基于IFC標準的結(jié)構(gòu)分析模型構(gòu)件偏心問題研究

韓文洋，鄧雪原

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基于IFC標準的結(jié)構(gòu)分析模型構(gòu)件偏心問題研究

韓文洋，鄧雪原

(上海交通大學土木工程系，上海 200240)

數(shù)據(jù)標準是解決信息共享與交換問題的基礎。IFC作為buildingSMART聯(lián)盟發(fā)布的建筑信息模型數(shù)據(jù)交換的國際標準，用來實現(xiàn)建筑全生命周期中不同專業(yè)、不同階段各軟件之間的協(xié)同工作。目前在工程建設行業(yè)多專業(yè)的配合過程中，建筑與結(jié)構(gòu)專業(yè)的信息交互最為迫切。在結(jié)構(gòu)專業(yè)領域，構(gòu)件偏心問題對結(jié)構(gòu)模型的分析有著重要影響?；诮ㄖ畔⒛Ｐ蛿?shù)據(jù)共享與交換的IFC標準，針對結(jié)構(gòu)分析軟件之間的模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題，通過以SGF結(jié)構(gòu)通用文件格式為基礎的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換平臺，提取偏心構(gòu)件的數(shù)據(jù)表達并設計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換算法，運用C++編程語言，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件偏心數(shù)據(jù)的IFC表達。

IFC標準；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；構(gòu)件偏心; 建筑信息模型

建筑工程項目參與者涉及眾多專業(yè)，生命周期長達幾十年、上百年，其中建筑信息交換與共享是工程項目的主要活動之一。以往信息的交換與共享大多由人工完成，但是采用重新錄入來實現(xiàn)不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換，會造成效率和質(zhì)量的普遍降低。不同專業(yè)的軟件若要集成在一起實現(xiàn)流暢并有效的工作流，互操作是一種途徑[1]。建筑信息模型(building information modeling，BIM)技術作為一種新的理念和技術正受到業(yè)內(nèi)的普遍關注，為上述問題提供了有效地解決途徑。

結(jié)構(gòu)分析模型作為BIM的組成部分，其應用程度對建筑工程領域信息共享的實現(xiàn)有著重要的影響。當下，結(jié)構(gòu)分析模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換在整個BIM集成鏈中是相對脫節(jié)的一環(huán)。BIM軟件與結(jié)構(gòu)設計軟件間多以中間文件和公共轉(zhuǎn)換標準IFC (industrial foundation classes)實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。在不同軟件間進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時，由于各大軟件商都使用自己的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與其顯示平臺進行對接，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并未按照IFC標準表達，構(gòu)件不可避免地出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤和丟失[2]。

目前，國內(nèi)外研究學者從多個方面對結(jié)構(gòu)分析模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換進行研究。WEISE等[3]最先在結(jié)構(gòu)模型方面提出IFC結(jié)構(gòu)模型的概念，并介紹IFC標準與結(jié)構(gòu)模型表達相關的對象類與關系類。鄧雪原等[4-5]提出基于XML的結(jié)構(gòu)通用格式數(shù)據(jù)文件(structural general format，SGF)，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)分析模型的提取與相互轉(zhuǎn)換。文獻[6]開發(fā)IFC與PKPM工程設計軟件模型的轉(zhuǎn)換平臺，但未實現(xiàn)兩種模型文件的轉(zhuǎn)換。王勇等[7]提出基于建筑結(jié)構(gòu)設計信息模型的自動轉(zhuǎn)化方法并開發(fā)相應軟件系統(tǒng)，其中對復雜構(gòu)件的轉(zhuǎn)換識別率有待提升。王軒等[8]利用CAD二次開發(fā)技術實現(xiàn)從IFC結(jié)構(gòu)模型到軟件結(jié)構(gòu)分析模型的轉(zhuǎn)換，由于不同結(jié)構(gòu)分析軟件對構(gòu)件信息定義的差異性，軟件轉(zhuǎn)換平臺應用還存在一定的限制條件。宋杰等[9]實現(xiàn)Revit模型到ANSYS分析模型的直接轉(zhuǎn)換，但該研究依賴于Revit及RevitAPI技術，轉(zhuǎn)換程序的可擴展性不足。張曉洋和胡振中[10]指出，目前建筑結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換多為針對IFC的標準研究，缺乏較為完善的轉(zhuǎn)換機制，難以保證轉(zhuǎn)換過程中的準確性，對于復雜構(gòu)件的轉(zhuǎn)化也存在難題。

綜上，當前結(jié)構(gòu)分析模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，多針對點對點的單向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模式、轉(zhuǎn)換機制的準確性和可擴展性有待改進，尤其是對構(gòu)件偏心的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換缺少研究和系統(tǒng)的解決方案。在結(jié)構(gòu)分析模型轉(zhuǎn)換過程中，由于各專業(yè)軟件對結(jié)構(gòu)偏心數(shù)據(jù)的表達方式不同，往往導致轉(zhuǎn)換過程中結(jié)構(gòu)偏心數(shù)據(jù)的偏差，如丟失或失真。此外，在已具備結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能的平臺中，如盈建科、3d3s等在結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換的過程中往往不包含偏心數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。研究表明結(jié)構(gòu)偏心會對構(gòu)件內(nèi)力和位移產(chǎn)生不利影響[11]，同時也不利于多專業(yè)模型綜合及精準的二維圖紙自動生成[12-13]，因此，研究結(jié)構(gòu)分析模型的偏心數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換具有非常重要的實際意義。針對構(gòu)件偏心這一特殊情況，鄒帥等[14]實現(xiàn)主流結(jié)構(gòu)分析軟件(如SAP2000、ETABS、MIDAS等)數(shù)據(jù)文件與通用結(jié)構(gòu)分析模型SGF的轉(zhuǎn)換。IFC能夠滿足結(jié)構(gòu)模型在不同專業(yè)軟件之間共享和交換，而在實際應用中，偏心數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到IFC文件中仍需進行系統(tǒng)的完善和解決。因此，本文進一步研究偏心數(shù)據(jù)從SGF數(shù)據(jù)格式文件到IFC數(shù)據(jù)標準的轉(zhuǎn)換，擴展前期的結(jié)構(gòu)通用模型轉(zhuǎn)換算法，實現(xiàn)偏心數(shù)據(jù)從通用結(jié)構(gòu)分析模型SGF到IFC結(jié)構(gòu)模型的轉(zhuǎn)換。

1 偏心構(gòu)件在IFC標準及SGF結(jié)構(gòu)通用格式中的表達

1.1 結(jié)構(gòu)通用分析模型SGF基本框架

由于IFC標準的版本問題和表達的差異性，在多種商用結(jié)構(gòu)分析軟件中直接利用其數(shù)據(jù)文件集成存在一定的困難。為了實現(xiàn)多種商業(yè)結(jié)構(gòu)分析軟件的高效數(shù)據(jù)集成，自主建立結(jié)構(gòu)分析領域的數(shù)據(jù)交換核心框架是必要的。結(jié)構(gòu)通用分析模型SGF，通過提煉具有代表性結(jié)構(gòu)有限元分析軟件共性的數(shù)據(jù)部分，并遵循ISO 10303-104/107模型的基本語義規(guī)則，實現(xiàn)其與多種結(jié)構(gòu)分析模型雙向的數(shù)據(jù)交換。

SGF基本數(shù)據(jù)框架主要由建模信息、荷載信息和分析結(jié)果3大類構(gòu)成。數(shù)據(jù)框架建模及荷載部分主要包含結(jié)構(gòu)總體信息(General)、節(jié)點信息(Joint)、線單元信息(Frame)、面單元信息(Area)、荷載信息(Load)，是各種結(jié)構(gòu)分析模型最具有普遍意義和共性的數(shù)據(jù)內(nèi)容。有關SGF的詳細介紹可參閱文獻[4]。

1.2 基于SGF結(jié)構(gòu)通用格式數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件偏心表達

對于SGF數(shù)據(jù)模型偏心數(shù)據(jù)的表達，偏心信息存在于線單元Frame和面單元Area模塊中。在線單元Frame模塊中，屬性JointIID和JointJID分別為單元、端點的編號，屬性FrameOffsetID為所引用的偏心實體的編號。在節(jié)點Joint模塊中存儲著單元節(jié)點實體。節(jié)點實體中屬性ID為節(jié)點標識號；屬性X、Y、Z分別代表節(jié)點的絕對坐標。SGF模型中結(jié)構(gòu)單元偏心量的信息對應在FrameOffset實體中。在保持FrameOffset偏心實體數(shù)據(jù)格式不變的情形下，F(xiàn)rameOffset實體存儲結(jié)構(gòu)單元兩端點在相對參考坐標系下的偏移量為Δ1、Δ1、Δ1和Δ2、Δ2、Δ2。偏心量如圖1所示，偏移前結(jié)構(gòu)單元兩端點分別用、表示，節(jié)點在世界坐標系的坐標為(i,y,z)，為(x,y,z)；偏移后結(jié)構(gòu)單元兩端點分別為′、′。

圖1 SGF模型文件中偏心量說明

1.3 基于IFC標準的結(jié)構(gòu)構(gòu)件偏心表達

IFC模型中的空間結(jié)構(gòu)通過關系實體IfcRelAggregates將項目、場地、建筑物、樓層、結(jié)構(gòu)構(gòu)件對象進行關聯(lián)[15]。在IFC文件中，構(gòu)件的定位一般采用局部坐標表達方法[16]。IfcLocalPlacement是IFC標準中默認的表達坐標信息的實體，其屬性PlacementRelto表示參考的上一級坐標系；屬性RelativePlacement表示當前坐標系在上一級坐標系的相對位置信息：當前坐標系原點在參考坐標系的三維坐標中，分別用當前坐標系的軸和軸單位向量表達。通過嵌套多個IfcLocalPlacement實體，構(gòu)件的位置信息最終定位至建筑的全局坐標系下。如圖2所示，依次顯示相互嵌套的局部坐標系，其中，1為項目全局坐標系；2為建筑相對坐標系；3為樓層相對坐標系；4為構(gòu)件相對坐標系。

在IFC標準中，構(gòu)件的幾何表達方法具有多種形式，本項目構(gòu)件形體的幾何描述主要以拉伸實體表達。拉伸截面的類型有簡單規(guī)則形狀、不規(guī)則閉合形狀、復雜的多段閉合形狀等。IFC模型采用IfcProductDefinitionShape實體定義構(gòu)件的形體信息。以基本的拉伸實體表達為例，IfcExtrudedAreaSolid實體定義了拉伸實體的4個屬性：SweptArea、Position、ExtrudedDirection、Depth。SweptArea包含拉伸截面信息；Position表示拉伸截面所在相對坐標系；ExtrudedDirection為截面的拉伸方向；Depth為拉伸實體的長度，可以通過SGF模型中構(gòu)件所關聯(lián)的節(jié)點信息得出構(gòu)件長度并與之映射，如圖3所示。

圖2 IFC標準中空間坐標系示意

圖3 IfcExtrudedAreaSolid實體表達示意圖

綜上，IFC標準在構(gòu)件偏心信息方面對空間坐標系的定義及構(gòu)件形體的表達為：①構(gòu)件起始節(jié)點的定位信息：構(gòu)件節(jié)點發(fā)生偏移時，通過重新定義構(gòu)件相對參考坐標系完善構(gòu)件偏心的表達；②構(gòu)件截面所在局部坐標系：通過設置IfcExtrudedAreaSolid實體Position屬性引用的三維坐標系，確定構(gòu)件截面形心位置及截面拉伸方向的參考坐標系。

2 從SGF模型到IFC模型偏心數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化算法

從SGF結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)中提取與偏心相關的參數(shù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)映射公式，并在IFC模型中重新建立構(gòu)件的相對參考坐標系和設定構(gòu)件截面相對坐標系。根據(jù)最終的轉(zhuǎn)換結(jié)果，將相應的坐標系原點、坐標軸、軸映射到相應IFC實體中，其中坐標原點對應于IfcCartesianPoint實體，坐標軸對應于IfcDirection實體。

2.1 偏心數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的公式推導

在構(gòu)件不包含偏心數(shù)據(jù)的情形下，研究團隊前期根據(jù)參考文獻[17]已經(jīng)實現(xiàn)建筑、樓層、構(gòu)件相對參考坐標系的建立。設世界坐標系為O-XYZ(簡稱O)，此時未發(fā)生偏移的構(gòu)件相對參考坐標系為O-XYZ(簡稱O)，經(jīng)過偏心數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的構(gòu)件相對參考坐標系為O-XYZ(簡稱O)。因此問題轉(zhuǎn)換為：已知構(gòu)件原相對坐標系O，根據(jù)偏心數(shù)據(jù)求出轉(zhuǎn)換后的構(gòu)件相對坐標系O。相對于坐標系O，坐標系O的原點存在3個平移參數(shù)Δ、Δ、Δ，3個坐標軸分別有旋轉(zhuǎn)參數(shù)、、，如圖4所示。

圖4 坐標系轉(zhuǎn)換圖示

偏移后坐標系O的軸的方向向量可表示為(Δx–Δx,Δy–Δy,Δz–Δz)。原坐標系O通過繞軸、軸、軸旋轉(zhuǎn)角度，得到坐標系O，旋轉(zhuǎn)矩陣分別為，則最終的旋轉(zhuǎn)矩陣[18]。

由于構(gòu)件偏心一般不考慮繞截面的旋轉(zhuǎn)，因此繞軸旋轉(zhuǎn)角度默認為0。并依次求解繞軸和軸旋轉(zhuǎn)角度和。

將OX軸繞軸旋轉(zhuǎn)使之與OX軸在平面上正向投影重合，其旋轉(zhuǎn)的角度等于坐標軸OX在平面上的投影與OX軸正向的夾角；將OX軸再繞軸旋轉(zhuǎn)使之與OX軸在平面上正向投影重合，其旋轉(zhuǎn)的角度等于坐標軸OX在平面上的投影與OX軸正向的夾角。如圖5所示，可知

通過映射偏心數(shù)據(jù)構(gòu)件新的局部參考坐標系，即

圖5 旋轉(zhuǎn)角的求解圖示

2.2 偏心數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的優(yōu)勢分析

各種結(jié)構(gòu)分析模型均有各自的數(shù)據(jù)模型，有關偏心數(shù)據(jù)的表達通常是異構(gòu)的。通過對SAP2000、ETABS、MIDAS等常用結(jié)構(gòu)分析軟件的偏心設置以及相應數(shù)據(jù)文件解析，偏心信息不僅僅包含構(gòu)件偏移量信息，還與軟件中一些其他規(guī)則定義及設置有關聯(lián)，如軟件的單元坐標確定構(gòu)件的偏心方向，構(gòu)件在全局坐標系下的放置位置確定構(gòu)件單元坐標與全局坐標的關系等[14]。針對各結(jié)構(gòu)分析軟件對偏心信息表達的差異性，建立通用結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分析模型SGF的一般表達，以基于IFC的偏心轉(zhuǎn)換機制的SGF連接，將統(tǒng)一的信息模型作為核心，便于對偏心數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換進行集成化設計。該偏心轉(zhuǎn)換算法，改變傳統(tǒng)點對點單向傳遞模式，針對偏心信息可進一步擴展前期開發(fā)的轉(zhuǎn)換平臺，在實現(xiàn)IFC與SGF模型之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換同時，實現(xiàn)SGF模型與多種結(jié)構(gòu)分析模型的數(shù)據(jù)接口。此外，從統(tǒng)一數(shù)據(jù)源SGF提取偏心信息，保證其傳遞的準確性和便捷性；在多結(jié)構(gòu)分析模型轉(zhuǎn)換中，通過研發(fā)相應的數(shù)據(jù)接口完成高質(zhì)、高效的轉(zhuǎn)換，且具有良好的可擴展性和可移植性。

3 實例驗證

根據(jù)前文推導的偏心轉(zhuǎn)換方法，利用上海交通大學BIM研究中心開發(fā)的結(jié)構(gòu)通用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換平臺，進一步完善了偏心數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，實現(xiàn)了構(gòu)件偏心數(shù)據(jù)的映射。平臺在Visual C ++ 環(huán)境下創(chuàng)建是與IFCC++類相一致，對外提供IFC數(shù)據(jù)文件的生成與輸出，與此同時擴展SGF數(shù)據(jù)模塊中讀取盈建科ydb數(shù)據(jù)文件的接口，最終在轉(zhuǎn)換模塊中完善SGFtoIFC類，實現(xiàn)偏心數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換算法并完成偏心映射的功能。

3.1 典型的偏心結(jié)構(gòu)模型設計

在對多種偏心結(jié)構(gòu)模型進行了測試的基礎上，本節(jié)使用盈建科軟件(YJK)創(chuàng)建的帶有典型偏心情況的實際項目結(jié)構(gòu)模型進行案例驗證說明。模型為一個三層框架結(jié)構(gòu)，包含邊梁與柱或墻邊緣對齊而產(chǎn)生的偏移、以及特殊情況下梁節(jié)點兩端各自發(fā)生的偏移等。以模型所在的標準層為3、編號為41、全局ID為2260的偏心梁為例，展示偏心數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換過程。圖6的放大圖框中顯示全局ID為2260的偏心梁。偏心梁相對于底部柱沿軸線向外側(cè)偏移200 mm；相對于樓層標高偏心梁一端節(jié)點向下偏移100 mm，另一端節(jié)點向下偏移300 mm，如圖7所示。

圖6 轉(zhuǎn)換前結(jié)構(gòu)模型在YJK顯示

圖7 偏心梁的偏心量圖示

當前不同結(jié)構(gòu)分析軟件進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時，偏心構(gòu)件信息會存在一定程度的丟失。以YJK結(jié)構(gòu)分析軟件到SAP2000結(jié)構(gòu)分析軟件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為例。如圖8所示，盈建科全局ID為2260的偏心梁轉(zhuǎn)換之后在SAP2000結(jié)構(gòu)分析軟件中顯示，構(gòu)件兩端的偏心信息丟失。與圖14(b)正確轉(zhuǎn)換后的偏心梁進行對比，兩端點在方向上的偏移量分別為+300mm、+300mm，而兩端點在方向上正確的偏移量應該分別為–100mm、–300mm。

圖8 梁的偏心信息在SAP2000中發(fā)生丟失

3.2 帶有偏心構(gòu)件的結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換過程

通過自主開發(fā)的結(jié)構(gòu)通用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換平臺，讀取由盈建科導出的ydb文件，提取全局ID為2260偏心梁的節(jié)點、截面形狀、偏心量等信息，并保存在基于SGF數(shù)據(jù)格式的文件中。此提取信息在圖9中由框線標出，名稱為‘Frame167’，節(jié)點編號JointIID為‘182’，節(jié)點編號JointJID為‘183’，引用的偏心量編號FrameOffsetID為‘2260’。在Joint模塊中可得節(jié)點坐標(19324，–1204.48，10200)，節(jié)點坐標(25324，–1204.48，10200)，如圖10所示。在SGF數(shù)據(jù)模型的FrameOffest模塊中儲存全局ID為2260偏心梁所引用的偏心信息，如圖11所示。在局部坐標系下，構(gòu)件兩節(jié)點偏心數(shù)據(jù)如下：。

圖9 偏心梁在SGF數(shù)據(jù)格式中的描述

圖10 偏心梁節(jié)點坐標在SGF數(shù)據(jù)格式中的描述

圖11 偏心信息在SGF數(shù)據(jù)格式中的描述

從盈建科中間格式文件提取偏心梁的相關信息之后，在結(jié)構(gòu)通用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換平臺的SGFtoIFC模塊中，傳遞偏心數(shù)據(jù)，重新建立此全局ID為2260偏心梁的相對參考坐標系和設定其截面所在相對坐標系，最終轉(zhuǎn)化為基于IFC標準的數(shù)據(jù)模型文件。具體過程如：

(2) 計算旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣。由式(3)求得旋轉(zhuǎn)參數(shù)sin= –0.03331483、cos=0.9994491、sin= 0、cos=1。由于繞軸方向未發(fā)生旋轉(zhuǎn)所以sin=0、cos=1。根據(jù)式(2)求得旋轉(zhuǎn)矩陣，式(1)求得平移矩陣。

(a) 未實現(xiàn)偏心轉(zhuǎn)換

(b)實現(xiàn)偏心轉(zhuǎn)換

圖12 偏心梁基于IFC數(shù)據(jù)格式的文件描述

3.3 轉(zhuǎn)換之后模型幾何情況以及一致性的對比

為了對比分析轉(zhuǎn)換情況，將輸出轉(zhuǎn)換的IFC文件在由上海交通大學BIM研究中心自主研發(fā)的NMBIM2.0平臺上顯示。經(jīng)過轉(zhuǎn)換前后的對比，全局ID為2260偏心梁的偏心信息得到準確轉(zhuǎn)換，如圖13、14所示。

圖13 轉(zhuǎn)換后結(jié)構(gòu)模型在NMBIM中的顯示

圖14 偏心梁轉(zhuǎn)換后的詳圖

盈建科的數(shù)據(jù)中每個對象，包括墻體、梁、柱、板等構(gòu)件，都是建立在關系數(shù)據(jù)庫模型之上的，對象的所有信息均具有相應的外鍵ID號。在進行偏心數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時，根據(jù)每個記錄的外鍵值提取對象的信息，所以盈建科中的偏心數(shù)據(jù)信息能與IFC數(shù)據(jù)信息一一對應，不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)的丟失。為了更好地驗證數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的一致性，統(tǒng)計盈建科原模型偏心構(gòu)件的數(shù)量，并與轉(zhuǎn)換后的IFC文件模型進行對比。針對不同截面構(gòu)件，表1對偏心構(gòu)件轉(zhuǎn)換進行了統(tǒng)計，經(jīng)過前后轉(zhuǎn)換數(shù)目的對比，證明本研究對偏心構(gòu)件進行了準確的轉(zhuǎn)換。

表1 偏心構(gòu)件轉(zhuǎn)換統(tǒng)計

4 結(jié)論與展望

本文針對結(jié)構(gòu)模型中偏心構(gòu)件，研究基于IFC標準的偏心數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。通過分析構(gòu)件偏心數(shù)據(jù)在IFC標準、中間通用格式文件SGF中的表達方式，推導不同坐標系的坐標轉(zhuǎn)換，基于C++實現(xiàn)的IFC標準類，依次建立層層嵌套的坐標系，使偏心信息在IFC標準中正確表達。主要結(jié)論與展望如下：

(1) 基于IFC數(shù)據(jù)標準，在原有的通用結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換平臺上，對本團隊的前期工作做了進一步的擴展。運用Sqlite和Visual C++等開發(fā)工具，對盈建科軟件的結(jié)構(gòu)分析模型進行IFC結(jié)構(gòu)模型的轉(zhuǎn)換，其中改進了原有的SGF以及SGFtoIFC模塊，有效完成對結(jié)構(gòu)偏心信息的提取和處理，建立了盈建科與IFC數(shù)據(jù)標準共享的接口，在一定程度上減少重新建模所需的工作量。

(2) 本文提出的偏心數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換算法，依托于結(jié)構(gòu)通用數(shù)據(jù)格式SGF，能夠在其他結(jié)構(gòu)分析軟件中應用，可實現(xiàn)基于IFC標準的偏心數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

(3) IFC標準是目前BIM領域公認的數(shù)據(jù)交換標準。后續(xù)將進一步完善異形復雜構(gòu)件信息、荷載信息、分析結(jié)構(gòu)模型信息等的轉(zhuǎn)換研究，實現(xiàn)基于IFC標準自動從三維建模軟件中提取更加豐富的結(jié)構(gòu)分析模型。

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On the Structural Analysis Model with Eccentric Members Based on Industry Foundation Classes Standard

HAN Wenyang, DENG Xueyuan

(Department of Civil Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China)

Data standards are the basis for resolving information sharing and exchange issues. As the international data standard for the data exchange in building information modeling, industrial foundation classes (IFC), released by buildingSMART alliance, is designed to coordinate work of different disciplines and software at different stages throughout the lifecycle of buildings. At present, the information exchange between architectural and structural domains is the most urgent issue in the process of multi-specialty cooperation in AEC/FM (architecture, engineering, construction & facility management) industry. In the structural domain, the issue of eccentric members exerts a considerable influence on the analysis of structural models. With regards to the data conversion of different structural analysis software, this paper extracts the data representation of eccentric members, and designs a conversion algorithm for eccentric structural model through a data conversion platform based on the structural general format (SGF), which is used for data interoperability among various commercial structural software. Moreover, C++ is employed in the research to achieve the transformation for the eccentric members of structure models using IFC format.

industrial foundation classes standard; data conversion; eccentric members; building information modeling

TU 17

10.11996/JG.j.2095-302X.2018040757

A

2095-302X(2018)04-0757-08

2017-11-06；

2017-12-09

“十三五”國家重點研發(fā)計劃子課題(2016YFC0702001-04)

韓文洋(1993-)，男，河南漯河人，碩士研究生。主要研究方向為基于IFC標準的結(jié)構(gòu)分析模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。E-mail：15273116214@163.com

鄧雪原(1973-)，男，湖北荊門人，副教授，博士。主要研究方向為建筑CAD協(xié)同設計與集成、基于BIM技術的建筑協(xié)同平臺。E-mail：dengxy@sjtu.edu.cn