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BIM结构模型转换工程应用的现实与追求

BIM的实施使企业项目设计流程和内容发生变化在这个效率质量优先的时代BIM在项目设?#24179;?#27573;的实施可将各设?#24179;?#27573;和不同专业的建筑信息模型整合到一起提高了设计协同效率并且促进了各专业间信息的共享和交流但通过具体BIM项目的工程实践看项目各阶段模型设计模型算量模型和施工模型还是难以?#34892;?#38598;成协同设计的理念没有得到很好的运用各软件平台远没有达到OpenBIM倡导的方法理念



bsi对OpenBIM重要性的阐述


结构设计主要包括计算分析和结构设计两部分内容在实现结构专业的BIM正向设计中如何将建筑物理模型和结构分析计算模型的数据关联?#25104;?#25104;了亟待解决的问题虽然目前已有较多软件提供模型间的互导方法遗憾的是只解决了?#25104;?#20851;联的可能性并未解决结构设计中计算假定和结构设定的支座条件等信息传递的具体问题


建筑物理模型和结构计算分析模型?#21592;?/strong>

     

一般民用建筑BIM模型包括了所有的建筑信息结构基础模型为建筑物理模型的一部分建筑信息模型中包含了结构构件和非结构构件其中梁板柱和剪力墙等受力构件为结构构件门窗管线隔墙和装饰层等为非结构件因此建筑物理模型和结构计算分析模型有共享信息部分就是结构构件信息如下图所示结构构件信息为结构构件的几何信息构件的截面信息和材料信息等



建筑物理模型和结构计算分析模型信息?#21592;?


建筑模型和结构模型的转换

     

结构计算分析与BIM设计建模各有不同的软件结构计算应用的软件?#21152;?#22810;种如PKPMYJK(盈建科)MidasSpa2000等这些软件对模型的描述?#21152;?#30528;不同的数据结构要实现模型转换的信息无损传递更是有一定的?#35759;取?#20174;目前结构工程分析设计的实际需求看建筑模型和结构模型间的转换主要有两种使用需求情形


1BIM正向设计普通结构需要建立结构模型和建筑模型的?#25104;?#20851;系

     

常规结构设?#21697;?#26512;过程中结构布置的修改和构件截面的变动是造成设?#21697;?#22797;的主要原因采用BIM进行正向设计往往在修改之下既要修改BIM模型又要修改结构计算模型因此就需要建立BIM模型和结构计算模型之间的?#25104;?#20851;系这种?#25104;?#20851;系的建立就需要?#22411;?#21892;的BIM设计软件和结构分析计算软件

     

完善的BIM软件集的建立要遵循统一的技术实施标准体系目?#26696;?#36719;件对开放性统一性和可扩展性均有一定的推动但苦于商业软件模型数据结构的不统一和数据接口的封闭模型的互导在信息数据传递层面都是没有底层基础的如果单就某两个软件间开发一个模型互导的接口不仅对用户来讲具?#22411;?#24191;应用的局限性也不利于行业BIM实施方法手段的普及所?#28304;?#26356;高的层面和最底层的数据结构方面提出统一的标?#20960;?#20855;实际意义2008年由中国建筑科学研究院中国标准化研究院等单位共同起草了工业基础类平台规范(国家指导性技术文件)此标准相对于IFC在技术和内容上保持一致并根据我国国家标准制定相关要求旨在将其转换成国家标准清华大学软件学院BIM标准研究课题组于2009年3月正式启动旨在完成中国建筑信息模型标准(即CBIMSChinaBuilding Information Modeling Standard)的研究并已有一定的研究成果



凭借这些底层数据标准的研究成果各种结构分析与设计软件虽然内部?#21152;?#21508;自的数据结构但是这些结构分析设计软件都是基于有限元分析原理在数据结构上又有相似性只要软件体系的开发遵循统一的中间数据格式文件实现结构模型和建筑模型的互导和构件信息的无损传递是可行的目前PKPMYJK(盈建科)和TSSD探索者等结构设?#21697;?#26512;软件都是按固有的数据结构格式进行模型的导入和导出虽然已经实现了荷载信息墙体荷载导算等功能但在通用性和数据共享角度看都是不符合现?#34892;?#27714;的



YJK盈建科模型?#25104;员?#26356;新方法


若这种紧密的模型?#25104;?#20851;系满足不了设计需求还可以通过IFC中间文件的方式来完成两个模型之间的关联PKPM软件从研发模型信息数据?#25442;?#26102;就确定了利用IFC中间文件的方法



PKPM协作应用平台示意


PKPM模块软件SpaSCAD建立的三维模型形成的数据格式*.PZD都可以用现有的REVIT中PKPM插件导入到BIM模型中这个模型的数据内容基本上涵盖了所有的结构信息如材料信息截面信息节点位置信息层信息构件交接节点信息窗洞信息等


2复杂结构设?#21697;?#26512;需要参数化建模抽取结构线框模型导入结构分析软件

     

空间关?#21040;?#22797;杂的结构往往是通过AUTOCAD软件建立结构的线框模型利用结构计算软件SAP2000MIDAS GEN?#28909;?#20214;导入*.dxf线框模型然后赋予线框截面属性和材料属性?#30830;?#24335;建立复杂空间结构的结构计算模型



复杂曲线?#33539;?#27169;型及结构模型复核


对于更复杂的空间结构往往用以上方法不能满足需求需要应用参数化建模或软件丰富的样条曲线才能建立空间模型结构专业常用的分析软件如Sap2000和MIDAS等对于结构空间构件关系的描述采用的是直线线框模型利用Rhino建立的空间曲线和曲面的BIM模型往往不能直接导入结构计算软件IFC4 中强化了几何资源层扩展了建筑服务和结构领域?#28909;?#22686;加了异形截面形式等但对复杂空间曲线的描述和定义尚不明确通过IFC中间数据格式文件可以很便利的将空间直线线框模型导入到能?#27426;?#21462;IFC文件的结构计算分析软件中所以中间IFC数据格式文件和结构有限元分析软件固有特?#36828;?#38656;要对空间复杂结构进行简化Rhino建模导入结构计算软件前需要对空间三维曲线和曲面进行?#30830;址指?#21033;用直线段和平面拟合三维空间曲线和曲面



分割点分割之后的结构空间模型

     

导入到结构计算分析软件后对直线线框模型同样赋予材料属性和截面属性设定支座条件和节点属性输入各种作用荷载和工况等由此看出建筑方案的修改都需要重新完成这些步骤转换数据格式和结构有限元计算本身都决定了复杂空间结构BIM模型和结构模型之间转换的困难程度

     

总结结构专业BIM正向设计出图质量效率的提高有赖于建筑物理模型和结构分析模型的关联?#25104;?#22797;杂空间结构计算分析模型的建立需要寻求更加便利的途径方法?#21592;?#26356;加真实精确的模拟计算复杂空间结构BIM模型在不同软件下的导入导出都需要BIM数据定义与?#25442;?#26631;准的不断完善

     

最后向在国内研?#23458;?#24191;IFC标准IDM标准和MVD标准三大BIM数据标准的学者研究机构和软件厂商表达由衷的敬意

中国装配式建筑产业联盟专家智囊团

覆盖?#27573;?/p>

     全网频?#26639;?#30422;我国34个省级行政区下设332个市级频道共2861个县级频道为全国县域招商引资产业园区规划等提供一站式?#38381;?#21830;引?#39318;?#19994;服务

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