CN104484494A - 基于建筑bim模型的结构电算自动导荷载方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种基于建筑BIM模型的结构电算自动导荷载的方法。本发明的目的是这样实现的：它包括以下步骤：1获取建筑BIM对象中的源信息，并在BIM模型中创建仅结构专业内部可见的结构BIM对象；2建立基于BIM的荷载获取算法：3基于步骤2的初步关联信息经结构工程专家知识库处理后形成基于BIM的电算荷载信息；4基于BIM的电算荷载信息输出。较当前技术，本发明的优点在于：自动生成的荷载数据直接来源于建筑BIM模型，避免了由于人为疏失造成荷载漏算的可能，提高了结构设计的安全性；通过荷载同步更新的算法，可以实现荷载数据与建筑BIM模型、结构电算模型的同步更新，可以大大提高结构设计的效率和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及工程设计信息技术领域，特别是基于建筑BIM模型的结构电算自动导荷载的方法。
背景技术
结构电算是建筑结构设计的重要组成部分，结构工程师根据建筑师提供的建筑功能要求，进行初步的结构构件布置，并将相关构思输入专用的结构电算程序中，通过多次的试算和调整，最终获得既可以满足建筑功能需求又可满足国家规范要求的结构设计。结构电算中荷载的正确输入是结构设计工作正确性的基础。
目前，结构工程师主要通过建筑师提供的图纸获取相应的信息。结构布置的方案因人而异，可以有不同的技术解决路径。但是在初步结构方案确定之后，还需要通过人工操作，将建筑物中为实现各种功能所布置的构件、设备的荷载进行计算、累加并施加到结构电算模型上。人工导载的质量与结构工程师的经验密切相关；缺乏经验的工程师往往会出现荷载遗漏、荷载取值不当以及其他的人为错误；同时由于各种原因，建筑设计条件往往频繁地修改，采用人工导载的办法经常会造成建筑条件的修改不能同步反映在结构电算模型中，使得结构设计存在安全隐患。
当前BIM技术(建筑信息模型技术)的发展，使得基于数据库的建筑数字模型成为可能。就建筑专业而言，采用BIM技术可以实现平、立、剖面的联动修改，大大提升了建筑设计的效率，减少了差错。但是，当前BIM技术在结构专业方面的应用尚未考虑结构专业的特点，相关的导载工作与常规的二维设计并 无不同。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于建筑BIM模型的结构电算自动导荷载的方法。
本发明的目的是这样实现的：
基于建筑BIM模型的结构电算自动导荷载方法
它包括以下步骤：
(1)获取建筑BIM对象中的源信息，并在BIM模型中创建仅结构专业内部可见的结构BIM对象；
(2)建立基于BIM的荷载获取算法：在点状分布、线分布以及面分布的建筑及设备对象实例上增加物理属性，利用几何属性与物理属性获得建筑及设备对象实例的荷载信息，再根据建筑及设备对象实例的空间属性确定荷载信息从属的楼层号，然后根据该楼层的结构构件拓扑信息确定荷载信息从属的结构BIM对象，并建立初步关联信息；
(3)基于步骤(2)的初步关联信息经结构工程专家知识库处理后形成基于BIM的电算荷载信息；将基于BIM的电算荷载信息存入BIM系统中专用的荷载族，形成荷载BIM对象,并形成荷载BIM对象与结构BIM对象的最终关联关系；
(4)基于BIM的电算荷载信息输出：以BIM平台软件驱动结构专业计算软件，提取存放于BIM系统中的电算荷载信息并向结构专业计算软件输出，但不允许反向的荷载信息数据流，以确保BIM荷载数据库的统一性和完备性。
进一步：步骤(1)中所述的结构BIM对象和荷载BIM对象需保持与相应建筑专业对象的相关关系。
进一步：步骤(3)中的处理行为具体为：将电算荷载信息与结构BIM对象 进行关联时，不能仅按照数学意义上的相关关系进行处理，同时必须要按照结构工程专业的技术要求对荷载信息进行预处理后，再将荷载对象与结构对象进行关联；即需要将初始的点、线、面荷载信息根据结构电算模型的假定和架构进行荷载信息的当量变换。
步骤(3)中基于BIM的荷载信息以专门定制的用于结构电算的荷载族为载体，所述的荷载族具备存储和显示荷载信息的功能；同时该族的实例将记录自身在逻辑上从属的结构构件实例的标识，以及作为数据来源的建筑或设备对象实例的标识。
较当前技术，本发明的优点在于：1自动生成的荷载数据直接来源于建筑BIM模型，避免了由于人为疏失造成荷载漏算的可能，提高了结构设计的安全性；2通过荷载同步更新的算法，可以实现荷载数据与建筑BIM模型、结构电算模型的同步更新，可以大大提高结构设计的效率和准确性。
附图说明
图1为本发明的流程图
具体实施方式
本发明是通过以下步骤实现的：
(1)获取建筑BIM对象中的源信息，并在BIM模型中创建仅结构专业内部可见的结构BIM对象；结构BIM对象需保持与建筑BIM对象的相关关系。一般来说建筑BIM模型的建立是由建筑工程师完成的，之后由建筑工程师移交给结构工程师进行结构设计，由于结构专业对于数据的处理逻辑与建筑专业存在较大的不同。例如：建筑BIM模型中的楼板在板面标高、板厚度一致的条件下，允许楼板对象实例跨房间设置(甚至全层只需一个对象实例)；但是结构BIM模型则需要根据梁格分别布置结构板对象实例。所以需在BIM模型中设置仅结构专 业内部可见的结构专用BIM对象，保持与相应建筑BIM对象的相关关系。
(2)建立基于BIM的荷载获取算法：在点状分布、线分布以及面分布的建筑及设备对象实例上增加物理属性(例如：重量、密度属性)，利用几何属性与物理属性获得建筑及设备对象实例的荷载信息，再根据建筑及设备对象实例的空间属性确定荷载信息从属的楼层号，然后根据该楼层的结构构件拓扑信息确定荷载信息从属的结构BIM对象，并建立初步关联信息；
建筑对象实例是物理世界中物体在BIM模型中的映射，而荷载对象实例则是物理世界中物体的力学属性在BIM模型中的结构逻辑层中的映射。举例来说，我们需要了解一个圆柱状的建筑对象的荷载属性，那么我们需要知道该圆柱体的几何属性(即几何尺寸数值)、物理属性(即该物体的平均密度)就能够通过乘法运算获取该圆柱体的荷载属性(即该圆柱体对承载它的结构构件的力学效应，该效应决定结构构件的尺寸和构造)。圆柱的几何属性、物理属性可以从建筑BIM模型中获得，再根据该圆柱的空间属性(例如：圆柱体最低点的空间坐标)确定该圆柱体对应的荷载属性从属的楼层号(对于结构专业而言，各楼层间的荷载相关关系相对独立)，然后再根据该楼层内的结构构件拓扑信息确定荷载信息从属的结构BIM对象，并建立关联。其中文中记载的结构工程专家知识库指代编程处理后的在当前结构工程设计中使用的荷载处理规则集。
(3)基于步骤(2)的初步关联信息经结构工程专家知识库处理后形成基于BIM的电算荷载信息；将基于BIM的电算荷载信息存入BIM系统中专用的荷载族，形成荷载BIM对象,并形成荷载BIM对象与结构BIM对象的最终关联关系；
步骤(3)中的处理行为具体为：将电算荷载信息与结构BIM对象进行关联时，不能仅按照数学意义上的相关关系进行处理，同时必须要按照结构工程专业的技术要求对荷载信息进行预处理后，再将荷载对象与结构对象进行关联； 即需要将初始的点、线、面荷载信息根据结构电算模型的假定和架构进行荷载信息的当量变换。
步骤(3)中基于BIM的荷载信息以专门定制的用于结构电算的荷载族为载体，所述的荷载族具备存储和显示荷载信息的功能；同时该族的实例将记录自身在逻辑上从属的结构构件实例的标识，以及作为数据来源的建筑或设备对象实例的标识。
上述的族(family)，可以理解成不同的对象按照属性进行的分类；分类后，具有相同属性类别的多个对象构成了相应的族。例如：圆柱、方柱、多边形柱，他们的结构属性均为承受竖向荷载的柱，他们就属于一个结构柱族，但是他们具有不同的外形和相应的几何属性。
本文所述的荷载族具备存储和显示荷载信息的功能；对自动导载算法起到了存储信息的作用，同时还可以将相关信息在人机交互界面上予以显示；同时该族的实例将记录自身在逻辑上从属的结构构件实例的标识，以及作为数据来源的建筑或设备对象实例的标识。该标识码类似于BIM世界中对象的身份证号，每个BIM对象(包括荷载对象)都具有唯一标识码，以确保相关处理的唯一性。(4)基于BIM的电算荷载信息输出：以BIM平台软件驱动结构专业计算软件，提取存放于BIM系统中的电算荷载信息并向结构专业计算软件输出，但不允许反向的荷载信息数据流，以确保BIM荷载数据库的统一性和完备性。利用现有的机制，能够在BIM平台软件调用结构专业计算软件的相关功能，以实现BIM平台软件驱动结构专业计算软件。
Claims (4)
1.基于建筑BIM模型的结构电算自动导荷载方法，其特征在于：
它包括以下步骤：
(1)获取建筑BIM对象中的源信息，并在BIM模型中创建仅结构专业内部可见的结构BIM对象；
(2)建立基于BIM的荷载获取算法：在点状分布、线分布以及面分布的建筑及设备对象实例上增加物理属性，利用几何属性与物理属性获得建筑及设备对象实例的荷载信息，再根据建筑及设备对象实例的空间属性确定荷载信息从属的楼层号，然后根据该楼层的结构构件拓扑信息确定荷载信息从属的结构BIM对象，并建立初步关联信息；
(3)基于步骤(2)的初步关联信息经结构工程专家知识库处理后形成基于BIM的电算荷载信息；将基于BIM的电算荷载信息存入BIM系统中专用的荷载族，形成荷载BIM对象,并形成荷载BIM对象与结构BIM对象的最终关联关系；
(4)基于BIM的电算荷载信息输出：以BIM平台软件驱动结构专业计算软件，提取存放于BIM系统中的电算荷载信息并向结构专业计算软件输出，但不允许反向的荷载信息数据流，以确保BIM荷载数据库的统一性和完备性。
2.根据权利要求1所述的基于建筑BIM模型的结构电算自动导荷载方法，其特征在于：步骤(1)中所述的结构BIM对象和荷载BIM对象需保持与相应建筑专业对象的相关关系。
3.根据权利要求1所述的基于建筑BIM模型的结构电算自动导荷载方法，其特征在于：步骤(3)中的处理行为具体为：将荷载BIM对象与结构BIM对象进行关联时，不能仅按照数学意义上的相关关系进行处理，同时必须要按照结构工程专业的技术要求对荷载信息进行预处理后，再将荷载BIM对象与结构BIM对象进行关联；即需要将初始的点、线、面荷载信息根据结构电算模型的假定和架构进行荷载信息的当量变换。
4.根据权利要求1所述的基于建筑BIM模型的结构电算自动导荷载方法，其特征在于：步骤(3)中基于BIM的荷载信息以专门定制的用于结构电算的荷载族为载体，所述的荷载族具备存储和显示荷载信息的功能；同时该族的实例将记录自身在逻辑上从属的结构构件实例的标识，以及作为数据来源的建筑或设备对象实例的标识。
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