所示

随着BIM技术的不断推广，我们接触到最多的就是欧特克公司的Revit系列BIM建模软件，而基于Revit软件的二次开发也吸引了越来越多的研究者去探索。在Revit的二次开发方面，有VB、VC 和C#工具可供研究者选用，C#具有良好的兼容性，根据Revit软件提供的API接口，对Revit进行二次开发，能够达到方便快捷的效果，并具有良好的稳定性，同时又提供了可视化的窗口，方便了程序的推广和使用，同时Revit官方也推荐使用C#，并对二次开发人员提供免费教程供以参考，使得上手更快[25]。

三、参考文献

[1] 陆伟东，杨会峰等．胶合木结构的发展、应用及展望[J]．南京工业大学学报．33（5）．2011．

[2] 王丽，王滋等．木结构节点的连接方式与性能[J]．林产工业．42（12）．2015．

[3] 郑海华，刘匀，李元齐．BIM技术研究与应用现状[J]．结构工程师．31（4）．2015．

[4] 马智亮．BIM技术及其在我国的应用问题和对策[J]．信息化．2010:12-15．

[5] 何清华，钱丽丽，段运峰等．BIM在国内外应用的现状及障碍研究[J]．工程管理学报．2012,26（1）:12-26．

[6] 邵韦平．数字化背景下建筑设计发展的新机遇一关于参数化设计和BIM技术的思考与实践[J]．万方数据．16-20．

[7]Paul Morrell．BIM is unstoppable[J]．Pro Quest．2012.1(1)．

[8]Burcin Becerik-Gerber,A.M.ASCE,Karen Kensek．Building Information Modeling inArchitecture,Engineering,and Construction:Emerging Research Directions and Trends[J]．JOURNAL OF PROFESSIONAL ISSUES IN ENGINEERING EDUCATIONAND PRACTICE．2010:139-147．

[9]ELYSE MALHEREK,GREGG LAING．Finer Points of Building Information Modeling[J]．FINER POINTS OF BUILDING INFORMATION MODELING．26-32．

[10]From 2D to 3D-Moving Toward a(Green)National Building Information Modeling Standard[J]．Energy Design Update．2011:4-7．

[11]Gonchar J．To architects,building information modeling is still primarily a visualization tool．Architectural Record[serial online]．2006．194(7):158．

[12] 姚侃，赵鸿铁，葛鸿鹏．古建木结构榫卯连接特性的试验研究[J]．工程力学．2006．23(10)：168-173．

[13] 方东平，俞茂宏，宫本裕．木结构古建筑结构特性的计算研究[J]．工程力学．2001．18（1）：137-144．

[14]Leijten A．Withdrawal capacity of washers in bolted timber connections[J]．Wood Material Science and Engineering．2009．4(3):131-139．

[15]Daudeville,Davenne,Yasumura．Prediction of the load carrying capacity of bolted timber joints[J]．Wood Science and Technology．1999．33(1):15-29．

[16]Foschi R．Analysis of wood diaphragms and trusses[J]．Canadian Journal of Civil Engineering．1977．4(3):345-352．

[17] 黄绍胤，余培明，洪敬源．木结构中螺栓连接的设计承载力及其可靠度[J]．四川建筑科学研究．1986(3):1-5．

[18] 樊承谋．木结构螺栓连接的工作原理及计算公式[J]．哈尔滨建筑工程学院学报．1982．55(1):18-36．

[19] 徐德良，刘伟庆，杨会峰等．木材-钢填板螺栓连接的承载能力试验研究[J]．南京工业大学学报(自然科学版)．2009．31(1):87-96．

[20] 奚爱峰，刘伟庆，杨会峰等．木材-钢填板螺栓连接节点结构性能试验研究[J]．江苏建筑．2009(5):12-14．

[21]Yashar Mohamadi,Seyed Vahid Mirnoori．BIM and Thermal Performance Modeling Integration:A Case Study of Cyprus Highly Glazed Dwellings Yashar Mohamadiand Seyed Vahid Mirnoori[J]．

[22]Haiyan Xie,James Michael Tramel,Wei Shi．Building Information Modeling and

Simulation for the Mechanical,Electrical,and Plumbing Systems[J]．Journal of Construction Engineering and Management．2011．

[23]Atul Porwal,Kasun N.Hewage．Building Information Modelling Based Analysis to Minimize Waste Rate of Structural Reinforcement[J]．Journal of Construction Engineering and Management．2011．

[24]BIM-Based Parametric Design Methodology for Modernized Korean Traditional Buildings Jungdae Park．

[25] 赵岩．BIM技术在钢筋工程中的应用．硕士学位论文．北京建筑大学．北京．2015．

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、主要内容

1.分析bim技术的应用现状和其用于木结构节点设计的可能性与优越性。

2.综述各种木结构连接方式的本质，对比分析各种节点的优缺点以及各自的适用情况。