建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的模型自動轉(zhuǎn)化方法探討

吳銳祥（中山市南粵建筑設(shè)計有限公司，廣東 中山 528400）

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的模型自動轉(zhuǎn)化方法探討

吳銳祥
（中山市南粵建筑設(shè)計有限公司，廣東 中山 528400）

摘要：隨著計算機(jī)的高速發(fā)展，工程中的計算機(jī)軟件已經(jīng)在建筑工程中得到廣泛應(yīng)用，本文在分析計算機(jī)的在計算機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，本文通過詳細(xì)探討結(jié)構(gòu)設(shè)計信息模型的轉(zhuǎn)化方法，并結(jié)合本人的工作經(jīng)驗提出了一些不同軟的轉(zhuǎn)化方法，為解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件之間的相互轉(zhuǎn)化提供一個很好的參考。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；模型；自動轉(zhuǎn)化；設(shè)計

隨著的計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，計算機(jī)在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，建筑工程設(shè)計也越來越離不開計算機(jī)軟件，但在工程中計算機(jī)軟件的種類多而復(fù)雜，不同的應(yīng)用軟件功能又有很多相似的地方，造成工程建模的時候重復(fù)性工作較多以及資源的極大浪費(fèi)。因此，深入研究建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的模型自動轉(zhuǎn)化方法具有十分重要的意義，將不同軟件之間的模型進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化也是廣大工程設(shè)計和施工人員的迫切需求。

1　計算機(jī)在建筑工程中的應(yīng)用

目前，結(jié)構(gòu)設(shè)計中大多采用計算機(jī)軟件進(jìn)行設(shè)計和計算，如CAD、PKPM、ANSYS等軟件在建筑工程中應(yīng)用廣泛，采用軟件設(shè)計具有簡單、方便、計算精確等優(yōu)點，但計算機(jī)的應(yīng)用并不很完善，理論水平不高的設(shè)計人員如果單純的依靠計算機(jī)造成圖紙設(shè)計不合理，對后期的錯誤修改也沒法很好的解決，設(shè)計缺乏創(chuàng)意，機(jī)械的使用計算機(jī)喪失了建設(shè)設(shè)計的真正意義。為了更好的應(yīng)用計算機(jī)，結(jié)構(gòu)設(shè)計師不能過分的依靠計算機(jī)，要將理論知識掌握扎實，不斷發(fā)散思維，才能創(chuàng)造出很多設(shè)計方案滿足工程和居民的要求。舉一個例子， ANSYS 有限元分析軟件在土木工程領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，在大體積混凝土的溫度分析中主要應(yīng)用到熱力分析的非線性分析，ANSYS進(jìn)行溫度場模擬很關(guān)鍵的一個內(nèi)容是對APDL語言和ANSYS內(nèi)部函數(shù)宏的創(chuàng)建，然后就是要準(zhǔn)備的建立計算模型和設(shè)置好邊界條件。很多工程使用ANSYS單純的依靠軟件進(jìn)行設(shè)置變量，忽略了對軟件進(jìn)行二次開發(fā)，導(dǎo)致新的工程材料的性能和工程情況沒法準(zhǔn)確的在軟件中實現(xiàn)，結(jié)果偏差較大。

2　結(jié)構(gòu)模型自動轉(zhuǎn)化方法

2.1模型的自動轉(zhuǎn)化

為解決模型的問題，構(gòu)建統(tǒng)一的工程信息模型是一個有效的方法，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的信息包含了工程的物理模型、模型的邊界的條件、模型管理等很多方面的信息，物理模型包括了構(gòu)件信息、截面信息、節(jié)點情況以及很多截面信息等，管理信息主要有不同構(gòu)件的的關(guān)系以及模型與模型之間的關(guān)系等。建筑工程信息的管理性和一致性都比較好，相對而言可以更好的建立工程數(shù)據(jù)源，實現(xiàn)不同構(gòu)件之間信息的共享，實現(xiàn)模型的全局共享，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的模型自動轉(zhuǎn)化的實現(xiàn)具有十分重要的意義。

圖1為建筑就該信息轉(zhuǎn)化的基本流程，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計包括結(jié)構(gòu)設(shè)計以及施工圖設(shè)計等，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)模型的轉(zhuǎn)化基本流程是：首先要提前結(jié)構(gòu)設(shè)計信息，構(gòu)件建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一些基本模型；然后對已經(jīng)分析好的模型通過接口導(dǎo)出，對結(jié)構(gòu)模型提取、分析、計算；接著將分析好模型通過接口導(dǎo)入結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件模型，實現(xiàn)施工圖設(shè)計；最后對設(shè)計好的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行工程量的計算，從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度控制工程造價。通過件PKPM和CAD之間的轉(zhuǎn)化解釋模型轉(zhuǎn)化的程序，當(dāng)今結(jié)構(gòu)設(shè)計中，軟件PKPM應(yīng)用較為廣泛，其作為一個國產(chǎn)軟件，相對國際上的軟件易學(xué)而起比較好上手，但CAD和PKPM能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換一直是工程師關(guān)系的問題，首先打開PKPM，選中AutoCAD平面圖向建筑模型轉(zhuǎn)化，導(dǎo)入的內(nèi)容有軸網(wǎng)、梁、柱、剪力墻以及各種尺寸和標(biāo)注，而要進(jìn)行轉(zhuǎn)化的則有梁、柱、剪力墻以及軸網(wǎng)，進(jìn)入建筑模型與荷載輸入，對各種模型進(jìn)行修改。

2.2建筑設(shè)計模型轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)設(shè)計模型

在建筑工程中二維圖形應(yīng)用較多，設(shè)計人員主要進(jìn)行結(jié)構(gòu)圖和施工圖的設(shè)計，采用圖元識別方法獲取建筑軸網(wǎng)及定位墻、柱等，采用IFC文件導(dǎo)出，基于結(jié)構(gòu)的設(shè)計模型和孔壁的實體的對結(jié)構(gòu)墻體進(jìn)行描述。材料相關(guān)和實體相關(guān)能夠建造墻體定義的多材料模型，基于識別材料實體實現(xiàn)本構(gòu)模型的建立，除了實體墻如此建立之外，結(jié)構(gòu)也可以用這種方法定義。

2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計模型轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)分析模型

圖1　建筑模型之間轉(zhuǎn)化程序

結(jié)構(gòu)設(shè)計完成之后就要進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，國際上常用的結(jié)構(gòu)析軟件結(jié)構(gòu)一般采用的都是公開數(shù)據(jù)的模型格式，這樣方法將國產(chǎn)簡化了很多，但這種轉(zhuǎn)化的前提是基于不同分析軟件之間，而不是實現(xiàn)設(shè)計模型到分析模型的轉(zhuǎn)化。為此，需要遍歷結(jié)構(gòu)設(shè)計模型，利用軟件導(dǎo)出結(jié)構(gòu)構(gòu)件信息寫入模型文件；然后定義模型的約束條件以及荷載的情況；然后把設(shè)計結(jié)果導(dǎo)出到數(shù)據(jù)庫；最后將構(gòu)件配筋信息及其結(jié)構(gòu)構(gòu)件建立相對比較完整結(jié)構(gòu)施工圖的設(shè)計模型。

2.4建筑結(jié)構(gòu)施工圖的設(shè)計模型轉(zhuǎn)化為工程算量模型

由施工圖設(shè)計形成結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計模式，包括工程模型中的所有計算的信息量算工程量直接的數(shù)據(jù)源的模式，國內(nèi)計數(shù)的當(dāng)前應(yīng)用的三維圖形軟件的數(shù)量尚未實現(xiàn)，現(xiàn)在的國際金融公司（IFC）等國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的支持，實現(xiàn)模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能只能通過開發(fā)了一個專用接口?；诟鼜V泛的取樣的國內(nèi)應(yīng)用廣聯(lián)達(dá)鋼筋軟件，XML映射模型的結(jié)構(gòu)模型的方式進(jìn)入施工圖設(shè)計的工程計算該模型的量來實現(xiàn)的。元語言定義了XML語言提供的XML模式的機(jī)制，可以通過文檔類型定義有兩種方法來定義和模型模板用于XML模式定義?？梢砸蕴娲绞降奈臋n類型定義文件的方式相比，由于元語言的具有XML文檔法律的一致性、可擴(kuò)展性、靈活的出來數(shù)據(jù)等優(yōu)點，所以利用現(xiàn)替代文檔類型方式定義XML文檔類型的模型模板。

3　結(jié)論與展望

隨著高層建筑的不斷發(fā)展，設(shè)計和施工的難度都不斷的增大，結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及工程量的計算都會要求更高，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計模型自動轉(zhuǎn)化方法很有必要，為此要考慮到不同建筑軟件之間的兼容問題，本文通過詳細(xì)探討結(jié)構(gòu)設(shè)計信息模型的轉(zhuǎn)化方法，并結(jié)合本人的工作經(jīng)驗提出了一些不同軟的轉(zhuǎn)化方法，為解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件之間的相互轉(zhuǎn)化提供一個很好的參考。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號：TU31

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A