建筑結構設計中的模型自動轉化方法

李學芳　梅神兵

摘 要：建筑結構設計中不同應用軟件系統之間的模型轉化問題一直是困擾工程技術人員的難題，本文基于這個問題提出了建筑結構設計信息模型的自動轉化方法，并使建筑設計模型、結構設計模型、結構分析模型和工程量算模型之間的自動轉化得以實現，這在實際應用過程中具有十分重要的意義。

關鍵詞：建筑結構設計；模型；自動轉化

隨著計算機信息技術的不斷進步和建筑業的快速發展，使得計算機技術和建筑行業領域之間聯系的緊密度日趨增強，這主要的體現是在建筑結構方案的設計上，建筑設計過程中用到的施工圖、施工資料管理、施工項目工程建模等都需要通過計算機來進行一系列的輔助計算，這樣不僅節省時間、人力，而且準確率有很大的提高。由于在建筑結構設計過程中使用的軟件有很多種，而且不同軟件之間具有一定的差異性，這就會造成大量建筑結構設計工作的重復性，從而造成資源的浪費，影響工程的進度和建筑企業的經濟效益。因此尋求一種方法使一系列建筑模型之間能夠進行自動轉化，提高工作效率和提高建筑結構設計的精準率是當前建筑結構設計領域急需解決的問題。

1 構建建筑結構設計信息模型

在建筑結構設計的過程中，不同軟件之間的模型數據交換都要依靠軟件之間的數據接口。出于利益考慮，大多數軟件公司不愿意公開自己的模型數據格式，也就造成信息無法進行有效、順暢的交換，這給實際的工作帶來很多困難。針對這種情況，建立一個統一的工程信息模型是解決上述問題的關鍵，這樣就可以使不同軟件之間的數據信息得以共享和交換。建筑結構信息模型就是依據這樣一個理念而形成的一種新的模型技術。建筑結構設計信息模型主要采用三維數字技術，并綜合了建筑工程項目相關信息的數據模型，這種模型在具有物理模型基本結構和信息的同時還擁有模型的屬性、模型管理以及模型的關聯等信息。建筑結構設計模型信息具有關聯性、一致性和完備性的特點，能夠建立建筑結構設計過程中的數據源，能夠有效解決工程數據之間全局共享和一致性的問題。為建筑結構設計過程中的模型自動轉化提供了合理的解決方法。

2 建筑結構設計模型的自動轉化

建筑結構設計是整個建筑工程設計的重要組成部分，建筑結構設計主要包括結構分析、結構設計和施工圖設計等，而結構設計模型的轉化必須以結構性的設計模型為中心。

2.1 建筑設計模型與結構設計模型的自動轉化

目前，很多建筑企業在進行設計時還是采用比較傳統的二維圖設計方法，工作人員在進行施工圖紙和建筑內部結構的繪制時還是依據固定的設計設計圖紙來進行設計的。這樣，比較簡單的圖元識別只能幫助施工作業人員對重大構件的位置加以明確，而較小但要求比較高的細節部分并不能來精準定位，因此使得施工過程變得繁雜，施工任務變得比較繁重，從而使施工效率地下。而統一了各建筑產品描述標準的IFC標準則涵蓋了建筑項目的每一個環節，十分精準的描述了建筑設計過程中的幾何模型，對不同模型之間的自動轉化提供了方便，其主要的優勢為：（1）更加容易識別建筑構件，使建筑項目的施工更容易進行。墻體、柱、梁等結構構件是建筑結構設計模型能夠容易識別出來的，而經過IFC標準進行模型轉化以后，建筑墻體不僅包括結構層，還包括墻體兩側的裝飾層和保溫層，同時還明確了門、窗等非結構構件；（2）加強了構件之間的關聯性，轉化以后的信息模型可依據具體實際情況進行二次處理；（3）實體定義和關聯關系相結合，使結構的邏輯性增強，基于洞口和墻體實體對結構墻體進行精準的描述，并且定義建筑結構中墻體的多種材質模型，加強對IFC標準的解析是建筑設計向結構設計轉化的一個難點，IFC文件解析可根據建筑項目的具體情況進行自主研發，也可以采用商業化IFC數據解析接口得以實現，最終通過對IFC文件的解析來獲得建筑結構設計的模型。

2.2 結構設計模型與結構分析模型的自動轉化

建筑結構設計過程中的一個比較重要的環節就是建筑結構分析，自動生成結構分析模型以及回傳分析結果都是通過結構分析過程得以實現的，目前從國際上使用最普遍的有限元分析軟件公開模型格式的數據來看，該過程的實現是比較容易的，建筑結構設計模型和結構分析模型之間的轉化還停留在不同有限元分析軟件間幾何模型的基礎上，二者轉化的具體過程如下所示：（1）遍歷生成的建筑結構設計模型利用有限元軟件將結構構成信息導出，進而寫入模型文件；（2）對已生成的模型文件，將其導入置軟件中，并對此模型文件進行定義補充、荷載的施加，并對結構設計加以分析；（3）通過數據庫借口將結構設計結果導入到數據庫；（4）將需要的結構構件和構建信息與所生成的結果進行比較，并通過借口導入從而形成關聯關系，構建完整的施工圖設計模型，對工程的量算和施工圖紙的實際進行指導。

2.3 結構施工圖設計模型與工程量算模型的自動轉化

工程量算是否準確直接影響項目的造價和工程項目的投資控制。建筑設計模型是建筑工程中工程量算數據的直接來源。目前，我國量算模型數據的轉化大多采用三維圖形量算軟件，實現不了IFC數據的交換，因此只能通過專用的接口來實現數據間的轉換。目前，國內應用比較廣泛的廣聯達鋼筋抽樣軟件是通過XML映射模型來實現結構設計與工程量算之間轉化的，首先定義XML模型機制，再對模型模板進行定義，多采用模式定義或者文檔定義，經過研究實踐表明，可替代文檔定義類型和穩定定義類型相比，前者表示方式比較靈活，文檔采用的語法與相關模型機制語法相比具有高度一致性，并且具有強伸縮性，因此可替代文檔類型可實現建筑施工設計模型向工程量算模型的轉化。

3 結語

本文針對建筑結構設計中不同軟件模型之間轉化的問題，探究并解決了模型自動轉化的方法，這使得建筑設計模型、結構設計模型、結構分析模型以及工程量算模型之間的自動轉化得以實現，在建筑工程實際應用過程中具有十分重要的意義。

參考文獻：

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作者簡介：李學芳（1983-），女，天津寶坻人，講師。endprint