BIM技术在结构设计软件中的应用

第三届工程建设计算机应用创新论坛论文集上海.2011PAGEBIM技术在结构设计软件中的应用黄吉锋张汉义聂祺（中国建筑科学研究院北京100013）[摘要]勘察设计行业在建设领域中率先应用计算机技术，成为我国信息化建设起步早、发展快、效益高的行业。PKPM系列软件是我国使用最广泛的建筑软件，它集结构计算与施工图绘制于一体，方便快捷，提高了工作效率，节省了成本。但在目前不同软件的信息交换与共享主要是由人工完成的，解决信息交换与共享问题的出路在于标准。有了统一的标准，也就有了系统之间交流的共同语言，数据自然在不同系统之间流转起来。正是为了这个目的，才有了IAI组织及其研究的IFC标准。本文根据PKPM工程部开发经验，主要介绍如何建立PKPM到IFC标准接口以及遇到的问题，供相关研究人员参考。[关键词]IFC，PKPM，数据格式，交换1引言随着计算机技术和互联网技术的不断发展进步，信息技术这个概念已经渗透到了人们生活的每一个角落。建筑行业的信息化也成为了一个炙手可热的话题。目前，国际建筑行业信息化已经发展到了很高的水平，国内在近几年也发展非常迅速。建筑工程项目是一个复杂的、综合的经营活动，参与者涉及众多专业，生命周期长达几十年、上百年，所以建筑信息交换与共享是工程项目的主要活动内容之一。目前的建筑软件只是涉及建筑全生命周期某个阶段的、某个专业的领域应用，例如设计阶段的建筑CAD软件。没有哪个开发商能够提供覆盖建筑物全生命周期的应用软件系统，也没有哪个工程是只使用一家的软件产品完成的。但在大多数的情况下，信息的交换与共享是由人工完成的。也就是说，人成为了不同系统之间的接口，手工实现(重新录人)了信息交换，这样做的效率和质量大大降低了。BIM(BBuildiingInnformmmationnModeeling))“建筑信息模模型”这个概念是是由Autoddesk公司于2002年开始推广广的概念，由由于当时在我我国的推广力力度不够，实实际上是到2004年，通过Autoddesk的AutoCCAD20005产品宣传会会，业界才逐逐渐开始认识识它。随着建建筑业对BIM兴趣的增加加，互操作问问题浮现出来来。因为基于于模型的不同同软件之间，要要想集成在一一起实现流畅畅并有效的工工作流，互操操作是一种途途径和方式。于于是，互操作作问题引起专专家的关注。对对于大多数建建筑业者来说说，互操作近近似等同于IFC的工作。2基于IFCC标准的PKPM软件件研究意义IFC(IndusstryFFoundaationClassses)是由IAI((InteernatiionalAlliaancefforInnteropperabiility))针对建筑模模型数据交换换制定的国际际标准。它是是AEC((Archiitectuure,,EnginneerinnganddConsstructtion)的实体(如墙、窗户户等)类库。IFC是建立在STEP(StaandarddfortheEExchanngeoffProdductmmodeldata))的EXPREESS数据定义语语言上，采用用面向对象的的方法，用类类来封装。这这样就可以直直接借鉴STEP项目中的大大量成熟研究究成果。因为为IFC是开放的，基基于IFC建立的信息息模型允许AEC工程师们共共享，一旦一一个工程师建建立了模型，对对于那些使用用有IFC数据接口的的软件系统的的AEC公司、业主主、管理单位位就不需要重重新建模，这这就提高了工工作效率，节节省了成本。应应用IFC标准不要求求软件内部应应用这套标准准，而只要求求在与其他系系统交换信息息时有一个IFC标准的接口口。PKPM系列列软件(PMCAAD,SppaSCADD,SATTWE,PPMSAP,,TAT,,JCCAAD,STTS,APPM,DEEC,GAARLANDD,ABDD,STAAT等)以中国建筑筑科学研究院院工程部具有有独立自主版版权的CFG图形系统为为基本开发平平台，有机结结合了当今软软件开发的先先进技术，以以MFC作为用户输输人、输出界界面开发工具具，具有Windoows系统下软件件的一致界面面。该软件在在全国万家以以上设计单位位使用，集结结构计算与施施工绘图于一一体，是国内内建筑设计行行业应用最广广泛的建筑工工程软件系统统。为了把PKPM软件系统推推向国际市场场，需要建立立实现系统标标准化协作应应用平台。本文主要介绍如如何用国际建建筑工业标准准IFC建立这个协协作应用平台台，从而把PKPM软件的数据据转换成IF'C数据格式，与与其他软件系系统共享信息息。3PKPM欧欧洲版IFCC接口介绍PKPM系统应应用在国内已已经非常普遍遍，国外市场场(新加坡、香香港、越南等等)也已经推广广。为了进一一步推广PKPM，首先开发发欧洲版的IFC接口，然后后根据用户的的反应，最终终实现所有版版本的接口。3.1接口1..0版本功能3.1.1采采用的是IFC22X3版本,而目前最新新的是IFC22X4版本3.1.2结结构模型初步步转换；实现现对结构系统统的构件截面面、材料、几几何、位置的的交换3.2转换相相关约定3.2.1截截面转换由于PM模型中中截面类型众众多，目前限限定可转换截截面为PMCAD中的梁柱截截面1－6，9－11类型。譬如如，因为有的的截面(如钢管混凝凝土截面、格格构式组合截截面、实腹式式组合截面等等)，IFC还没有对应应的语句来描描述，对于任任意封闭多边边型截面，IFC只能描述单单连通截面，对对于多连通截截面没有办法法描述，譬如如PMCAD的9类型截面(角钢组合截截面)，目前IFC无法描述。IFC可以参数数描述的截面面如图1～图11所示：图1IfccLShappeProffileDeefLL型截面(即角钢截面面)图2IfccUShappeProffileDeefU型截面面(STS中的槽槽钢类型322)图3IfccCShappeProffileDeefC型截面(STS中的薄薄型槽钢类型型72)图4IfccZShappeProffileDeefZ型截面(STS中的薄薄型Z型钢73之一)图5IfccTShappeProffileDeefTT型截面(STS中的对对称T型钢14)图6IfccCraneeRailFFShapeeProfiileDeff吊车轨F截面(PM没有对应应截面)图7IfccCraneeRailAAShapeeProfiileDeff吊车轨A截面(PM没有对应应截面)图8IfccCirclleProffileDeef圆形截面(PM截面3类型)图9IfccEllippseProofileDDef椭圆截面面(PM没有这个个类型)图10IffcRecttangleeProfiileDeff矩形截截面(PM截面1类型)图11IffcTrappeziummProfiileDeffT形截面(PM截面11类型)因此，在IFCC转换到PM模型时，有有的截面无法法转换到对应应的截面，本本程序遇到这这种情况，直直接转换成一一个特定名称称的矩形截面面，然后在转转换日志LOOG上用文字字说明。用户户可以在PMMCAD或其其它结构软件件系统，直接接将该截面换换成一个合适适的截面。3.2.2材材料转换图11材料料转换界面在PMCAD系系统中，虽然然材料类别可可以允许若干干种，但是我我们经常使用用的是混凝土土和钢。在PPM转换成IFCC时，各种材材料的输出如如下：混凝土：IFCCMATERRIAL(''Concrrete440');里面的名称称为混凝土的的英文和混凝凝土标号。钢：IFCMAATERIAAL('Stteel22');里面的名称称为钢的英文文和钢级别号号。在IFFC转换到PMCCAD结构系系统时，如果果IFCMAATERIAAL中的名称称无法得到材材料信息的话话，那么在转转换过程中，将将弹出一个材材料输入对话话框，由用户户来设置IFFC中出现的的材料名称，赋赋予PMCAAD中实际的的材料信息，即即给出材料是是混凝土还是是钢，标号或或者级别是多多少。在某些些情况，IFC没有说明构构件的材料信信息，我们设设定构件的材材料是混凝土土，标号25。3.2.3构构件几何形状状描述梁、柱，支撑几几何形状都使使用拉伸体的的描述，不容容许进行半无无限空间进行行BOOL操作作。墙体几何何形状的描述述是拉伸体，容容许一次半无无限空间进行行BOOL操作作，不容许多多次BOOLL操作。几何形状的描述述不容许使用用BREP描述述，即不容许许使用表面模模型(类似AutooCad的3Dfacce)来描述述构件形状。对于PM模型中中的圆弧构件件――圆弧梁和和圆弧墙，使使用直线段离离散的办法，变变为逐段直线线段描述。3.2.4荷荷载荷载转换目目前没有完成成，拟放在接接口下个版本本中实现。4结语IFC自从作为为ISO标准颁布以以来，在国际际上发展很快快，许多企业业研发了基于于IFC标准的现有有建筑软件的的输人/输出接口，取取得了可观的的经济效益。我我国起步比较较晚，2004年6月中国建筑筑科学研究院院才成立IFC课题研究，目目前研究的探探索阶段已经经完成，能够够实现欧洲规规范版本与IFC标准的接口口，为接下来来最终实现所所有版本的接接口打下坚实实的基础。参考文献[1]Sttep工业自自动化系统与与集成产品数数据表达与交交换。[2]IFFC2X((InduustryFo