基于BIM的建筑設計與結構分析集成方法研究.pdf

1、在工程建設行業(yè)多階段、多專業(yè)的配合過程中，設計階段建筑與結構專業(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/建模與結構分析嚴重脫節(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構分析模型的數(shù)據(jù)集成方法并加以實現(xiàn)，必將助力建筑與結構專業(yè)的信息交互，提高

2、設計的效率，進而對與其他下游專業(yè)的信息交互產生積極影響，甚至對面向建筑物“全生命周期”信息管理的擴展研究提供借鑒意義。
　　 本文以我國大型建筑設計集團協(xié)同設計過程中多種專業(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)領域建筑/結構專業(yè)CAD/CAE應用軟件的數(shù)據(jù)共享與互用為突破點，基于以行業(yè)基準分類(IFC)為

3、數(shù)據(jù)標準的建筑信息模型(BIM)技術，進行了一系列研究。具體內容介紹如下。
　　 (1)在整體構架方面：論述了建筑行業(yè)CAD/CAE技術的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展瓶頸及發(fā)展趨勢。研究了國內外建筑結構模型數(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路線，即：將基于IFC數(shù)據(jù)標準的BIM核心平臺用于實現(xiàn)建筑與結構甚至與其他下游專業(yè)間的數(shù)據(jù)共享與互用；將基于可擴展標記語言(XML)的通用結構分析模型（SGF）核心平臺用于實現(xiàn)多種

4、結構分析模型間的數(shù)據(jù)共享與互用；將IFC建筑物理模型與SGF結構分析模型間的數(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構設計/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用與實踐。
　　 (2)在基于IFC數(shù)據(jù)標準的BIM核心平臺方面：研究了IFC標準覆蓋的領域和模塊、IFC與ifcXML實現(xiàn)方式的區(qū)別、IFC標準的EXPRESS/EXPRESS-G表達、IFC產品的幾何描述、基于IF

5、C表達的建筑模型與建筑構件、STEP/IFC工具包等。研究了納入到ISO/PAS16739的IFC標準核心模塊，實現(xiàn)了IFC數(shù)據(jù)模型關于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構分析軟件數(shù)據(jù)模型的比較、分析和提煉，以及對STEP標準關于有限單元分析定義的研究，提出了通用結

6、構分析模型(SGF)基本框架。從系統(tǒng)總信息、節(jié)點相關信息、線單元相關信息、面單元相關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結構分析模型間的數(shù)據(jù)映射方面：比較了一般建筑模型與一般結構模型的信息差異，研究了從IFC建筑模型數(shù)據(jù)文件中提取結構模型信息的方法。比較了結構物理模型與結構分析模型的差異，提出了獲取結構構件節(jié)點以及結構構件

7、之間連接節(jié)點拓撲信息的推演方法。并用C++編程語言實現(xiàn)了IFC建筑物理模型與SGF結構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構設計/分析模型的數(shù)據(jù)集成原型系統(tǒng)方面：對多種有代表性結構分析軟件文本模型文件特有的數(shù)據(jù)結構分別進行了剖析，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)模型與多種結構分析軟件數(shù)據(jù)模型的映射技術，用C++編程