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IFC标准扩展的铁路轨道结构BIM模型构建研究

建筑信息模型(BIM)技术对提高铁路行业的工程设计水平具有重要的推进作用。如何在轨道工程设计阶段充分利用BIM技术的信息化建模能力,实现设计信息的数字化传递是BIM技术在轨道设计阶段应用的一个难点。利用工业基础类(IFC)标准将轨道结构工程信息集成在BIM模型中,是克服这一问题的有效途径。针对IFC标准架构领域层实体信息缺失的不足,采用实体扩展和自定义属性集的方式对轨道领域进行扩展和定义,进而构建轨道结构基础数据框架体系,其中实体扩展包括空间结构单元、组合件、构件和零件扩展,自定义属性集则对身份信息、位置信息与技术信息进行拓展。通过扩展关系实体,结合IFC标准表达机制,构建新增轨道实体与属性集表达体系。在此基础上,进一步提出面向轨道结构BIM模型的建模方法。最后,通过一个无砟轨道案例,验证该IFC扩展与建模方法的实用性,对于提高设计阶段轨道结构BIM模型信息的完备性与可传递性具有实际的工程意义。

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。

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BIM数据共享与交换

BIM技术正在全球范围内推动传统建筑行业产生重大变革。对比过去建筑项目采用分散的图纸开展工作的习惯,BIM技术运用面向对象的方法,采用相互关联的建筑对象信息,能够实现建筑工程项目的协同设计、施工和运维管理。由于建筑项目具有多专业多部门的特点,各专业分工不可避免地使用不同的BIM软件。然而,目前不同的BIM软件主要采用自身的内部数据格式,不同的数据格式导致建筑项目BIM应用过程中普遍存在数据交互效率低的问题。鉴于此,该文提出基于IFC标准的BIM数据共享与交换技术路线,并自主研发基于IFC的结构模型服务器IFC-SMS与基于IFC的BIM协同平台SJTUBIM,为解决建筑项目过程中的不可避免的数据交互问题提供一条有效的途径。最后,以上海交大日上江村项目为分析案例,验证该技术路线的可行性。

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。

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的传感器信息存储与应用研究

在建筑的施工和运维管理过程中,存在大量的传感器采集的数据,但是这些数据存于各自的监测系统中,产生"信息孤岛"局面,难以对其进一步的融合分析,使其产生更大的价值。建筑信息模型(BIM)技术支持将传感器数据与工程数据集成管理和应用,但是面向BIM存储的工业基础类国际标准(IFC)对传感器数据的定义和描述仍有缺陷。为此,提出了基于IFC的传感器信息存储方法与应用流程,分析了IFC中与传感器有关的信息描述和关联机制,进而通过自定义属性集的方式扩展了IFC标准,最后以北京槐房再生水厂项目为应用案例验证了IFC扩展内容的有效性。

基于IFC的建筑结构施工图设计信息模型描述

为解决建筑结构设计信息在工程的后续阶段信息重用和共享困难的问题,本文引入国际工业基础类IFC(Industry Foundation Classes)标准研究建筑结构施工图设计信息模型。通过分析钢筋混凝土结构施工图设计BIM(Building Information Model)数据需求,利用IFC的建筑结构信息模型描述方法和模型扩展机制,构建了建筑结构施工图设计的IFC扩展模型,并基于该模型开发了钢筋混凝土结构施工图设计原型系统。系统应用表明,施工图设计模型可自动转化为工程算量模型,进行工程算量统计和分析,实现设计信息的无损交换与充分共享,从而验证了建筑结构施工图IFC扩展模型的可行性。

面向我国绿色建筑评价的IFC适用性分析

绿色建筑评价涉及异构、分散的多专业信息,当前尚无面向我国绿色建筑评价的BIM软件,也未形成支持我国绿色建筑评价的信息模型。因此,通过分析我国绿色建筑评价标准,提取了支持我国绿色建筑评价的有关信息需求,并分析了开放BIM标准IFC对我国绿色建筑评价标准各信息需求的描述和支持能力,对建立和完善面向我国绿色建筑评价的信息模型、编制相关信息交付标准、研发绿色建筑评价BIM软件工具具有借鉴指导意义。

建筑施工IFC数据描述标准的研究

IFC标准是国际协同工作联盟IAI发布的建筑产品数据描述标准,IFC标准提供了建筑产品大部分信息模型的定义和描述。但是,在建筑施工领域IFC标准的模型体系尚不完善,无法完全满足建筑施工IFC数据描述的需求。本文通过对IFC标准的体系结构、数据描述方法、扩展机制和应用流程的系统研究,建立面向建筑施工的IFC数据扩展模型,编制了建筑施工IFC数据描述标准,并通过工程实际应用验证了模型和标准的可行性和适用性,提出了对IFC标准进一步研究和应用的建议。