分析建筑结构设计中的模型自动转化方法

邢晓军

【摘要】如今在建筑结构设计中我们可以通过使用多种辅助软件完成设计工作，应用软件进行建筑结构设计过主要步骤为：建模、分析计算、绘制施工图以及对档案的管理。随着科技的发展，现阶段各种不同软件设计出的模型可以进行自动转化，加大软件在建筑结构设计中的使用价值。

【关键词】建筑结构设计；模型自动转化；建筑信息模型

如何完成不同软件与系统建模之间的相互转化一直都是从事建筑行业工作者面临的难题。本文通过对建筑结构设计的了解，对建模软件进行分析，结合实际，对建筑结构设计中的模型自动转化方法进行分析，希望可以对相关工作者有所帮助。

一、构建信息模型

目前，随着机计算机技术的发展，不同应用软件之间模型的数据已经可以实现交换，这种交换通过数据接口实现。但是由于涉及到商业机密，所以每个软件商家都不愿意將自己的模型数据及数据模型进行公开，这样就会导致各种软件之间信息无法进行沟通，解决这一问题的最有效方法就是构建同一标准的信息模型。建筑结构设计信息模型是一种以三维数字技术为基础，集合了建筑工程各项目有关信息的工程数据模型。

建筑结构信息模型包括：模型属性、结构物理模型、模型管理、模型关联等信息。其中模型属性信息包括：材料信息、设计信息、内力信息等。结构物理模型包括：节点信息、轴网信息、界面信息等。模型管理信息包括：模型版本信息、模型拥有者信息等。模型管理信息包括：模型关联关系、构件关联关系等。

建筑结构信息模型信息具有关联性、完备性等，能够面向建筑结构设计建立单一的数据源。这样就可以解决全局共享、数据一致性的问题，使模型的自动转化成了可能。

二、自动转化信息模型

建筑工程设计主要由建筑结构设计组成。设计内容主要由结构分析、结构设计、施工图纸设计三个部分组成。结构设计模型的转划的流程如图1：

图1转化流程图

转化的主要步骤为：首先依据IFC标准对结构设计信息进行提取，根据提取信息建立构件信息模型，由于在转化过程中只能由建筑设计模型转化成结构设计模型，因此改转划不具有双向性。然后在结构分析模型上做一个接口，自动将结构信息模型从结构设计信息中提出来，对其进行分析并设计。在通过接口将设计结构构件到构件模型上，完成施工图纸设计，最后利用XML接口将机构图纸转化成工程算量，再对工程算量进行分析、统计。

建筑设计模型于结构设计模型的转化

目前，我国在建筑工程设计主要还是运用二维图纸。结构人员在结构布局、内力分析、绘制图纸的过程中只能靠使用图元识别法获取墙、柱、建筑轴网等构件的方位，这样就会在建模过程中进行大量的重复工作。

IFC标准在建筑产品中是使用全世界通用的国际通用建模标准，该标准的内容涵盖建筑物的生命期，尤其对建筑几何模型信息的进行了详细的描述，现在一些国际主流设计软件都可以将各自的建筑设计模型的IFC文件进行导出。对于IFC的建筑设计模型描述为自动生成结构设计模型奠定了基础。

由建筑设计模型于结构设计模型的转化过程中主要以几何模型为主，在整个转化过程中对于构件的识别是关键。IFC标准定义下模型的构件具有可识别高、构件之间具有关联性，确保了结构构件可识别与转化的实现。

从可识别的构件来看，建筑设计模型主要包括柱、墙、梁等构件。图2为结构强与设计模型之间的映射关系在建筑设计模型里墙体主要包括：机构层、结构层两侧的装饰层和保温层、窗、门等。同时该墙体的结构模型仅仅包含了单一结构层的混凝土构件，建筑墙体的窗、门、构件在转化过程中则转换成墙体的洞口。

图2结构强与设计模型之间的映射关系

结构设计模型同结构分析模型之间的转化

结构设计的重点就是结构分析，我们可以通过相应的接口使想结构分析模型数据的自动生成与结果的自动回传。目前随着经济的发展，全世界的结构分析软件的数据模式都采取公开形式，现在想要实现这一过程并不是问题。目前实现数据模型的转换都要在不同限元件分析软件中进行几何模型转化。

本文在软件的选取上，选用了比较常用的ETABS软件做为研究对象，完成结构设计模型转化成ETABS模型。以及使用Access数据库文件对ETABS软件的设计结果集成到原结构设计模型，转化流程如图3。

首先，遍历所生成的结构设计模型，设计者通过开发ETABS接口，把所用的结构构件信息录入到ETABS模型文件中；再将ETABS模型文件导入到ETABS软件之中，对模型的定义进行补充、施加荷载以及约束。在对结构进行分析和设计时，我们需要通过ETABS的数据结构，把设计好的结果导入Access数据库之中；最后，利用ETABS结果进行导入，然后将结构构件同构件配筋相关信息进行关联，构成结构施工图设计模型，利用结构施工图模型对结构施工图进行工程算量分析和施工图设计。

图3转化流程图

结构施工图纸设计模型同工程算量模型之间的转换

通过施工图纸设计之后西形成的结构施工图世界模型中主要包含了工程算量模型中的所有信息，它使使功臣算量模型的数据的来源。目前在我国很少有三维图形算量设计软件支持IFC国际数据转换标准。在开软件的开发中，智能通过专用的结构完成模型数据之间的装换。目前在我国应用比较广泛的三维图形算量设计软件有广联达钢筋抽样软件GGJ2009，该软件在设计中使用了XML映射模型，实现了结构施工图纸设计模型同工程算量模型之间的转换。

结束语：

各种设计软件的出现，使得建筑结构设计工作变的不在那么难，但是随着设计软件多样性，如何完成模型之间的自动转化成了一个难题。对于这一问题解决不但需要建筑行业人员的努力同时也需要软件开发人员的努力。

参考文献：

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