利用bim軟件理解建筑結構(2)

1、<p><b>　　結構BIM的標準</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　BIM標準的建立定義建筑信息交換標準，使用標準語義和本體支持關鍵業(yè)務環(huán)境。本標準為建筑業(yè)準確和高效的溝通和商務提供必要的基礎。該標準仍處于起步階段，演變和BIM標準的成熟將在很大程度上取決于不同涉及設計、建造和管理設施的學科努力

2、和貢獻。本文重點推進結構分析與設計的BIM模型標準化。具體來說，本文涉及的信息配送手冊（IDM）它目的是通過識別所需的BIM過程和數(shù)據(jù)集成提供參考在結構設計中進行的離散過程，其所需的信息執(zhí)行和該活動的結果。此外，它將解決模型視圖定義（MVD）即針對無縫結構設計與分析，高效，可重復的交流準確和可靠的結構信息創(chuàng)建一個強大的流程，已被行業(yè)廣泛并經常承認。</p><p><b>　　簡 介</b>

3、</p><p>　　建筑、工程和施工（AEC）行業(yè)的建筑信息建模的最終成功將部分取決于獲取所有相關數(shù)據(jù)的能力BIM模型，并成功地交換數(shù)據(jù)的各個項目參與者之間。進行信息交換的方法之一是通過標準化的數(shù)據(jù)交換格式.為了實現(xiàn)這些目標，提高聯(lián)邦的建筑生產率和提高美國建筑業(yè)的國際競爭力，國家BIM標準（NBIMS）提供了數(shù)字模式和要求的BIM在建筑業(yè)的高效應用。對于NBIMS視覺”改進計劃，使用標準化機器的設計，施工，操作

4、和維護過程—</p><p>　　可讀的信息模型為每個設施，新的或舊的，其中包含所有適當?shù)男畔ⅲ瑒?chuàng)造或聚集，有關設施在格式可用在生命周期的所有“組織，哲學，政策，計劃和工作方法包括NBIMS主動性和最終產品將國家BIM標準（公司標準或NBIMS），包括分類、指導、實踐標準，規(guī)格和共識標準。</p><p>　　BIM標準側重于信息交流的所有個體行動者之間在建設項目生命周期的所有階段。NBI

5、MS將全行業(yè)標準的組織演員，工作階段和設施周期，交流是可能的，并為每個交換區(qū)，說明元素，應包括在各方交流。</p><p>　　這個總體目標的許多方面將由一個大用戶集團。BIM標準的重點領域是理論和結構的設計，設施和結構作為信息模型的新思維方式。具體來說，BIM標準認為，BIM需要紀律和透明支持下列項目的數(shù)據(jù)結構：</p><p>　　.包括建筑信息交換的具體商業(yè)案例。</p>

6、<p>　　.用戶對支持業(yè)務案例所需數(shù)據(jù)的視圖。</p><p>　　.所需的信息交換的數(shù)據(jù)交換機制（軟件互操作性）。</p><p>　　此組合選擇的內容支持用戶需求并描述支持打開數(shù)據(jù)交換是在公司標準的信息交流的基礎。所有這些各級必須協(xié)調的互操作性，這是主動的NBIMS焦點。因此，在果殼定義BIM標準要求的主要驅動力是行業(yè)標準流程及相關信息交換要求。</p>

7、<p>　　此外，盡管BIM標準的重點是信息的開放和可互操作的交流，BIM標準主動解決所有相關業(yè)務運作方面設備生命周期。BIM標準作為合作伙伴和所有的推動者組織在整個設施生命周期中進行信息交流。</p><p>　　建筑信息模型的成功在于它能夠封裝、組織，以簡單的可讀格式聯(lián)系用戶和機器的信息。這些關系必須在細節(jié)層次上，例如，一個門到它的框架，甚至母螺栓，但保持關系從微觀到宏觀。在建筑環(huán)境中工作時存在著大

8、量的材料，有許多傳統(tǒng)的垂直整合點必須跨越而許多不同的“語言”必須理解和相關。建筑師和工程師，以及房地產監(jiān)督人或被保險人必須能講同一種語言，是指在同一項目緊急情況下的第一個應答者。這也承載了能夠翻譯其他國際語言以支持跨國公司的宏觀。為了規(guī)范這些多項選擇，并產生全面可行標準，所有的組織都必須代表和特定的輸入。</p><p>　　一個BIM標準的主要作用是建立將本體和相關的常見允許團隊成員之間進行信息可讀的，并最終提

9、供方向的語言，以級為何為BIM模型添加質量控制。最終，這些邊界將包括所有與建筑互動的人及自然環(huán)境。為確保這種情況發(fā)生，團隊成員分享信息必須能夠映射到相同的術語。公共本體將允許這種溝通發(fā)生。</p><p>　　用于生成NBIMS規(guī)范推薦的過程，與實現(xiàn)描述NBIMS，卷1，第5（大人2007）。NBIMS的核心部件（見圖1）包括信息配送手冊（IDM），和模型視圖的定義（MVD）。</p><p&

10、gt;　　圖1。NBIMS主要成分</p><p>　　信息配送手冊（IDM），根據(jù)國際慣例，對促進信息交換過程的識別和文檔化要求。IDM以可讀形式的結構面對BIM標準交換標準發(fā)展階段的用戶表達。模型視圖的定義（MVD）是軟件開發(fā)接口。MVD是涵蓋整合過程交換要求（ER）來自許多IDM流程最合理的模型軟件應用程序支持的視圖。這些組件的實現(xiàn)將指定使用特定版本的數(shù)據(jù)進行交換的結構和格式</p><

11、p>　　而這將促進工業(yè)基礎類（IFC）標準的建立和維持一個BIM應用</p><p>　　將這些開發(fā)步驟應用到結構域是結構BIM標準的核心。圖2說明了涉及結構系統(tǒng)信息的交流的主要領域。這些主要領域的每一個需要進一步發(fā)展的子交換機數(shù)量。結構BIM的應用技術委員會的項目atc-75代表標準化的早期努力。這個atc-75項目只是一個開始，才開始定義的最基本的結構交換參數(shù)。</p><p>

12、　　圖2。主要結構信息交換。</p><p>　　結構領域，這是一個幾乎有無限的結構屬性集可以與BIM模型可以在不同的活動或交換的學科.它們范圍從成員ID，幾何和材料特性的負載和邊界條件、成本和進度/序列為LEED的屬性或事實上這樣的事情需要交換的其他參數(shù)。</p><p>　　atc-75項目主要集中在以下九類或結構物元素：故事，網格，柱，梁，支撐，墻，板，基礎和樁。并為所有元素定義了一

13、組相似的屬性。例如列元素屬性包括：列軸、剖面名稱、材質名稱、等級、長度、卷，基點，元素標識，進度標記，基準基準層，頂層參考層，基礎關閉和頂部偏移。當然可以有許多更重要的屬性并且預計這些將隨著時間的推移演變，納入更多。</p><p>　　毫無疑問，結構BIM標準將對結構工程通過增加互操作性和生產力的設計和建設（Nawari et. al。2010）帶來巨大的價值。下一節(jié)將探討的是發(fā)展標準化結構BIM的主要階段。&

14、lt;/p><p>　　結構信息配送手冊（IDM）</p><p>　　結構分析建模需要一個廣泛的輸入數(shù)據(jù)，其中包括建筑物定位，建筑幾何，包括空間的布局和配置，建筑材料包括所有的結構元素，節(jié)點類型，力學性能和熱性能，基礎和邊界條件、荷載條件下，和其他專業(yè)相關信息。</p><p>　　結構分析和設計的輸出結果可能包括建筑物的變形和強度，以符合法規(guī)和目標，整體建筑物安全等

15、級的估計和結構使用的材料數(shù)量的估計。</p><p>　　結構IDM是以文檔結構描述的流程和要求來設置BIM模型上進行結構分析和設計為目的。它側重于過程與數(shù)據(jù)的關系。結構設計人員目前面臨的事實是，BIM軟件工具不具有與他們的結構分析和設計軟件的完全互操作性，此外，他們得到升級相當頻繁的新功能。直到其中的一些功能被添加，此前，設計師必須使用“解決方法”獲得了傳達設計意圖的文件。這里的重要問題是定義建模過程所需的細節(jié)

16、水準。結構IDM可以提供基礎標準化數(shù)據(jù)交換。IDM的主要目標包括：</p><p>　　1.定義結構設計項目生命周期內工程師需要信息交流的過程。</p><p>　　2.描述可以在后續(xù)過程中使用的過程執(zhí)行的結果。</p><p>　　3.確定過程中發(fā)送和接收信息的參與者。</p><p>　　4.確保定義、規(guī)格和描述以對目標群體有用的和容易理

17、解的表格的形式提供。</p><p>　　IDM開發(fā)主要有兩個階段：一是流程圖詳細介紹最終用戶進程和最終用戶之間的信息交換，如圖3所示。另一個組件是Exchange要求列表。IDM的發(fā)展開始與總承包商利用“用例”概念對建筑師、工程師、制造商、建設者之間的交流定義了數(shù)據(jù)交換功能需求和工作流場景。用例定義了兩個井之間的交換場景在建筑物生命周期的指定階段內為特定目的定義的角色（伊士曼等人，2010）。它一般由更詳細的過

18、程和嵌入式組成，大多數(shù)用例是較大合作的一部分，再更加全面的上下文中，多個用例與其他學科提供協(xié)作網絡的地方。用例的這種組合被稱為過程映射。</p><p>　　流程圖是使用業(yè)務流程建模符號（BPMN）創(chuàng)建（www.bpmn。org）的，因為符號由建設智慧和國家科學研究所采用。用于主要流程的水平泳道。典型結構分析和設計的主要活動階段是與它們的與子進程的關系（圖3）。除了標準的BPMN符號IDM利用符號之間的信息交流活

19、動稱為交換模型（見圖4）。交換模型要求提供過程和數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。它應用信息模型中定義的相關信息來實現(xiàn)項目在特定階段的兩個進程之間的信息交換的要求。每個交換模型在所有用例中唯一標識并在它的名字中含有所屬用例的進位縮寫：</p><p>　　AS_EM01 -建筑結構概念用例交換模型。</p><p>　　AS_BM02結構的概念，結構分析使用案例交換模型。</p><p&

20、gt;　　DD_EM01初步結構分析使用案例交換模型。</p><p>　　DD_EM02 -結構分析，鋼筋混凝土設計用例交換模型。</p><p>　　DD_EM03 -結構分析，鋼結構設計用例交換模型。</p><p>　　DD_EM04 -結構分析，木結構設計用例交換模型。</p><p>　　DD_EM05 -結構分析、結構設計用例交

21、換模型。</p><p>　　圖3。結構設計過程圖</p><p>　　DD_EM06 -結構分析、基礎與巖土工程設計用例交流</p><p>　　DC_EM01–結構設計評審，設計和預制的使用案例交流模型</p><p>　　圖4。交換模型符號。</p><p>　　為了規(guī)范用語的使用情況和提供一致NBIMS與建筑模

22、型相關的其他信息的分類方案，結構定義規(guī)范協(xié)會CSI（伊士曼等。2010、omniclass，2006）交叉引用在IDM規(guī)格推薦使用omniclass表和代碼。對流程圖中主要任務的描述在圖3中給出了下表：</p><p>　　表1a工藝規(guī)范流程圖。</p><p><b>　　結構概念</b></p><p>　　類型 任

23、務</p><p>　　名稱 結構的概念</p><p>　　omniclass代碼 31 20 10 00初步項目描述</p><p>　　文檔 工程師使用概念模型從建筑師提供反饋</p><p>　　結構網格，結構體系，主要結構連接問題，</p><p>　　材料

24、與其他結構和幕墻系統(tǒng)之間的接口。</p><p>　　表1b工藝規(guī)范流程圖</p><p><b>　　結構設計發(fā)展</b></p><p>　　類型 任務</p><p>　　名稱 結構要求</p><p>　　omniclass代碼 31-2

25、0-20-00設計開發(fā)</p><p>　　文檔 結構工程師審查建筑師的模型并定義結構對建筑物的要求。這可能 </p><p>　　包括負載計算，邊界條件和支撐，支撐式連接設計，隔膜型、地基 </p><p>　　和基礎等方面的結構框架的要求。</p><p>　　交換要求的范圍是關于結構的元素與系統(tǒng)信

26、息交換。上面描述的每個交換模型的交流要求包含范圍很廣，支持結構分析與設計協(xié)調的要求與一般建筑形式和間距要求。例如交換模式as_em02包括對結構墻的交換要求，如表2（atc-75）描繪：</p><p>　　表2。部分墻壁模型交換要求</p><p>　　目標優(yōu)先級屬性 解釋</p><p>　　1.厚度

27、 墻體厚度，適用于標準墻體，</p><p>　　沿壁軸線具有獨特的，不改變的厚度 </p><p>　　材料 墻體材料名稱。它應該是一個指標類型的材料 </p><p>　?。ㄤ?，混凝土，木材），而不是任何具體材料名稱。 </p><p>

28、;　　只有材料名稱應該是交換，而不是材料的性質， </p><p>　　如密度，具體重量，等。</p><p>　　模型視圖的定義（MVD）</p><p>　　模型視圖定義為軟件開發(fā)人員提供了使用IFC交換格式的定義的框架。它側重于應用程序和數(shù)據(jù)之間的關系。模型視圖的定義發(fā)展的過程開始如前面信息配送手冊所定義和交換的要求一致。</p><p&

29、gt;　　通過具體識別要交換的對象屬性以及它們將如何使用，無論是用戶還是開發(fā)者。以as_em01和as_em02為案例，實體列表包括故事、網格、柱、梁、墻、板、支撐、基礎和樁。</p><p>　　工業(yè)基礎類（IFC）包含各種各樣的數(shù)據(jù)，因為它涵蓋了建筑與環(huán)境的整個生命周期。軟件產品只能處理一個子集的完整的IFC模式無效處理海量數(shù)據(jù)。因此，模型視圖定義側重于定義與數(shù)據(jù)交換相關的模型子集具體應用類型。目標是軟件使用

30、者只需要關注與他們有關的IFC標準的部分。</p><p>　　組織結構是由一個許多水準組成的。第一級是與數(shù)據(jù)交換相關的實體列表。每個實體都被列在一組，如“空間結構”或“建筑系統(tǒng)”。</p><p>　　第二個層次是與特定實體關聯(lián)的概念列表。這些概念包括基本信息，如實體的名稱和描述，以及與實體相關的具體特征。圖5顯示了建筑的故事實體說明一些相關的概念，包括空間組成，布局和幾何表示。圖6擴展

31、了墻實體，以說明有關墻壁交換要求。</p><p>　　最后，在最后一級是一個實施者的協(xié)議與特定的相關概念。由于公司不提供詳細的信息關于應該如何在特定情況下使用，因為其適用范圍較廣、包容性，對IFC的使用這樣的決定已經離開IFC的執(zhí)行者。這些決定被實施者的協(xié)議，他們也是模型視圖定義的一部分。</p><p>　　此實體的詳細信息如圖6所示</p><p>　　圖5。

32、atc-75 MDV基本結構交換參數(shù)</p><p>　　圖6。atc-75 MDV基本結構交換參數(shù)。</p><p><b>　　測試和驗證</b></p><p>　　IDM和MVD的開發(fā)和實施后，必須進行測試和驗證，驗證測量結構的信息模型和交換能力滿足基線。該過程包括建立測試用例以及對測試結果進行驗證的測試標準的描述，同一測試模型在（至少

33、）兩種結構建模中的應用，和一個成功/失敗的描述矩陣導入/導出到其他軟件應用程序。這些主題和其他制定行業(yè)測試用例并指導一致性測試和互操作性測試將在下一階段的研究。</p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　這是由設計、NBIMS，標準的標準，即它是基于其他標準，主要是IAI、IFC，和omniclass。NBIMS的努力建立IFC建筑模型架構為實現(xiàn)

34、在不同行業(yè)全面的互操作性提供了基礎工程。</p><p>　　本文提出了規(guī)范結構BIM應用NBIMS通用的方法最初的努力。NBIMS定義了一個最低標準提供一個基線另外，開發(fā)信息交換需求在寫作時可以分層。沒有完成的內容的書籍已經出版，因此NBIMS通用過程的適用性沒有充分測試。研究提供詳細繼通用NBIMS為結構BIM標準的發(fā)展方針方法。</p><p>　　發(fā)展結構BIM從功能規(guī)格或交換需求

35、的用戶定義的一個軟件開發(fā)的基本過程。然后將這些映射到多由軟件開發(fā)商建立一個中立的IFC模型架構。從理論上講，應該建立起IDM，MVD，與IFC模式之間的的直接映射，在IDM提供的名單信息，必須出現(xiàn)在IFC模式并且MVD提供指南指定的信息必須出現(xiàn)在IFC模式。IDM和MVD通常應該是互補的。本文給出的例子說明這些步驟的結構分析和設計領域。</p><p>　　本研究試圖開發(fā)結構BIM標準的初步版本橋梁NBIMS實現(xiàn)

36、從理論到實踐的一種方式，提供的目標用有效集成方法管理結構信息的最佳方法。</p><p><b>　　引 用</b></p><p>　　AIA Document E201TM – 2007 (2007 ). “Digital Data Protocol”, American Institute of Architects, 2007. ATC-75, Applied

37、 Technology Council (ATC), Project ATC-75: “Development of Industry Foundation</p><p>　　Classes (IFCs) for Structural components ” http://www.atcouncil.org/Projects/atc-75-project.html (Nov. 2010)</p>

38、<p>　　American Society of Civil Engineers Structural Engineering Institute/Council of American Structural Engineers Joint Committee on Building Information Modeling, http://www.seibim.org</p><p>　　East

39、man, C. M.; Jeong, Y.-S.; Sacks, R.; Kaner, I.(2010). “Exchange Model and Exchange Object Concepts for Implementation of National BIM Standards”. Journal of Computing in Civil Engineering,</p><p>　　Jan/Feb20

40、10, Vol. 24 Issue 1, 25-34.</p><p>　　Froese T (2003): Future directions for IFC-based interoperability, ITcon Vol. 8, pg. 231-246.</p><p>　　International Alliance for Interoperability (IAI), bui

41、ldingSMART International, http://www.iai-international.org. (Nov. 2010)</p><p>　　Industry Foundation Classes (IFC), http://www.iai-tech.org (publication of the IFC specification). (Nov. 2010)</p><

42、p>　　Omniclass. _2006_. Omniclass: A strategy for classifying the built environment, introduction, and user guide, 1.0 edition, Construction Specification Institute, Arlington, Va., _http://www.omniclass.org/.</p>

43、;<p>　　Nawari, N. and Sgambelluri, M. (2010). ―The Role of National BIM Standard in Structural Design‖, The 2010 Structures Congress joint with the North American Steel Construction Conference in Orlando, Florida,

44、 May 12-15, 2010, pp. 1660-1671.</p><p>　　NIBS (2007): NBIMS (National Building Information Modeling Standard), Version 1, Part 1: “Overview, Principles, and Methodologies”, National Institute of Building Sc