基于IFC的建筑结构设计信息交互框架研究与实现

为了解决基于BIM的建筑与结构设计工作模式中信息交互度低的问题,提出了基于IFC的建筑结构信息交互框架。该框架由4个算法模块、5个步骤组成。借助于IfcOpenShell工具包,用Python语言开发了前两个算法模块即IFC文件优化算法模块和结构信息模型提取算法模块。选取案例模型对所开发算法的有效性进行了验证。验证结果表明:优化算法模块可以有效地过滤IFC文件中的无用信息,查找并删除重复的实体,使IFC文件轻量化,且可间接提高提取算法模块的运行效率;提取算法模块可以准确地从IFC文件中提取结构信息模型,未出现IFC语法错误、构件丢失、构件重叠等情况。IFC文件优化算法模块和结构信息模型提取算法模块的成功开发为信息交互框架的完全实现奠定了基础。

基于IFC的轨道交通BIM构件标准库研究

针对轨道交通工程的建筑信息模型(building information modeling,BIM)建模方法不统一、信息不规范,导致BIM模型数据难以在后期有效统一应用的弊端,研究基于工业基础类(industry foundation classes,IFC)标准的轨道交通BIM构件标准库。首先,根据轨道交通工程各专业构件的表达需求,研究构件类型、构件信息的IFC表达,以及适配IFC标准的扩展机制;其次,提出轨道交通BIM构件标准库技术框架,主要包括基础数据层、技术支撑层、应用场景层、用户层;然后,采用国家标准的分类编码方法定义轨道交通各专业BIM构件的分类编码,设计了构件信息模板,规范各专业构件的属性信息及其资源链接方式;最后,研究BIM构件模型的加解密方法,以保障轨道交通工程BIM模型数据的安全性。研究结果表明,通过搭建统一的BIM构件标准库,能够促进参建方采用标准化的BIM构件模型创建轨道交通BIM项目模型,保障BIM模型的规范性。

基于ADE的IFC到CityGML层次转换模型

新型城市化建设和管理过程中,借助建筑信息模型(building information modeling,BIM)与地理信息系统(geographic information system,GIS)的数据集成,不但能实现建筑物的精细化表达,而且室外信息得以兼顾,实现空间分析及室内外一体化表达。但BIM与GIS两种不同的数据格式无法直接实现数据的互通。为此,首先分析了模型IFC和CityGML在文档形式等方面的差异,并实现了多个简单建筑物IFC模型到CityGML3.0 LOD2、LOD3的转换。其次,针对上述数据集成实验中语义丢失问题,扩展GIS的CityGML3.0数据格式,提出CityGML B-Con扩展模型,完善IFC到CityGML3.0的一对一映射关系。最后,实现多个不同复杂程度建筑物IFC模型到CityGML B-Con扩展模型的转换。实验结果表明,利用CityGML B-Con模型能实现BIM与GIS的数据集成。宏观层面来说,能够增强转换后建筑物外观的细节程度,微观层面而言,BuildingConstructiveElement和BuildingInstallation的子类得以区分,IfcStair、IfcRamp和IfcBeam等建筑构件都能通过一对一映射的方式转换至CityGML中,克服了CityGML原有标准在建筑物构件表达方面的缺陷,有效减少了BIM源数据语义信息的丢失。

基于IFC标准的面向需求的动态加载方法

为解决Web端建筑信息模型(BIM,Building Information Modeling)场景数据加载技术面向复杂模型数据时存在的加载时间过长、用户体验不佳的问题,提出一种Web端基于工业基础类(IFC,Industry Foundation Classes)标准的面向需求的动态加载方法。以IFC模型文件作为研究对象,在遵从建筑语义前提下,以建筑构件为粒度,将层次关系、几何特性、材质、属性等信息拆分存储;结合构件可见性和几何相关性,设计出基于图形处理器(GPU,Graphics Processing Unit)加速的面向需求的动态加载方法;搭建实验测试环境,选取若干IFC模型文件,进行方法验证。以初始加载构件个数、内存占用和初始加载时间作为性能评价指标,与使用BIMServer开源服务器平台加载的方法相比,文章所提方法的初始加载组件数量减少了约71%,内存占用减少了约40%,初始加载时间缩短了约78%,有效减少了用户因加载而等待的时间,改善了用户交互体验,可为铁路行业开展Web端BIM大场景应用提供快速加载技术支持。

基于工业基础类标准的钢结构BIM全数据交互技术

研究了适用于各类钢结构的基于工业基础类标准(IFC)的全数据交互技术,可以导出钢结构模型完整的几何信息与附加属性,使通用建筑BIM软件能够进行模型信息读取并编辑其中的参数化构件;可以将模型全信息导入钢结构主流详图设计软件Tekla进行解析并重生成结构模型,实现模型二次编辑与施工出图。经工程实例验证,该成果应用于钢结构建筑信息模型(BIM)数据交互时信息传递完整、模型转换质量高,避免了钢结构不同设计阶段的重复建模,极大提升了设计效率。

明清木结构古建筑底层数据标准化研究

现有IFC标准体系中,存在无法表达中国古建筑中特有的形制、结构、属性、艺术等特性的问题.基于UML,构建了斗栱、榫卯等古建筑结构的语义关系图,根据IFC四层架构体系,采用实体扩展和属性集扩展的方式,分层扩展了相应的构件实体、关系实体和属性集等,并以EXPRESS语言对扩展内容进行描述.通过使用IfcOpenShell工具包解析、VScode编辑的模型文件;并以Solibri和Blender为验证平台,检验IFC文件的可视化、可读性和实体与属性集信息的内容.根据验证结果,文中提出的古建筑领域的扩展符合IFC的扩展体系方法,对实现古建筑的结构和艺术等特性在信息模型中的交互和共享具有重要意义,可为古建筑工程勘察、修缮和运维的信息化保护提供强有力的支撑.

Industry Foundation Classes Based Integration of Architectural Design and Structural Analysis

The numerous construction projects in China provide the best environment for the development of information technology applied in building design.Various commercial CAD/CAE software applications are purchased by design firms for multi-disciplinary design tasks.However,researches on integration and interoperability are seldom considered.This study pursues a breakthrough point of integration in the architectural and structural domains and expects further development in other aspects.A central building information modeling (BIM) framework based on the industry foundation classes (IFC) is proposed to handle the data exchange between IFC-compatible architectural models and structural models.A central XML(extensible markup language)-based unified finite element model (FEM) is proposed for model conversion among various commercial structural CAE software applications.In addition to bidirectional data interfaces among IFC-based BIM,XML-based FEM and various commercial FEMs,some other components such as visualization,calculation and model editing/check are also equipped into the prototype system.

语义网赋能建筑信息交付及模型数据模式分析

针对以建筑信息模型(BIM)进行交付的信息共享模式所依赖的工业基础类(IFC)标准行业适用性不足且难以拓展的问题,探讨在IFC基础上引入语义网实现异源数据集成共享,并于语义层面实现信息交付。首先,通过算法解析和模型转化介绍语义化建模方法,并以二层钢框架厂房结构为例对该方法进行说明;然后,通过对转化案例进行数据模式分析,以验证建筑信息交付的准确性和建筑语义的可传递性。案例实践论证基于IfcOWL本体的语义化建模方法的可实施性;通过分析该语义化模型单元实例的数据模式,探究制约该语义化建模方法赋能建筑信息交付的关键因素;针对语义化建模方法所面临的问题,提出冗余信息规避、领域本体开发和轻量化语义建模的初步解决思路。SPARQL查询实例表明,所解析的数据模式对规避冗余信息有效。因此,该方法在共享和集成建筑多源异构信息方面具有优势,能有效提升建筑信息管理的智能化水平。

基于WebGL与IFC的建筑信息模型可视化分析方法

针对现有BIM模型矢量数据在Web渲染效果方面存在的信息缺失问题,提出了一种结合WebGL和IFC标准的BIM模型可视化分析方法.利用WebGL技术扩展了BIM模型的3D可视化显示途径,通过IFC标准使BIM模型的几何信息与OBJ文件信息实现交互,进一步设计了IFC-OBJ数据接口,使BIM模型获得.html与.js格式支撑下的可视化表达模式.结果表明,利用WebGL和BIM模型显示技术可以分析着色器语言的构成和使用方法,确保模型信息完整;利用JavaScript编写的OBJ-JS交互程序可以调用WebGL着色器,实现3D网页渲染效果.利用该方法实现的BIM模型在形式定义和几何属性上与OBJ模型可以完整匹配,模型渲染效果真实,从而验证了整个分析方法的有效性和可行性.

基于IFC标准的建筑结构模型的自动生成

当前,在各种商业软件盛行的环境下,设计单位最紧迫的问题是要解决本单位各专业之间的信息交互,而在这些信息交互中,建筑与结构专业的信息交互最为急需。针对这一需要,本文介绍了现今国际上建筑信息模型的数据共享与交换的IFC标准,分析了建筑模型与结构模型信息的组成与特点,研究了通用建筑结构有限元模型的表达方法,建立以IFC标准为基础,通过建筑模型自动生成符合多种结构分析与设计软件的结构模型的基本方法。通过实例验证本研究方法的实用性与可行性,结果表明本方法为各种设计软件间信息的共享与交换提供了一种通用解决方案,为企业内部实现建筑设计集成化提供了技术保障。最后,文章讨论了该研究方向中基于IFC标准的建筑模型的结构构件偏心、节点连接、荷载处理等方面的问题和后续研究方向。

基于IFC标准的三维地质模型扩展研究

岩土工程信息化迫切需要加强大数据集成共享和多专业协同合作,BIM技术在工程建设领域的成功经验给我们以启示,可将BIM技术应用于岩土工程信息化建设,但是当前存在的主要问题是地质模型与BIM模型数据标准不统一。为了解决这个问题,提出了地质模型采用BIM数据标准IFC的思路。采用IFC实体扩展及属性集扩展模式,建立了面向三维地质模型的扩展模型IFC-3DGeoMdl。利用已有的IFC对象类型,派生相应的地质物理实体以及地质空间结构实体,给出地质物理实体的空间表达形式;利用IFC中已有的关系类,定义地质物理实体与空间结构实体的关系;进而,基于IFC中的属性表达方式,实现了地质对象的地层信息与物理力学参数等属性的扩展;最后,给出了创建该模型的具体实现过程,并利用实例验证了该模型的实际应用效果。结果表明,采用该模型,可有效实现岩土工程地质模型与BIM结构模型的集成,从而为深化岩土工程的结构设计、施工等提供有效的地质模型信息。

基于IFC的BIM三维几何建模及模型转换

三维数字技术在建筑工程领域的应用,有效改变了传统的以点、线、面等二维图元组成的工程图纸的信息表达缺陷,是BIM(Building Information Modeling)的重要技术支撑。三维几何模型有多种表达形式,总体上可以分为实体模型、表面模型和线框模型,三者具有不同的应用领域与适用范围。为了满足BIM在建筑工程不同阶段的应用需求,本文基于BIM技术,提出了一种基于AutoCAD图形引擎的BIM三维实体建模以及将其转换为表面模型的方法,并通过实例验证了其可行性。

基于IFC标准的基坑工程围护结构信息模型建模方法研究

为提高基坑工程各参与主体之间信息交流和共享的效率和质量,建立基于IFC标准的基坑围护结构信息模型作为信息交流的基础和核心。首先,研究基于IFC的基坑围护结构信息模型的框架;然后,扩展IFC标准中关于基坑围护结构的描述实体,并基于此建立基坑围护结构建模方法;最后,对建模软件二次开发形成基坑建模插件,并应用于某地铁车站基坑工程中,验证该方法的可行性。基于统一的IFC数据标准建立的基坑围护结构信息模型可以实现基坑围护结构模型建模的自动化,可应用于基坑工程和岩土工程信息化管理。

基于IFC标准的建筑构件点云信息处理方法

为了实现既有建筑结构三维快速建模的过程,提出了一种由原始点云数据采集到形成IFC数据模型的处理流程,为实现网页可视化管理提供基础.原始点云数据经过初步分离、精细切割处理后,利用去噪优化方法有效降低数据大小,优化点云空间位置关系,进而进行高质量点云曲面重构.使用表面重建算法完成中间格式OBJ数据的生成,实现由点到面的转换.接着提出一种面向建筑构件的编码体系,将编码与几何信息一起扩展转换为符合IFC标准的数据格式,进一步进行网页端渲染和信息管理.结果表明,所提出的转换和处理方法可以压缩点云数据模型文件,形成网格表面,实现构件实体化,并最终转换成为IFC标准格式数据模型文件,从而验证了整个分析方法的有效性和可行性.

IFC铁路通信系统分解及数据需求研究

在工业基础类(IFC)铁路标准研究项目背景下,关注铁路通信领域的数据存储标准研究。根据铁路通信工程的实际需求,提出了IFC铁路通信系统分解架构,采用面向对象理念对各铁路通信领域特有构件进行数据需求的定义,实现了铁路通信工程信息模型的基本数据描述。为铁路通信工程全生命周期数据存储、共享与应用提供了技术支撑。研究方法及成果对其它相关领域具有借鉴作用。

基于IFC标准的结构耐久信息模型

结构耐久信息模型是用于建筑结构耐久性分析的信息模型,其包含设计,施工,维护等耐久性相关的信息。本文根据耐久性分析理论,提取耐久性影响因素,在已有的结构、施工信息模型的基础上通过扩充耐久信息建立了结构耐久信息模型,并从耐久信息模型方面扩展了现有的IFC标准,从而完善了IFC标准结构信息模型,也促进了结构耐久性评估软件系统的开发。

基于IFC与gbXML标准的建筑信息模型与绿色建筑分析软件互操作性测试与评估

绿色建筑和建筑节能是建筑行业可持续发展的重要因素,然而建筑信息模型(BIM)软件种类繁多、数据标准各异、软件之间的数据传递经常丢失信息。为解决不同软件之间的"信息孤岛"问题和互操作性问题,分析了基于工业基础类标准(IFC)和gbXML标准的绿色建筑模型的结构框架,选取BIM建模软件ArchiCAD和绿色建筑性能分析软件Ecotec,对基于IFC和gbXML标准的软件之间的互操作性进行了测试和评估,确定了建筑信息模型在交互过程中的问题。针对相关问题本文提出了减少IFC标准中的信息冗余、提高IFC标准领域层对绿色建筑信息的支持、提高资源层对相关信息定义的针对性等建议。

基于IFC标准的城市轨道交通BIM(建筑信息模型)数据有效性检查

城市轨道交通BIM(建筑信息模型)数据的体量不断增长,数据的有效性成为各个阶段协同工作的关键要素之一。以IFC(Industry Foundation Classes)标准为基础,对实现城市轨道交通BIM数据的有效性检查进行分析。基于IFC标准架构对轨道交通BIM数据的完备表达,引入了模板匹配的检查方法,搭建了基于IFC标准的BIM数据有效性检查平台,实现了对城市轨道交通BIM中对象及属性信息的有效性检查。最后,通过实际工程案例测试验证该方法的可行性。

基于IFC标准的建筑构件表达与管理方法研究

工业基础类标准(IFC)是BIM的数据存储标准,定义了建筑项目全生命周期的各种对象与类。采用实例分析的方法,针对基于IFC标准的建筑构件的表达方法作了详细的介绍与描述,并且对基于IFC标准的建筑构件管理方法作了比较完善的分析,将为构建基于IFC标准的构件库奠定基础。

IFC架构及模型构成分析

针对IFC(建设和设备管理行业工业基础类)标准表达建筑信息模型(BIM)的复杂性问题,分析了IFC标准体系构成的主要思想和BIM模型表达过程的核心环节。在研究IFC标准体系的基础上,梳理了各层之间的资源组织情况。利用一个矩形梁实例,从建筑实体对象、材料属性、关系组织和几何表达等方面,对IFC标准表达BIM模型的过程进行了深入分析,通过分析得到了IFC标准描述建筑信息模型的4个关键要素。