基于BIM的建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)分析集成方法研究.pdf

1、在工程建設(shè)行業(yè)多階段、多專業(yè)的配合過程中，設(shè)計階段建筑與結(jié)構(gòu)專業(yè)的信息共享與互用最為迫切和根本。在大多數(shù)情況下，建筑制圖/建模與結(jié)構(gòu)分析嚴(yán)重脫節(jié)，基于二維圖紙低效的信息交換使得工程分析作為決策制定的依據(jù)常常沒有得到很好的發(fā)揮；在基于性能的分析中，也常常需要用到多種分析方法和分析工具對目標(biāo)做一致性驗證或最優(yōu)化分析。若能在一個開放的環(huán)境下，研究多種建筑物理模型與多種結(jié)構(gòu)分析模型的數(shù)據(jù)集成方法并加以實現(xiàn)，必將助力建筑與結(jié)構(gòu)專業(yè)的信息交互，提高

2、設(shè)計的效率，進(jìn)而對與其他下游專業(yè)的信息交互產(chǎn)生積極影響，甚至對面向建筑物“全生命周期”信息管理的擴(kuò)展研究提供借鑒意義。
　　 本文以我國大型建筑設(shè)計集團(tuán)協(xié)同設(shè)計過程中多種專業(yè)軟件的數(shù)據(jù)集成課題為載體，以實現(xiàn)AEC/FM(Architecture，Engineering，Construction&Facility Management)領(lǐng)域建筑/結(jié)構(gòu)專業(yè)CAD/CAE應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)共享與互用為突破點，基于以行業(yè)基準(zhǔn)分類(IFC)為

3、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的建筑信息模型(BIM)技術(shù)，進(jìn)行了一系列研究。具體內(nèi)容介紹如下。
　　 (1)在整體構(gòu)架方面：論述了建筑行業(yè)CAD/CAE技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展瓶頸及發(fā)展趨勢。研究了國內(nèi)外建筑結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)共享與互用的研究成果及各自的優(yōu)缺點。確立了全文的總體技術(shù)路線，即：將基于IFC數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的BIM核心平臺用于實現(xiàn)建筑與結(jié)構(gòu)甚至與其他下游專業(yè)間的數(shù)據(jù)共享與互用；將基于可擴(kuò)展標(biāo)記語言(XML)的通用結(jié)構(gòu)分析模型（SGF）核心平臺用于實現(xiàn)多種

4、結(jié)構(gòu)分析模型間的數(shù)據(jù)共享與互用；將IFC建筑物理模型與SGF結(jié)構(gòu)分析模型間的數(shù)據(jù)映射用于實現(xiàn)上述兩個核心平臺的通信；將以SGF模型為中心的多種商用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計/分析模型的數(shù)據(jù)集成原型系統(tǒng)作為對本文提出的集成方法的應(yīng)用與實踐。
　　 (2)在基于IFC數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的BIM核心平臺方面：研究了IFC標(biāo)準(zhǔn)覆蓋的領(lǐng)域和模塊、IFC與ifcXML實現(xiàn)方式的區(qū)別、IFC標(biāo)準(zhǔn)的EXPRESS/EXPRESS-G表達(dá)、IFC產(chǎn)品的幾何描述、基于IF

5、C表達(dá)的建筑模型與建筑構(gòu)件、STEP/IFC工具包等。研究了納入到ISO/PAS16739的IFC標(biāo)準(zhǔn)核心模塊，實現(xiàn)了IFC數(shù)據(jù)模型關(guān)于C++編程語言和EXPRESS描述語言的早聯(lián)編(Early Binding)，并利用C++編程語言實現(xiàn)了IFC中性物理模型文件解析器。
　　 (3)在基于XML的SGF核心平臺方面：通過對多種代表性結(jié)構(gòu)分析軟件數(shù)據(jù)模型的比較、分析和提煉，以及對STEP標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于有限單元分析定義的研究，提出了通用結(jié)

6、構(gòu)分析模型(SGF)基本框架。從系統(tǒng)總信息、節(jié)點相關(guān)信息、線單元相關(guān)信息、面單元相關(guān)信息以及荷載信息等方面組建了SGF數(shù)據(jù)模型，并用C++編程語言實現(xiàn)了SGF數(shù)據(jù)模型及其模型文件解析器。
　　 (4)在IFC建筑物理模型與SGF結(jié)構(gòu)分析模型間的數(shù)據(jù)映射方面：比較了一般建筑模型與一般結(jié)構(gòu)模型的信息差異，研究了從IFC建筑模型數(shù)據(jù)文件中提取結(jié)構(gòu)模型信息的方法。比較了結(jié)構(gòu)物理模型與結(jié)構(gòu)分析模型的差異，提出了獲取結(jié)構(gòu)構(gòu)件節(jié)點以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件

7、之間連接節(jié)點拓?fù)湫畔⒌耐蒲莘椒?。并用C++編程語言實現(xiàn)了IFC建筑物理模型與SGF結(jié)構(gòu)分析模型之間的雙向數(shù)據(jù)接口。
　　 (5)在以SGF模型為中心的多種商用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計/分析模型的數(shù)據(jù)集成原型系統(tǒng)方面：對多種有代表性結(jié)構(gòu)分析軟件文本模型文件特有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行了剖析，提煉出用于數(shù)據(jù)互用的核心部分，并用C++類實現(xiàn)了這些核心數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)屬性和數(shù)據(jù)操作方法。研究了SGF數(shù)據(jù)模型與多種結(jié)構(gòu)分析軟件數(shù)據(jù)模型的映射技術(shù)，用C++編程