BIM技術在結構設計軟件中的應用

第三屆工程建設計算機應用創(chuàng)新論壇論文集上海.2011PAGEBIM技術在結結結構設計計軟件件中的應應用黃吉鋒張漢義義義聶祺（中國建筑科學學學研究院北京10000113）[摘要]勘察設設計行業(yè)業(yè)在建建設領域域中率率先應用用計算算機技術術，成成為我國國信息息化建設設起步步早、發(fā)發(fā)展快快、效益益高的的行業(yè)。PKPM系列軟件件是是我國使使用最最廣泛的的建筑筑軟件，它它集集結構計計算與與施工圖圖繪制制于一體體，方方便快捷捷，提提高了工工作效效率，節(jié)節(jié)省了了成本。但但在在目前不不同軟軟件的信信息交交換與共共享主主要是由由人工工完成的的，解解決信息息交換換與共享享問題題的出路路在于于標準。有有了了統(tǒng)一的的標準準，也就就有了了系統(tǒng)之之間交交流的共共同語語言，數數據自自然在不不同系系統(tǒng)之間間流轉轉起來。正正是是為了這這個目目的，才才有了了IAI組織及其其研研究的IFC標準。本本文文根據PKPM工程部開開發(fā)發(fā)經驗，主主要要介紹如如何建建立PKPM到IFC標準接口口以以及遇到到的問問題，供供相關關研究人人員參參考。[關鍵詞]IFFFC，PKPM，數據格格式式，交換換1引言隨著計算機技術術術和互聯(lián)聯(lián)網技技術的不不斷發(fā)發(fā)展進步步，信信息技術術這個個概念已已經滲滲透到了了人們們生活的的每一一個角落落。建建筑行業(yè)業(yè)的信信息化也也成為為了一個個炙手手可熱的的話題題。目前前，國國際建筑筑行業(yè)業(yè)信息化化已經經發(fā)展到到了很很高的水水平，國國內在近近幾年年也發(fā)展展非常常迅速。建建筑筑工程項項目是是一個復復雜的的、綜合合的經經營活動動，參參與者涉涉及眾眾多專業(yè)業(yè)，生生命周期期長達達幾十年年、上上百年，所所以以建筑信信息交交換與共共享是是工程項項目的的主要活活動內內容之一一。目目前的建建筑軟軟件只是是涉及及建筑全全生命命周期某某個階階段的、某某個個專業(yè)的的領域域應用，例例如如設計階階段的的建筑CAD軟件。沒沒有有哪個開開發(fā)商商能夠提提供覆覆蓋建筑筑物全全生命周周期的的應用軟軟件系系統(tǒng)，也也沒有有哪個工工程是是只使用用一家家的軟件件產品品完成的的。但但在大多多數的的情況下下，信信息的交交換與與共享是是由人人工完成成的。也也就是說說，人人成為了了不同同系統(tǒng)之之間的的接口，手手工工實現(重新錄人)了信息交交換換，這樣樣做的的效率和和質量量大大降降低了了。BIM(BBBuilldiingInnforrmmmatiionnMoodeelinng))“建筑信息息模模型”這個概念念是是由Autooddesk公司于2002年開始推推廣廣的概念念，由由于當時時在我我國的推推廣力力度不夠夠，實實際上是是到2004年，通過Autooddesk的AutooCCAD220005產品宣傳傳會會，業(yè)界界才逐逐漸開始始認識識它。隨隨著建建筑業(yè)對BIM興趣的增增加加，互操操作問問題浮現現出來來。因為為基于于模型的的不同同軟件之之間，要要想集成成在一一起實現現流暢暢并有效效的工工作流，互互操操作是一一種途途徑和方方式。于于是，互互操作作問題引引起專專家的關關注。對對于大多多數建建筑業(yè)者者來說說，互操操作近近似等同同于IFC的工作。2基于IFCC標準的的PKPM軟件研究究意意義IFC(InddusstryyFFounndaatioonClaassses)是由IAI((IntteernaatiionaalAllliaanceefforInnterropperaabiilitty))針對建筑筑模模型數據據交換換制定的的國際際標準。它它是是AEC((Archhiitecctuure,,,EngginneerrinngaanddCoonsstruucttionn)的實體(如墻、窗窗戶戶等)類庫。IFC是建立在STEPP(SStaandaarddfoortheeEExchhanngeoffPrrodducttmmodeeldatta))的EXPRREESS數據定義義語語言上，采采用用面向對對象的的方法，用用類類來封裝裝。這這樣就可可以直直接借鑒STEP項目中的的大大量成熟熟研究究成果。因因為為IFC是開放的的，基基于IFC建立的信信息息模型允允許AEC工程師們們共共享，一一旦一一個工程程師建建立了模模型，對對于那些些使用用有IFC數據接口口的的軟件系系統(tǒng)的的AEC公司、業(yè)業(yè)主主、管理理單位位就不需需要重重新建模模，這這就提高高了工工作效率率，節(jié)節(jié)省了成成本。應應用IFC標準不要要求求軟件內內部應應用這套套標準準，而只只要求求在與其其他系系統(tǒng)交換換信息息時有一一個IFC標準的接接口口。PKPM系列列列軟件(PMCAAD,SppaSCCADD,SSATTWE,,PPMSAAP,,TAAT,,JCCCAAD,STTS,APPM,DEEC,GAARLAANDD,AABDD,SSTAAT等)以中國建建筑筑科學研研究院院工程部部具有有獨立自自主版版權的CFG圖形系統(tǒng)統(tǒng)為為基本開開發(fā)平平臺，有有機結結合了當當今軟軟件開發(fā)發(fā)的先先進技術術，以以MFC作為用戶戶輸輸人、輸輸出界界面開發(fā)發(fā)工具具，具有Winddoows系統(tǒng)下軟軟件件的一致致界面面。該軟軟件在在全國萬萬家以以上設計計單位位使用，集集結結構計算算與施施工繪圖圖于一一體，是是國內內建筑設設計行行業(yè)應用用最廣廣泛的建建筑工工程軟件件系統(tǒng)統(tǒng)。為了了把PKPM軟件系統(tǒng)統(tǒng)推推向國際際市場場，需要要建立立實現系系統(tǒng)標標準化協(xié)協(xié)作應應用平臺臺。本文主要介紹如如如何用國國際建建筑工業(yè)業(yè)標準準IFC建立這個個協(xié)協(xié)作應用用平臺臺，從而而把PKPM軟件的數數據據轉換成IF'C數據格式式，與與其他軟軟件系系統(tǒng)共享享信息息。3PKPM歐歐歐洲版IFC接口介紹紹PKPM系統(tǒng)應應應用在國國內已已經非常常普遍遍，國外外市場場(新加坡、香香香港、越越南等等)也已經推推廣廣。為了了進一一步推廣PKPM，首先開開發(fā)發(fā)歐洲版版的IFC接口，然然后后根據用用戶的的反應，最最終終實現所所有版版本的接接口。3.1接口1...0版本功能能3.1.1采采采用的是IFC22X3版本,而目前最最新新的是IFC22X4版本3.1.2結結結構模型型初步步轉換；；實現現對結構構系統(tǒng)統(tǒng)的構件件截面面、材料料、幾幾何、位位置的的交換3.2轉換相相相關約定定3.2.1截截截面轉換換由于PM模型中中截面類類型眾眾多，目目前限限定可轉轉換截截面為PMCAAD中的梁柱柱截截面1－6，9－11類型。譬譬如如，因為為有的的截面(如鋼管混混凝凝土截面面、格格構式組組合截截面、實實腹式式組合截截面等等)，IFC還沒有對對應應的語句句來描描述，對對于任任意封閉閉多邊邊型截面面，IFC只能描述述單單連通截截面，對對于多連連通截截面沒有有辦法法描述，譬譬如如PMCAAD的9類型截面(角鋼組合合截截面)，目前IFC無法描述述。IFC可以參數數數描述的的截面面如圖1～圖11所示：圖1IfcccLShaappePrroffileeDeefL型截面(即角鋼截截面)圖2IfcccUShaappePrroffileeDeefU型截面(STS中的槽鋼鋼類類型32)圖3IfcccCShaappePrroffileeDeefC型截面(STS中的薄型型槽槽鋼類型72)圖4IfcccZShaappePrroffileeDeefZ型截面(STS中的薄型Z型鋼73之一)圖5IfcccTShaappePrroffileeDeefTT型截面(STS中的對稱T型鋼14)圖6IfcccCranneeRaiilFFShaapeeProofiileDDeff吊車軌F截面(PM沒有對應應截截面)圖7IfcccCranneeRaiilAAShaapeeProofiileDDeff吊車軌A截面(PM沒有對應應截截面)圖8IfcccCirccllePrroffileeDeef圓形截面(PM截面3類型)圖9IfcccElliippsePProofilleDDef橢圓截面(PM沒有這個個類類型)圖10IfffcReccttanggleeProofiileDDeff矩形截面(PM截面1類型)圖11IfffcTraappeziiummProofiileDDeffT形截面(PM截面11類型)因此，在IFCCC轉換到PM模型時，有有有的截面面無法法轉換到到對應應的截面面，本本程序遇遇到這這種情況況，直直接轉換換成一一個特定定名稱稱的矩形形截面面，然后后在轉轉換日志LOG上用文字字說說明。用用戶可可以在PMCAAD或其它結結構構軟件系系統(tǒng)，直直接將該該截面面換成一一個合合適的截截面。3.2.2材材材料轉換換圖11材料料料轉換界面面在PMCAD系系系統(tǒng)中，雖雖然然材料類類別可可以允許許若干干種，但但是我我們經常常使用用的是混混凝土土和鋼。在在PM轉換成IFC時，各種種材材料的輸輸出如如下：混凝土：IFCCCMATTERRIALL(''Conncrretee440'));里面的名名稱稱為混凝凝土的的英文和和混凝凝土標號號。鋼：IFCMAAATERRIAAL(''Stteell22');;里面的名名稱稱為鋼的的英文文和鋼級級別號號。在IFFFC轉換到PMCAAD結構系統(tǒng)統(tǒng)時時，如果果IFFCMAATEERIAAL中中的名稱稱無法法得到材材料信信息的話話，那那么在轉轉換過過程中，將將彈彈出一個個材料料輸入對對話框框，由用用戶來來設置IFC中出現的的材材料名稱稱，賦賦予PMCAAD中實際的的材材料信息息，即即給出材材料是是混凝土土還是是鋼，標標號或或者級別別是多多少。在在某些些情況，IFC沒有說明明構構件的材材料信信息，我我們設設定構件件的材材料是混混凝土土，標號25。3.2.3構構構件幾何何形狀狀描述梁、柱，支撐幾幾幾何形狀狀都使使用拉伸伸體的的描述，不不容容許進行行半無無限空間間進行行BOOL操作。墻墻體體幾何形形狀的的描述是是拉伸伸體，容容許一一次半無無限空空間進行BOOL操作，不不容容許多次BOOL操作。幾何形狀的描述述述不容許許使用用BREP描述，即即不不容許使使用表表面模型(類似AutooCCad的3Dfaacce)來描述構構件件形狀。對于PM模型中中的圓弧弧構件件――圓弧梁和和圓圓弧墻，使使用用直線段段離散散的辦法法，變變?yōu)橹鸲味沃本€線段描述述。3.2.4荷荷荷載荷載轉換目目前前沒有完成成成，擬放放在接接口下個個版本本中實現現。4結語IFC自從作為為為ISO標準頒布布以以來，在在國際際上發(fā)展展很快快，許多多企業(yè)業(yè)研發(fā)了了基于于IFC標準的現現有有建筑軟軟件的的輸人/輸出接口口，取取得了可可觀的的經濟效效益。我我國起步步比較較晚，2004年6月中國建建筑筑科學研研究院院才成立IFC課題研究究，目目前研究究的探探索階段段已經經完成，能能夠夠實現歐歐洲規(guī)規(guī)范版本本與IFC標準的接接口口，為接接下來來最終實實現所所有版本本的接接口打下下堅實實的基礎礎。參考文獻[1]Stttep工業(yè)自動動化化系統(tǒng)與與集成成產品數數據表表達與交交換。[2]IFFFC2XX((Indduustrry