闻叶
慈溪市诚宏建设工程检测有限公司
摘要：建筑结构设计过程中，对不同应用软件的使用导致模型转换之间存在的问题，这长期以来都困扰着工作人员。基于此，本文针模型自动化转化方法进行了介绍，希望对相关工作人员能够有所帮助。
关键词：建筑结构；模型自动化；结构设计
近几年，随着计算机技术的日益成熟，计算机与建筑行业领域之间的联系变得紧密起来，主要体现在建筑结构设计上，在建筑结构设计过程中对施工材料的管理、施工图纸的应用都可以通过计算机辅助完成，提高了工作效率，降低了施工成本。
一、构件建筑结构设计信息模型
建筑领域中，经常会应用到大量的软件，在不同软件数据交换过程中，通常都通过数据接口实现。多数的软件厂家为了保护自身的利益，并不愿意对外公开自己数据模型的全部格式，这一情况也就导致软件在设计过程中“信息孤岛”的出现。对“信息孤岛”现象的处理，需要通过建立统一工程信息模型，从而实现信息的共享和交换。BIM也是在这一理念的基础下被提出的。建筑结构设计模型的发展以三维数字为基础，对建筑领域中设计到的各种模型的数据进行收集。面向建筑结构设计模型，不仅需要包含基本物理信息，同时还应当包括属性信息、模型信息等。结构物理模型信息包括：构件信息、节点信息、截面信息、轴网信息、约束信息等。属性信息包括：荷载信息、材料信息、内力信息、设计结果信息等。关联关系信息包括：构件关联关系、模型关联关系。管理信息包括：模型所有者信息、模型版本信息、用户权限信息等。建筑结构设计信息模型具有信息的完备性、关联性、一致性等BIM特点，可建立起面向建筑结构设计的单一的工程数据源，可解决分布式、异构工程数据之间一致性和全局共享问题，为建筑结构设计中的模型自动转化提供了有效途径。
二、设计模型自动转化
（一）自动转化的方法
1、通过IFC标准将结构设计信息从结构模型中提取出来，从而构建出一个合理的信息模型，在构件过程中要将非结构信息排除在外，从而确保转化是不可逆的，只能单向进行。
2、通过模型自动妆转化方法对信息模型结构进行分析，直接将接口导出，从结构信息模型中将分析模型中提取出来，通过自动转化结构对建筑设计进行分析。
3、从结构分析模型中将设计结果导入至接口，并与构件模型相结合，形成施工图设计模型，指导施工图的设计过程。
4、将包含施工图在内建筑结构设计模型通过 XML 模型接口与工程算量模型进行转化，完成建筑工程的算量分析。
（二）建筑设计与结构设计模型之间的转化
目前，许多建筑企业在设计过程中，采用的方式仍然是二维图设计方法，在绘制施工图纸和建筑物的内部结构时仍然依据固定图纸进行。这种简单的图元识在建筑设计中只能帮助工作人员对重大构件的形状和位置进行明确，而无法对建筑结构中较小的部位，但在精度上要求较高的部位进行定位，这样将会导致施工变得十分复杂，影响工作效率。而对不同建筑产品的标准进行统一，可以对建筑设计上中设计到的模型进行精准定位，这在一定程度上为模型之间的相互转换提供了便利条件，其在应用过程中主要具有以下几点优势：1、对建筑构件的识别更加容易，容易识别柱、梁、墙体等结构，通过IFC标准完成对模型转化后，建筑墙体的包含内容将会有所增加，其不仅包含结构层，同时还包含保温层和装饰层，同时还对窗、门等构件进行了明确。2、提高了不同构件的关联性，在完成转化后，可以依据实际情况对信心模型进行二次处理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆3、关联管理和实体定义的结合，增加了结构逻辑性，精准对墙体的结构进行了描述，并对墙体中使用的多种材质模型进行了定义，建筑设计向结构设计转化过程中的一个关键点就是对IFC标准的详细解析，通过对IFC标准的解析，在施工过程中，完全可以依据实际情况进行自我研发，在接口的实现上，也可以通过商业化IFC数据解析接口实现，然后解析IFC文件，获取结构设计模型。
（三）结构设计模型与结构分析模型的自动转化
建筑结构分析是结构设计过程中的一个关键环节，自动生成结构分析模型以及回传分析结果都是通过结构分析过程得以实现的，目前从国际上使用最普遍的有限元分析软件公开模型格式的数据来看，该过程的实现是比较容易的，建筑结构设计模型和结构分析模型之间的转化还停留在不同有限元分析软件间几何模型的基础上，二者转化的具体过程如下所示：1、遍历生成的建筑结构设计模型利用有限元软件将结构构成信息导出，进而写入模型文件；2、将生成的模型为文件直接导入到应用软件中，同时需要完成对模型文件的补充、施加等一系列操作。3、在操作过程中，通过对数据库结构的应用，将结构设计直接导入进数据库中。4、对比构建和结构构件信息，利用结构将信息导入，构成关联关系，从而构建出完整的设计模型，对工程的施工进行现场指导。
（四）施工图设计向工程算量模型的转化
工程量以自然计量单位或物理计量单位表示的各分项工程或结构构件的工程数量，是建筑工程计价的基本依据，工程算量的准确与否直接影响着工程造价的准确性以及工程建设的投资控制，工程算量也是施工企业用来编制施工作业计划的重要依据，对合理安排施工进度，组织现场劳动力、材料和机械具有重要作用。
工程算量数据直接来源主要包括工程中的全部信息的施工图纸模型。从目前我国建筑行业的发展情况来看，多数采取的算量软件，还无法实现IFC数据交换，因此在数据转换过程中只能通过接口完成。目前，广联达钢筋抽样软件在国内建筑行业中得到了广泛的应用，在应用过程中，可以通过XML映射模型方式完成结构设计工作量的合理转化。首先，定义XML模型机制，其次，对模型模版进行定义，通过模式定义或文档定义的方式完成相应的定义。通过实际研究可以发现，可被代替文档定义类型的数据表达方式要比文稳当定义更加灵活，文档使用与相关模型机制在语法上具有较高的一致性，并且在应用中具有较强的伸缩性，同时可以实现向多方面的扩展，因此建筑施工图纸设计向工程算量模型的转化多采用可替代文档类型方式。
（五）模型自动转化效果
验证模型自动化转化效果，通过对实际工程设计模型的测试，并识别各种模型，并对比转化效果，通过对统计的结果进行分析，不难发现，该转化方法具有转化率高、识别率高等特点。特别是对于建筑中没有规则的框架结构，对于构件的识别率能够超过95%，对于不规则构件结构，识别率虽然略偏低，但识别率也稳定在85%以上，对于其它模型转，在识别率上变化并不明显，由此可见，对该模型自动转化方法进行应用是可行的。
三、结束语：
建筑结构设计是建筑中的一项重要组成部分，建筑施工需要结构设计模型作为保障，确保施工的合理性。从目前情况来看，从不同的应用软件入手，对模型的自动化方法进行研究，为以后建筑设计中的模型转化提供支持，从而提高建筑工程的质量。
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论文作者:闻叶
论文发表刊物:《基层建设》2015年23期供稿
论文发表时间:2016/4/1
标签：模型论文; 结构设计论文; 信息论文; 建筑论文; 结构论文; 构件论文; 过程中论文; 《基层建设》2015年23期供稿论文;