摘要

最近几十年来，建筑信息模型（BIM）技术得到迅速发展，并在建筑行业得到广泛应用。 尽管 BIM 技术对于建筑结构的整个设计、施工、运营和维护生命周期至关重要，但基于 BIM 的基础设施时效分析仍具有无限潜力。 然而，当前基于BIM的时间效应研究主要集中在建筑物的成本和进度分析上，且对基础设施的可靠性评估更加强调构件级别的评估，而忽略了构件如何影响系统安全。 因此，本研究引入BIM计算，开发了一种用于结构安全时变和系统可靠性分析的集成框架。在该框架中，首先从 BIM 模型中提取用于计算构件可靠性的参数信息，然后将 BIM 模型转换为拓扑结构，并基于转换后的结构，通过随机方法进行风险评估。本研究所提出的分析框架在地下管网长期腐蚀影响分析和四层结构框架短期地震载荷分析两个工程案例中进行了验证。在短期分析中，结合REVIT-Dynamo和OpenSees进行结构分析，同时考虑了材料特性和制造尺寸的随机性。 通过比较不同设计方案在地震荷载作用下层间位移的可靠性可以进行设计优化，系统失效概率对各层失效概率的变化更为敏感。 在长期分析中，使用变换拓扑算法和随机腐蚀模型计算每根管道在其生命周期内的时变可靠性和重要性指标。 研究发现，基于BIM的可靠性集成分析技术能够有效评价时间效应对结构安全性的影响，尤其在工作环境和工况未知的情况下，其价值更加凸显。

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The authors gratefully acknowledge the financial support from National Natural Science Foundation of China under project number of Grand No. 51908324 & 52111540161 & 72091512 the Scientific Research Fund of the Institute of Engineering Mechanics, China Earthquake Administration (Grant No. 2021D18), Visiting Researcher Fund Program of State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science (2021SGG01), and Scientific Research Fund of Multi-Functional Shaking Tables Laboratory of Beijing University of Civil Engineering and Architecture. The support from Tsinghua University Initiative Scientific Research Program (20213080003) is also greatly appreciated.

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