利用BIM软件理解建筑结构(2)

结构BIM的标准摘 要BIM标准的建立定义建筑信息交换标准，使用标准语义和本体支持关键业务环境。本标准为建筑业准确和高效的沟通和商务提供必要的基础。该标准仍处于起步阶段，演变和BIM标准的成熟将在很大程度上取决于不同涉及设计、建造和管理设施的学科努力和贡献。本文重点推进结构分析与设计的BIM模型标准化。具体来说，本文涉及的信息配送手册（IDM）它目的是通过识别所需的BIM过程和数据集成提供参考在结构设计中进行的离散过程，其所需的信息执行和该活动的结果。此外，它将解决模型视图定义（MVD）即针对无缝结构设计与分析，高效，可重复的交流准确和可靠的结构信息创建一个强大的流程，已被行业广泛并经常承认。简 介建筑、工程和施工（AEC）行业的建筑信息建模的最终成功将部分取决于获取所有相关数据的能力BIM模型，并成功地交换数据的各个项目参与者之间。进行信息交换的方法之一是通过标准化的数据交换格式.为了实现这些目标，提高联邦的建筑生产率和提高美国建筑业的国际竞争力，国家BIM标准（NBIMS）提供了数字模式和要求的BIM在建筑业的高效应用。对于NBIMS视觉”改进计划，使用标准化机器的设计，施工，操作和维护过程可读的信息模型为每个设施，新的或旧的，其中包含所有适当的信息，创造或聚集，有关设施在格式可用在生命周期的所有“组织，哲学，政策，计划和工作方法包括NBIMS主动性和最终产品将国家BIM标准（公司标准或NBIMS），包括分类、指导、实践标准，规格和共识标准。BIM标准侧重于信息交流的所有个体行动者之间在建设项目生命周期的所有阶段。NBIMS将全行业标准的组织演员，工作阶段和设施周期，交流是可能的，并为每个交换区，说明元素，应包括在各方交流。这个总体目标的许多方面将由一个大用户集团。BIM标准的重点领域是理论和结构的设计，设施和结构作为信息模型的新思维方式。具体来说，BIM标准认为，BIM需要纪律和透明支持下列项目的数据结构：.包括建筑信息交换的具体商业案例。.用户对支持业务案例所需数据的视图。.所需的信息交换的数据交换机制（软件互操作性）。此组合选择的内容支持用户需求并描述支持打开数据交换是在公司标准的信息交流的基础。所有这些各级必须协调的互操作性，这是主动的NBIMS焦点。因此，在果壳定义BIM标准要求的主要驱动力是行业标准流程及相关信息交换要求。此外，尽管BIM标准的重点是信息的开放和可互操作的交流，BIM标准主动解决所有相关业务运作方面设备生命周期。BIM标准作为合作伙伴和所有的推动者组织在整个设施生命周期中进行信息交流。建筑信息模型的成功在于它能够封装、组织，以简单的可读格式联系用户和机器的信息。这些关系必须在细节层次上，例如，一个门到它的框架，甚至母螺栓，但保持关系从微观到宏观。在建筑环境中工作时存在着大量的材料，有许多传统的垂直整合点必须跨越而许多不同的“语言”必须理解和相关。建筑师和工程师，以及房地产监督人或被保险人必须能讲同一种语言，是指在同一项目紧急情况下的第一个应答者。这也承载了能够翻译其他国际语言以支持跨国公司的宏观。为了规范这些多项选择，并产生全面可行标准，所有的组织都必须代表和特定的输入。一个BIM标准的主要作用是建立将本体和相关的常见允许团队成员之间进行信息可读的，并最终提供方向的语言，以级为何为BIM模型添加质量控制。最终，这些边界将包括所有与建筑互动的人及自然环境。为确保这种情况发生，团队成员分享信息必须能够映射到相同的术语。公共本体将允许这种沟通发生。用于生成NBIMS规范推荐的过程，与实现描述NBIMS，卷1，第5（大人2007）。NBIMS的核心部件（见图1）包括信息配送手册（IDM），和模型视图的定义（MVD）。图1。NBIMS主要成分信息配送手册（IDM），根据国际惯例，对促进信息交换过程的识别和文档化要求。IDM以可读形式的结构面对BIM标准交换标准发展阶段的用户表达。模型视图的定义（MVD）是软件开发接口。MVD是涵盖整合过程交换要求（ER）来自许多IDM流程最合理的模型软件应用程序支持的视图。这些组件的实现将指定使用特定版本的数据进行交换的结构和格式而这将促进工业基础类（IFC）标准的建立和维持一个BIM应用将这些开发步骤应用到结构域是结构BIM标准的核心。图2说明了涉及结构系统信息的交流的主要领域。这些主要领域的每一个需要进一步发展的子交换机数量。结构BIM的应用技术委员会的项目atc-75代表标准化的早期努力。这个atc-75项目只是一个开始，才开始定义的最基本的结构交换参数。图2。主要结构信息交换。结构领域，这是一个几乎有无限的结构属性集可以与BIM模型可以在不同的活动或交换的学科.它们范围从成员ID，几何和材料特性的负载和边界条件、成本和进度/序列为LEED的属性或事实上这样的事情需要交换的其他参数。atc-75项目主要集中在以下九类或结构物元素：故事，网格，柱，梁，支撑，墙，板，基础和桩。并为所有元素定义了一组相似的属性。例如列元素属性包括：列轴、剖面名称、材质名称、等级、长度、卷，基点，元素标识，进度标记，基准基准层，顶层参考层，基础关闭和顶部偏移。当然可以有许多更重要的属性并且预计这些将随着时间的推移演变，纳入更多。毫无疑问，结构BIM标准将对结构工程通过增加互操作性和生产力的设计和建设（Nawari et. al。2010）带来巨大的价值。下一节将探讨的是发展标准化结构BIM的主要阶段。结构信息配送手册（IDM）结构分析建模需要一个广泛的输入数据，其中包括建筑物定位，建筑几何，包括空间的布局和配置，建筑材料包括所有的结构元素，节点类型，力学性能和热性能，基础和边界条件、荷载条件下，和其他专业相关信息。结构分析和设计的输出结果可能包括建筑物的变形和强度，以符合法规和目标，整体建筑物安全等级的估计和结构使用的材料数量的估计。结构IDM是以文档结构描述的流程和要求来设置BIM模型上进行结构分析和设计为目的。它侧重于过程与数据的关系。结构设计人员目前面临的事实是，BIM软件工具不具有与他们的结构分析和设计软件的完全互操作性，此外，他们得到升级相当频繁的新功能。直到其中的一些功能被添加，此前，设计师必须使用“解决方法”获得了传达设计意图的文件。这里的重要问题是定义建模过程所需的细节水准。结构IDM可以提供基础标准化数据交换。IDM的主要目标包括：1.定义结构设计项目生命周期内工程师需要信息交流的过程。2.描述可以在后续过程中使用的过程执行的结果。3.确定过程中发送和接收信息的参与者。4.确保定义、规格和描述以对目标群体有用的和容易理解的表格的形式提供。IDM开发主要有两个阶段：一是流程图详细介绍最终用户进程和最终用户之间的信息交换，如图3所示。另一个组件是Exchange要求列表。IDM的发展开始与总承包商利用“用例”概念对建筑师、工程师、制造商、建设者之间的交流定义了数据交换功能需求和工作流场景。用例定义了两个井之间的交换场景在建筑物生命周期的指定阶段内为特定目的定义的角色（伊士曼等人，2010）。它一般由更详细的过程和嵌入式组成，大多数用例是较大合作的一部分，再更加全面的上下文中，多个用例与其他学科提供协作网络的地方。用例的这种组合被称为过程映射。流程图是使用业务流程建模符号（BPMN）创建（）的，因为符号由建设智慧和国家科学研究所采用。用于主要流程的水平泳道。典型结构分析和设计的主要活动阶段是与它们的与子进程的关系（图3）。除了标准的BPMN符号IDM利用符号之间的信息交流活动称为交换模型（见图4）。交换模型要求提供过程和数据之间的联系。它应用信息模型中定义的相关信息来实现项目在特定阶段的两个进程之间的信息交换的要求。每个交换模型在所有用例中唯一标识并在它的名字中含有所属用例的进位缩写：AS_EM01 -建筑结构概念用例交换模型。AS_BM02结构的概念，结构分析使用案例交换模型。DD_EM01初步结构分析使用案例交换模型。DD_EM02 -结构分析，钢筋混凝土设计用例交换模型。DD_EM03 -结构分析，钢结构设计用例交换模型。DD_EM04 -结构分析，木结构设计用例交换模型。DD_EM05 -结构分析、结构设计用例交换模型。图3。结构设计过程图DD_EM06 -结构分析、基础与岩土工程设计用例交流DC_EM01结构设计评审，设计和预制的使用案例交流模型图4。交换模型符号。为了规范用语的使用情况和提供一致NBIMS与建筑模型相关的其他信息的分类方案，结构定义规范协会CSI（伊士曼等。2010、omniclass，2006）交叉引用在IDM规格推荐使用omniclass表和代码。对流程图中主要任务的描述在图3中给出了下表：表1a工艺规范流程图。结构概念类型 任务名称 结构的概念omniclass代码 31 20 10 00初步项目描述文档 工程师使用概念模型从建筑师提供反馈 结构网格，结构体系，主要结构连接问题， 材料与其他结构和幕墙系统之间的接口。表1b工艺规范流程图结构设计发展类型 任务名称 结构要求omniclass代码 31-20-20-00设计开发文档 结构工程师审查建筑师的模型并定义结构对建筑物的要求。这可能 包括负载计算，边界条件和支撑，支撑式连接设计，隔膜型、地基 和基础等方面的结构框架的要求。交换要求的范围是关于结构的元素与系统信息交换。上面描述的每个交换模型的交流要求包含范围很广，支持结构分析与设计协调的要求与一般建筑形式和间距要求。例如交换模式as_em02包括对结构墙的交换要求，如表2（atc-75）描绘：表2。部分墙壁模型交换要求目标优先级属性 解释1.厚度 墙体厚度，适用于标准墙体， 沿壁轴线具有独特的，不改变的厚度 1. 材料 墙体材料名称。它应该是一个指标类型的材料 （钢，混凝土，木材），而不是任何具体材料名称。 只有材料名称应该是交换，而不是材料的性质， 如密度，具体重量，等。模型视图的定义（MVD）模型视图定义为软件开发人员提供了使用IFC交换格式的定义的框架。它侧重于应用程序和数据之间的关系。模型视图的定义发展的过程开始如前面信息配送手册所定义和交换的要求一致。通过具体识别要交换的对象属性以及它们将如何使用，无论是用户还是开发者。以as_em01和as_em02为案例，实体列表包括故事、网格、柱、梁、墙、板、支撑、基础和桩。工业基础类（IFC）包含各种各样的数据，因为它涵盖了建筑与环境的整个生命周期。软件产品只能处理一个子集的完整的IFC模式无效处理海量数据。因此，模型视图定义侧重于定义与数据交换相关的模型子集具体应用类型。目标是软件使用者只需要关注与他们有关的IFC标准的部分。组织结构是由一个许多水准组成的。第一级是与数据交换相关的实体列表。每个实体都被列在一组，如“空间结构”或“建筑系统”。第二个层次是与特定实体关联的概念列表。这些概念包括基本信息，如实体的名称和描述，以及与实体相关的具体特征。图5显示了建筑的故事实体说明一些相关的概念，包括空间组成，布局和几何表示。图6扩展了墙实体，以说明有关墙壁交换要求。最后，在最后一级是一个实施者的协议与特定的相关概念。由于公司不提供详细的信息关于应该如何在特定情况下使用，因为其适用范围较广、包容性，对IFC的使用这样的决定已经离开IFC的执行者。这些决定被实施者的协议，他们也是模型视图定义的一部分。此实体的详细信息如图6所示图5。atc-75 MDV基本结构交换参数图6。atc-75 MDV基本结构交换参数。测试和验证IDM和MVD的开发和实施后，必须进行测试和验证，验证测量结构的信息模型和交换能力满足基线。该过程包括建立测试用例以及对测试结果进行验证的测试标准的描述，同一测试模型在（至少）两种结构建模中的应用，和一个成功/失败的描述矩阵导入/导出到其他软件应用程序。这些主题和其他制定行业测试用例并指导一致性测试和互操作性测试将在下一阶段的研究。结 论这是由设计、NBIMS，标准的标准，即它是基于其他标准，主要是IAI、IFC，和omniclass。NBIMS的努力建立IFC建筑模型架构为实现在不同行业全面的互操作性提供了基础工程。本文提出了规范结构BIM应用NBIMS通用的方法最初的努力。NBIMS定义了一个最低标准提供一个基线另外，开发信息交换需求在写作时可以分层。没有完成的内容的书籍已经出版，因此NBIMS通用过程的适用性没有充分测试。研究提供详细继通用NBIMS为结构BIM标准的发展方针方法。发展结构BIM从功能规格或交换需求的用户定义的一个软件开发的基本过程。然后将这些映射到多由软件开发商建立一个中立的IFC模型架构。从理论上讲，应该建立起IDM，MVD，与IFC模式之间的的直接映射，在IDM提供的名单信息，必须出现在IFC模式并且MVD提供指南指定的信息必须出现在IFC模式。IDM和MVD通常应该是互补的。本文给出的例子说明这些步骤的结构分析和设计领域。本研究试图开发结构BIM标准的初步版本桥梁NBIMS实现从理论到实践的一种方式，提供的目标用有效集成方法管理结构信息的最佳方法。引 用AIA Document E201TM 2007 (2007 ). “Digital Data Protocol”, American Institute of Architects, 2007. 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