探讨建筑工程结构设计中的模型自动转化方法
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作者: 梁志标
【摘要】本文阐述了建筑工程结构设计中模型自动转化的必要性及主要实现渠道，对结构设计模型的自动转化流程进行了分析，总结了建筑结构设计中主要模型间的相互转化方法，希望可以为建筑结构设计工作效率及质量的提高提供有价值的参考。
【关键字】结构设计；模型自动转化；实现途径；具体流程
1.前 言
在建筑结构的设计工作中我们要应用到很多计算机辅助设计软件，进而实现建筑工程建模工作，对其进行计算和分析，完成建筑工程施工图的绘制工作。现阶段，我国的工程结构设计工作中存在大量重复建模现象，给建筑工程建设和结构设计工作带来了极大的资料浪费，同时也造成了建设人员任务量的增加，制约了建筑工程设计的工作效率以及设计质量[1]。所以，我们必须要不断研究和开发先进的建筑结构设计技术，而在建筑结构设计过程中，不一样的应用软件之间的模型自动转化技术对整个工程设计和建设工作具有很大的应用价值。我们必须要采取有效措施解决建筑模型间相互转化困难的问题，为建筑结构设计技术人员提供技术支撑，提高结构设计效率和质量。
2.建筑工程结构设计模型自动转化的必要性及实现途径
目前，在建筑工程的结构设计工作中，要想进行各种软件之间的模型数据的有效交换，我们必须要应用到各个软件之间的数据接口。大部分的软件供应商都不会主动公开模型的数据格式，这就造成信息交换无法顺利进行，使建筑结构设计工作存在相当大的困难。面对这种问题，我们要想实现模型数据的顺利交换，就要不断建立和完善建筑工程信息模型，促进信息模型的规范化和统一化，使各种设计软件之间的信息能够进行畅通的交换，促进信息共享率的提高。基于以上理念，我们构建了建筑工程信息模型，该信息模型的构建主要通过使用三维数字技术来实现，对建筑工程项目的全部信息的数据模型进行了有效综合，模型主要内容有物理模型、模型属性，各个模型间的关联和模型管理等数据信息。其中，物理模型通常包括建筑构件的信息、轴网信息、相关节点信息、截面信息和约束数据信息等。属性信息通常包括建筑荷载方面的信息、内力信息、建筑材料信息和建筑设计具体结果等信息。
建筑结构设计的信息模型在完备性、关联性和一致性上十分明显，信息模型的这些特点有利于构建针对建筑结构设计的局部建筑工程数据源，能够对分布式工程数据和异构工程的信息数据进行有效分析，解决它们的一致性问题，促进全局共享的实现，为建筑结构设计工作中的模型自动转化提供科学的解决渠道。
3.建筑结构设计过程中模型自动转化的具体流程
首先，我们要遵循IFC标准进行建筑模型结构设计数据信息的提取，完成对建筑结构设计的模型构建工作，本阶段提取的是建筑工程的结构设计信息，非建筑结构设计信息并不包含在内，无法对建筑工程结构设计的模型进行逆向映射，这是一种单项信息转化过程。其次，以建筑结构分析模型为基础，对数据接口实行导出工作，有效提取建筑结构设计的模型，开展建筑结构设计工作并对该结构进行全面分析。接着，综合考虑建筑结构分析模型的数据导入接口，促进分析结果的统一集成，并将其输入到建筑结构设计的构建模型中，为建筑工程的施工图设计工作提供条件。
4.建筑结构设计中各种模型间的相互转化
4.1建筑设计模型向结构设计模型的转化
现阶段，我国的建筑工程在结构设计工作上通常还是依靠二维图纸来开展的。负责建筑工程结构设计的工作人员依然按照建筑设计图纸实行相应的建筑结构布置，进行内力分析并绘制建筑工程结构图纸等。在这样的工作中，相关人员通常通过对图元进行识别来实现对建筑工程轴网及主要墙柱构件的定位工作，这就使建筑结构设计过程中出现了大量的重复建模现象。目前国际上通用的针对建筑工程实行数据信息描述的标准是IFC标准，IFC标准可以在建筑工程的设计环节中对建筑几何模型的相关信息进行相对完善的描述。目前，大部分在使用的建筑工程设计软件都能够将建筑工程设计模型的文件格式导出为符合IFC标准的文件[2]。IFC标准全面描述了建筑工程结构设计的总体模型，十分有利于建筑结构设计模型自动生成的实现。根据此标准生成的建筑结构设计模型大部分都是几何模型，要想对建筑结构的构件进行有效地整体转化工作，我们就必须要提高建筑工程结构设计模型识别工作的准确性。在IFC标准下，建筑结构设计模型在识别上具有较明显的优势，识别的准确性相对较高，同时，建筑工程构件之间的关联性相对较强，可以促进模型转化工作的有效进行，提高结构设计模型转化的准确性。建筑工程的墙体和建筑结构设计模型之间存在相互映射的关系。建筑墙体不单单包括结构层在内，还包括建筑结构层两侧的保温层和装饰层。此外，建筑墙体还包含门窗等非结构建筑构件在内。假如建筑墙体的结构模型单单包括单一结构层的混凝土构件，那么建筑工程墙体的门窗构件就会转换成建筑墙体的洞口。
4.2结构设计模型向分析模型的转化
对建筑结构进行分析是我们开展结构设计工作的重要步骤，在分析建筑工程的结构时，我们要利用建筑工程分析模型的转换接口，促进建筑工程结构设计分析模型得以自动生成，同时实现对建筑工程结构设计具体结果的回传。由于国际上采用的结构有限元分析软件的格式大部分都是公开数据模型，要想实现结构分析模型的自动生成和建筑结构分析结果的回传还是比较容易的。然而，公开数据模型的转换工作都是局限于对各种有限元分析软件之间的几何模型进行相互转换。本文的主要研究对象是ETABS软件，研究和分析建筑结构设计模型向ETABS转化的具体过程，同时把ETABS软件的建筑结构设计结果通过Access数据库的信息文件构建原建筑结构的设计模型。要想实现工程文件结构设计模型和结构分析模型之间的相互转化，我们首先要利用ETABS导出接口，将建筑结构的具体构建信息输入到ETABS模型文件中。其次，把ETABS模型文件传输到ETABS软件中，进而实现对模型定义的有效补充，对此相关约束条件进行定义，并全面分析建筑结构，对其进行科学合理地设计。接着，利用ETABS软件中的数据库接口，实现对建筑构件配筋信息和相应建筑构件之间的关联处理，进而构建较为完整的建筑结构施工图设计模型，为建筑结构施工图设计工作、工程算量统计工作和分析工作提供条件[3]。
4.3施工图设计模型向工程算量模型的转化
建筑工程施工图设计完成之后的建筑结构施工图设计模型包含了工程算量模型的全部信息，该数据源具有明显的直接性特点。本文选择使用在我国得到广泛应用的广联达钢筋抽样软件，采用XML映射模型方式实现建筑结构施工图设计模型向工程算量模型的有效转化。
5.结束语
要想有效解决我国建筑结构设计过程中的重复建模问题，减少结构设计工作中的资源浪费，提高结构设计效率及质量，我们必须要重视建筑结构设计中的模型自动转化，了解模型自动转化的具体方法和流程，掌握不同结构设计模型之间的相互转化过程，促进建筑工程结构设计及建设工作的顺利开展，提高建筑整体质量，并促进建筑建设企业经济效益的最大化。
参考文献
[1]侯艳斌.建筑结构设计方法简述[J].科技信息，2012 ，11（04）：102-103.
[2]郑克勤.关于高层建筑结构设计探讨[J].中华民居，2011，5（11）：54-55.
[3]宋可加.高层建筑结构设计中关键技术问题分析与研究[J].科技传播，2010，14（06）：87-88.
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