基于gbxml的建筑一体化辅助设计软件的开发

基于gbxml的建筑一体化辅助设计软件的开发

0研究设计及主要内容目前，中国建筑设计行业的计算机设计软件应用非常普遍，但建筑、结构、空调、供暖、通风、照明和其他数据信息的交换是分离的，不能全面贯彻整个绿色建筑过程的设计理念。简化和详细的设计和评估理念。设计建造中往往盲目照搬国外的理念、技术和方法,而无法切实地开展监控、评估、能耗分析、成本估算以及经济分析等,从而造成不必要的资金、资源和能源浪费。因此,本文主要在已有的DeST相关技术及软件开发研究基础上,开展该软件的BIM能力的提升,增加gbXML信息交换接口,进而开发实现具有自主知识产权的绿色建筑节能设计评价BIM应用技术软件(DeST-BIM)。清华大学建筑学院建筑节能研究中心从20世纪90年代就开展了节能、生态建筑的科研和应用工作,取得了多项研究成果;随着大多数国内外CAD及相关软件的BIM功能增强,DeST软件也开始同步开展BIM能力与专业功能的完善与提高。本文研究主要内容如下。1)gbXML剖析:全面研究了多个版本的gbXML方案,并以表格形式给出了gbXML典型元素及属性说明。给出BIM数据管理平台、建筑节能设计评价软件的工作流程、gbXML根节点分支框架、Campus节点分支描述等。2)DeST的BIM数据信息的(扩展)表达:分析研究DeST的软件体系、数据结构及信息,给出gbXML元素与DeST数据库字段的对应关系,包含了建筑几何、建筑环境、空间分区、系统与设备、人员及设备运行作息等数据节点。3)完成了BIM数据管理平台、DeST模型的gbXML文件导出\导入、gbXML模型导入及节能评估应用;完善了DeST的BIM数据信息交换功能。1gbxml分析1.1gbxdv、区域建筑元素及属性说明gbXML的典型节点元素有:gbXML元素———gbXML;园区元素———Campus;照明系统元素———LightingSystem;构造元素———Construction;层元素———Layer;材质元素———Material;窗类型元素———WindowType;年作息元素———Schedule;周作息元素———WeekSchedule;日作息元素———DaySchedule;分区元素———Zone;历史档元素———DocumentHistory;地域元素———Location;建筑元素———Building;空间元素———Space;照明元素———Lighting;实体壳元素———ShellGeometry;边界空间元素———SpaceBoundary;表面元素———Surface;开口元素———Opening等。下面示例给出了gbXML的gbXML、Zone节点元素及属性说明,其它节点说明请参见文献。gbXML元素:属性主要有:温度单位、长度单位等,子元素主要有:园区、构造等;表1、表2说明其支持的属性及子元素。Zone元素(分区):属性主要有:采暖作息ID、温度作息ID等,子元素主要有:流量、换气次数等;表3、表4说明其支持的属性及子元素。gbXML根节点:主要包含了建筑形体、建筑环境、空间分区、系统与设备、人员及设备运行作息、计算结果等数据节点。其节点关系及分支的框架如图1所示。Campus(园区)节点:用作所有物理对象的基础;在1个建筑群中,可以放置1个或多个建筑。主要包含了工程地点、建筑空间、建筑表面等数据节点。其节点关系及分支的框架如图2所示。1.2bim数据接口本文的主要工作是开发“基于BIM技术的建筑节能设计评价软件(DeST-BIM)”的BIM数据接口;软件主要包括:BIM数据管理平台、能耗计算引擎、节能评价模块等,这里概要给出BIM数据管理的模块组成(见图3)、以及评价软件的工作流程图(见图4)。2dest数据库信息表达在DeST-BIM软件的数据接口开发中,需要给出DeST的BIM数据信息的(扩展)表达(见表5),这里给出DeST数据库、gbXML描述以及元素与字段的对应关系,包含了建筑与环境、空间与分区、系统与设备、人员与设备作息等数据节点。3太阳辐射分析软件介绍目前,gbXML文件导入\导出模块是在DeST的外挂软件“建筑太阳辐射分析软件(BESAT)”中实现的,是针对DeST数据库进行数据读写,在BESAT中,可以进行模型的显示及用户交互操作。开发工作主要包括:BIM数据管理平台、gbXML文件导入\导出等。3.1物流管理系统平台BIM数据管理平台主要用于BIM数据的查询、导入、导出等管理,文件读写格式分别是accdb及xml,其平台窗口如图5所示。1主要功能DeST数据库导入,XML文件导入\导出,对象浏览,关系视图,属性视图、建筑视图等。23从ast文件导入xml文件XML文件定义的主要标签:Database,Object,Property,Relation,……。3.2文件输出dmet本研究完成了能耗数据的gbXML的文件导出,示例导出了gbXML的文件:在BESAT模块中打开该模型(如图6),再选择“文件\导出\导出gbXML”,给出文件名,即可导出相应的gbXML文件,如:exam.xml。导出的gbXML文件内容如图7所示。3.3外部数据的读取在BESAT模块中,选择“文件\导入外部文件\导入gbXML”,给出文件名,即可导入相应的gbXML文件,并在窗口中显示模型,进而可以进行阴影、辐射强度计算等。导入的gbXML文件信息主要有:1)读取gbXML工程地点,设置为负荷、能耗等计算的新工程地点;2)读取gbXML文件中的气象数据,维护结构信息、构造信息、材质信息;3)读取gbXML文件中的建筑物信息、楼层信息、房间基本信息及计算空间信息;4)读取gbXML文件中的空调系统、通风、水系统、作息等信息。在gbXML文件导入时,如果该文件是从BESAT软件导出的文件,这时程序自动生成相应的DeST工程文件,如:BESAT软件导出exam.xml,则在导入该文件时,自动生成exam_xml.accdb文件(见图8);进而可以在DeST软件中打开exam_xml.dwg。exam_xml.accdb数据库包含了建筑几何、建筑环境、空间分区、通风、空调系统、冷热源、人员及设备运行作息等整体数据,并在DeST软件中进行了能耗模拟验证,体现出其gbXML数据信息的完整性和准确性。这里给出2个在BESAT模块中导入的gbXML模型(Ecotect给出的),及其可视化3D图形显示见图9。4生态住宅评估DeST住宅采暖空调能耗评估版(简称“DeST-e”)正是针对建设部发布的住宅节能设计行业标准开发的应用于住宅类建筑节能评估的专用版本。它采用“参考建筑法”,通过对建筑空调负荷的计算对住宅类建筑进行节能评估,是生态住宅评估的重要工具,其软件界面见图10。对于DeST的BESAT软件导入gbXML模型后,自动生成相应的DeST工程文件,进而可以通过其建筑空调负荷的计算对住宅类建筑进行节能评估。通过对该建筑的传热系数、遮阳系数、冷热负荷、能耗等指标的计算,给出体形系数、外墙、屋面、南西北向外窗、内墙、楼地、挑空楼板、户门设计等是否符合节能标准要求的评估结果。5研究的基本情况目前,大多数国内外CAD及相关软件,都开始通过BIM建筑信息模型来全面的反映建筑全生命周期信息,这对建筑的生命周期及协同设计是及其重要的。国际上针对绿色建筑设计与评价工具对绿色建筑设计还存在着一些局限性,主要表现在:可操作性不强,庞大的指标体系不易管理,各国评价体系不利于交流共享,评价工作量大,灵活性和扩展性差等。中国BIM标准研究项目实施计划提出,是以中国BIM事业发展为己任,团结全社会各方面的力量开展工作,通过国家科技支撑和广大科技人员的努力,设计和开发1套基于指标体系相对完整,数据容量大,灵活性、可操作性和可扩展性强的绿色建筑节能设计与评价系统具有深远的现实意义。本研究在广泛的文献调研以及实际调研的基础上,对国内外主要的建筑节能设计软件进行了比较分析,分别归纳了它们各自的特点以及存在的问题,开始对已有DeST软件的BIM能力与专业功能的提升和改造,启动了绿色建筑节能设计评价P-BIM技术功能的应用软件开发工作。本文主要介绍了DeST软件的gbXML接口技术,初步实现了一套完整的基于gbXML标准的模型数据