基于Revit和3D3S的建筑信息模型的数据转换*

付后国 谢步瀛

1 概述

随着计算机硬件与软件技术的迅猛发展,计算机辅助设计在建筑领域的应用也得到了长足的发展,大量的计算机建筑辅助设计软件相继涌入市场,尽管各个软件都基于唯一的建筑实体模型,却因为仅仅支持自己的数据标准,因而本专业软件间、相关专业软件间的数据交换与共享成为建筑设计集成化技术的瓶颈。

针对以上问题,不外乎两种解决之道:各应用软件自行开发相互数据交换与共享的接口,如同济大学的3D3S软件9.0版本便提供了由 PKPM软件的SATWE模型文件的导入接口和至ANSYS,SAP2000模型文件的导出接口。然而此解决方案并未根本解决建筑模型的数据交换与共享问题;一个真正的完全开放的建筑产品数据表达与交换国际标准的产生才是充分实现数据交换与共享的基础。IAI(InternationalAlliance for Interoperability)组织定义的IFC(Industry Foundation Classes)标准便是一个获得建筑领域专业人士广泛支持的ISO标准。本文研究的内容就是介绍如何应用IFC标准实现建筑模型自动生成结构模型文件。

2 IFC标准与Revit

IFC标准本质上是建筑物和建筑工程数据的定义,值得注意的是其建立在拥有大量成熟研究结果的STEP项目基础上,例如STEP的几何定义和建筑工程核心模型,全世界基于EXPRESS的领先研究成果都可以很容易地引入IFC。尤其是STEP中的建筑结构模型的发展能够有效应用在IFC项目中。1997年1月,IAI发布了IFC信息模型的第一个完整版本(IFC 1.0版本),2006年2月发布了IFC2x版本3(简称IFC2x3),本文就是基于该版本实现数据转换。

国际上三大CAD应用软件开发商Autodesk公司、Bentley公司和Graphisoft公司均已经接受并支持IFC标准,本文就是采用Autodesk公司的Revit architecture和Revit structure软件导出的IFC模型文件转换为结构模型文件。

尽管IFC的文档是完全开放的,然而其所采用的STEP文件格式的复杂性以及IFC建筑模型本身的复杂性都使得IFC开发并非易事。因此很多公司开发了旨在为IFC开发者提供方便的IFC工具包,通过这种工具包开发者就不需要将大量的时间花在底层支持平台的研发上。目前常用的IFC工具包有EPM Technology AS公司的EDMmodelConverter,Eurostep公司的IFC Classic Toolbox,TNO Environment and Geosciences公司的IFC engine DLL等。本文就是基于IFC engine DLL工具包实现IFC文件的建筑模型信息提取。

3 3D3S与结构模型文件

3D3S的结构模型文件的一般表达格式如下:

1)注释:

以＄或!或或/开头的字符串表示是注释,注意其中不能有空格。

2)定义结构体系:

STRU No。

3)定义长度单位:

UNIT No。

4)生成节点:

N 节点号 坐标 x 坐标y 坐标z。

5)生成单元:

E 单元号 节点1 节点2。

6)定义节点约束:

因篇幅限制,文件的表达格式在此未表示完全,可查阅3D3S使用手册。

4 IFC文件到3D3S文件的数据转换

4.1 数据结构

4.2 算例

本文用VC#.NET在Visual Stuido2005编译环境下编程,开发出数据转换接口。图1显示的是Autodesk公司的Revit Architecture软件下构建的2栋22层建筑模型,图2显示的是该接口转换后在3D3S软件下显示的结构模型,其结构体系为框架剪力墙结构。当建筑师完成建筑模型后,导出建筑模型的IFC文件,然后通过本文研究的IFC模型文件转换接口,自动提取该建筑模型中结构构件的几何信息、截面信息和材料信息。本例中,结构构件包括混凝土柱、梁、墙(带门窗洞口)、板构件以及型钢柱、梁构件。将IFC文件转换成3D3S数据文件后,利用3D3S软件的数据导入接口实现该建筑的结构模型的自动生成。

本文所做工作不能完全代替结构工程师的经验与知识,仅仅是帮助工程师摆脱了繁乱复杂的重复建模过程,使得其集中精力于结构的优化设计中,进而提高建筑结构设计的水平和质量。

5 结论和待续的工作

本文基于TNO公司的IFC engine DLL开发工具包,开发了IFC建筑模型数据转换接口,将Autodesk公司的Revit软件构建的建筑模型自动生成3D3S软件的结构模型。

IFC标准一直在不断的更新和扩展中,最新版本IFC2x4于2010年5月发布,因此本文开发的转换接口仍需要做相应的改善。

本转换接口已可提取建筑模型的几何信息、截面信息和材料信息,但完整的结构模型仍需要荷载、约束等信息,因此如何从建筑模型最大程度上提取荷载和约束信息将是很值得研究的课题。

[1]代一帆,董 靓.关于建筑数据表示和交换的标准IFC[J].建筑科学,2008,24(8):11-12.

[2]Thomas Liebich.IFC 2xEdition 3 Model Implementation Guide[EB/OL].http://www.iai-tech.org.may,2009.

[3]刘照球,李云贵.建筑结构信息模型的研究[A].第十四届全国工程设计计算机应用学术会议论文集[C].2008.

[4]王润兰.钢结构信息模型在建筑检测企业中的应用研究[J].山西建筑,2008,34(33):361-362.