基于BIM+CV的现浇混凝土建筑结构构件定位

建筑结构构件定位是自动化进度追踪的关键.现有研究的监控对象均为简单的施工现场,而今建筑的形式越来越复杂且以现浇混凝土结构为主.为了追踪这类建筑的施工进度,基于建筑信息建模(BIM)和计算机视觉(CV)技术,提出了一种从俯视视角对现浇混凝土建筑结构构件定位的方法.首先使用目标检测技术从施工现场俯视图中识别处于施工状态的建...     

基于计算机视觉与 BIM 的裂缝可视化管理方法

对结构表面裂缝进行持续检监测与管理对保障结构安全具有重要意义。为实现结构裂缝自动识别与管理,提出了一种基于计算机视觉与建筑信息模型(BIM)的裂缝识别、矢量化处理与可视化管理方法。首先基于深度学习的图像识别方法,从相机拍摄的结构表面图像中提取出裂缝形态的栅格图像;其次,提出了一种裂缝形态栅格图像的自动矢量化方法,获取裂缝形态关键点坐标;最终,使用 Dynamo 程序实现裂缝 BIM模型的自动建模与可视化。该方法可以获取裂缝的拓扑形态信息,并显著降低裂缝信息的存储数据量与可视化难度。通过开展 BIM 构件的碰撞分析,还可准确识别裂缝属于结构中的哪个构件,将裂缝所属的构件编号信息与裂缝宽度信息作为裂缝图元参数写入 BIM 模型,实现裂缝矢量化与裂缝 BIM 模型自动化建模与管理,为大范围、大批量的裂缝自动化检监测与管理提供参考。     

CCA技术的研究及其在地球动力学中的应用

大规模科学应用建模和模拟的特殊需求及其复杂性为科学家的研究带来了巨大的挑战。现今被广泛应用的组件技术不能应对这些问题。美国新近提出了一种适用于大规模科学领域的组件规范——CCA（Common Component Architecture）,它将基于组件的软件开发方法引入到大规模科学领域中,能够很好地满足其特殊需求,解决建模和模拟过程中的复杂性。首先对CCA规范做了简要介绍,然后对基于CCA的框架进行深入分析,并通过实验证实了CCA的可行性。最后将CCA技术引入到地球动力学的研究中,更好地实现地球动力学模拟。     

基于层次分析法的BIM 内容库网站评价研究

随着计算机信息技术在建筑行业的应用不断普及,建筑信息模型(BIM)已经成为建 筑行业先进且实用的技术,在工程建设领域发挥着重要的作用。BIM 内容库是用来对建筑信息 模型中的构件进行存储和管理的数据系统,是为构建工程设施的BIM 模型提供最底层的构件资 源支撑。国内外现有的BIM 内容库普遍存在构件组织混乱、资源利用率低下的问题,学术界对 BIM 内容库的组织和利用的相关研究也很匮乏。通过对BIM 内容库相关网站进行了调查,运用 层次分析法对BIM 内容库网站进行评价研究,建立BIM 内容库网站的评价标准,寻找出最优 的BIM 内容库组织结构,为BIM 内容库网站建设提供理论基础和应用指导。     

自适应分块的BIM墙体轮廓提取及三维重建研究

建筑信息模型(building information modeling,BIM)技术的发展被视为建筑行业的第二次革命,BIM应用的第一步就是搭建3D建筑信息模型。然而手工搭建BIM模型的效率低下,因此结合Auto CAD及Revit二次开发技术,实现基于建筑平面图的三维快速重建功能。在重建过程中,首先对建筑平面图中的数据进行提取,对重要建筑构件识别进行研究,即对直线墙体、门窗进行识别。在此基础上,利用数据分块思想,提出了自适应分块的墙体轮廓提取算法,解决了墙线段断开的情况,有效地提取到墙体的轮廓及其中的坐标点,从而实现了墙体、门窗的三维重建,提高了BIM建模效率。     

面向虚拟施工的BIM 模型组织与优化

建筑信息模型(BIM)技术的拓展应用给建筑业的发展带来了新的动力。虚拟施工 (VC)技术作为BIM 技术在施工阶段的延伸,能够更好地对施工过程进行模拟与优化,提前检测 施工过程中可能存在的问题,从而减少返工、提高施工效率。但是,大量的数据处理工作降低 了施工模拟的效率。本研究为了提高VC 过程中动态模拟、分析和渲染的效率,通过构建多层 次建模规则,首先定义了设计各专业、施工工人和机械在不同阶段相应发展程度(LOD)的BIM 模型,然后结合场景管理的理念对虚拟施工场地进行合理地划分与组织,并在不同规模的场景 中调用不同详细程度的BIM 模型加以渲染,以实现不同规模场景中施工过程的高效动态模拟与 分析。本研究期望,可为虚拟施工的有效实施提供一定参考。     

基于特征描述及纹理的桥梁三维建模方法研究

该文针对桥梁的具体特点，对桥梁建模的常用方法进行了分析和研究，并在此基础上提出了一种基于特征描述及纹理技术的桥梁建模方法。对桥梁使用特征描述法进行描述，首先将其用各种不同的参数来进行预定义，然后根据这些特征参数分别对组成桥梁的各部分构件进行建模，最后再根据桥梁的位置参数及数量参数将各构件组合起来，完成建模过程。应用纹理映射技术来对桥梁构件中建模过程长且对虚拟仿真效果影响较小的构件进行建模。文中着重介绍了应用透明纹理技术对斜拉索桥的拉索部分的表达方法。该文提出的建模方法简化了桥梁的建模过程，加快了桥梁建模的速度，且其最终的实现效果可满足虚拟漫游场景仿真的要求。     

基于BIM 的建筑工程制图教学体系构建

随着建筑信息模型(BIM)时代的到来,以三维建模为载体的设计与绘图对传统制图 教育产生了较大影响。基于BIM 建模探讨了建筑工程制图教学新体系构建,突破单一的平面化 的绘图思维,在虚拟空间中进行仿真模型搭建,还原设计意图,将工程图的学习与实践和建模 过程统一,增强学生空间思维能力,体味设计、创造、创新的乐趣。     

面向 Web 的建筑三维模型可视化方法研究

针对当前工业基础类(IFC)标准文件与 WebGL 框架集成方案存在模型语义完整性差及数据互操 性弱等问题,提出一套建筑信息模型(BIM)数据网络可视化实施方案。该方案以 IFC 标准文件作为输入数据源, 首先对 BIM 模型进行重构,并提出基于 IFC 结构树的构件实例层次拆分策略将原始 IFC 文件实施数模分离; 然后,将重构后的 IFC 模型文件向 glTF 格式文件进行转换,并在转换过程中完成几何空间和语义属性的双重 关系映射;最后,提出基于层次包围体(BVH)结构的 BS-AB 场景构件可视性检测算法对建筑构件进行可见性剔 除。实验结果表明：该方法能够显著减少 BIM 模型数据冗余,且高效完成了对复杂 BIM 场景不可见构件的剔 除工作,降低了渲染管线的开销,为基于 IFC 标准与 WebGL 框架集成方案的 BIM 模型数据网络可视化提供了 一种可行的参考方案。     

中国古建筑的L系统建模新方法

中国古建筑的数字化保护问题日益成为计算机和建筑学科的研究重点,但其结构巧妙、类型丰富,且建模工程耗时等,给研究工作带来很多挑战。针对上述问题,提出了一种快速的数字建模方法,通过深入分析并抽取建筑特征,建立了古建筑L系统构件模型库及构件特征库,利用虚拟装配过程控制创建真实、精确的虚拟古建筑3D模型。结果表明,这种方法具有建模精确、生成快速等优点,可对中国古代建筑遗产进行有效的数字保护。     

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。     

基于投影的施工图像与BIM模型配准叠加方法

为了将计划式建筑信息模型(BIM)中的施工过程模拟与施工现场状态相结合,以直观比较建筑结 构施工阶段实际施工进度与计划进度之间的偏差,提出了基于投影模型的施工图像与 BIM 模型配准叠加方法。 首先,在对相机投影模型和相机标定方法分析的基础上,建立了施工现场图像与相机成像平面的坐标映射关系; 其次,利用 Navisworks 应用程序接口开发了建筑施工图像叠加管理系统,实现了施工图像与 BIM 模型平面野 的叠加;然后,基于叠加图像组之间的变形特点,提出了评判配准效果的评价模型;最后,以某商住楼施工现 场为例进行了实证分析。实验结果表明,叠加效果最好的方式为在着色模式下,高亮显示待观察 BIM 模型构 件,并将上层图像透明度设置为 35%~65%之间;当拍摄姿态为平视时,配准效果明显优于仰视时的配准效果; 所有相机的叠加效果偏差都在可接受误差内,该方法能够有效地实现施工图像与 BIM 模型的配准,直观地反 映建筑结构施工阶段计划模型与实际施工状态之间的偏差。     

Feature modeling for configurable and adaptable modular buildings

Current design approaches for new buildings do not sufficiently plan for or adapt to changing conditions that could be used to extend the useful life of buildings, as part of a circular economy. While notable advances have emerged for using BIM-based configurators to improve building design and project execution, there is a need expand such configurators to look at how buildings can be adapted and re-configured across their lifecycle. This paper develops and demonstrates an innovative feature modeling approach for configuring and adapting modular buildings. This study uses BIM for structuring intricate feature relationships of specific design aspects in terms of product circularity. The design aspects considered are structural design, dimensional variation control, and disassembly planning design. Feature parameter maps, which are a general constraint relation representation, are implemented to describe the data models since they are an efficient way to visualize feature elements and interdependencies, to avoid the creation of redundant information, and to improve data structure consistency. The application of the proposed methodology is validated with a functional demonstration of a conceptual design and optimization for a single module that is meant to be part of a modular construction project. The product model was synthesized in a parametric BIM environment for iterative configuration, analysis of results, and final optimization of the single module assembly. The demonstration case study shows that BIM can be adapted to assist on modeling specific design aspects for modular buildings and to create design alternatives. Also, the method shows a considerable benefit that the designer can produce diverse accurate design alternatives within a reduced amount of time.     

基于BIM技术的被动式建筑节能因子多目标优化研究

为了研究被动式建筑节能策略,在原有的 BIM 模型基础上生成建筑能耗模型,通过 gbXML 数 据标准进行数据共享,在 Grasshopper 平台导入参数化建筑性能模拟模型,对目标建筑外表面进行太阳辐射分 析,确定以西面遮阳板倾斜角和深度、南面和西面窗墙比、外墙保温板厚度为被动式节能技术变量指标。利用 OpenStudio 进行建筑能耗分析,Daysim 进行全年动态自然采光模拟分析,以空间日光自主评价指标 sDA300/50%、 全年制冷、供暖能耗为相互制衡的适应度目标函数。最后使用 NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化,得出帕累托前 沿解集。研究表明：寒冷 B 区,固定遮阳无法平衡制冷和供暖能耗目标。窗墙比仅通过制冷、供暖能耗目标无 法进行优化设计,应结合自然采光性能进行制衡。同时增加保温层厚度,提升外墙保温效果。BIM 模型提供了 建筑性能模拟数据来源,Grasshopper 平台结合模拟引擎和优化算法进行耦合分析,为被动式节能因子指标最 优值的搜索带来新的思路。     

基于图论的建筑机电设备逻辑关系自动提取方法

随着建筑信息模型(BIM)在建筑施工及运维阶段的深入应用,建筑机电设备的逻辑 关系自动提取成为进一步应用的瓶颈。针对建筑机电系统信息模型应用过程中逻辑连接关系应 用需求高、判断复杂的问题,提出了一种基于图论的建筑机电设备逻辑关系自动提取方法。基 于 BIM,将机电系统抽象为无向连通图,连接器抽象为图的边,机电设备、管道、管道附件等 抽象为图的节点,将一片管道抽象为管道团,将设备与大量管道的复杂连接转换为设备到几个 管道团的简单连接,从而将机电系统逻辑关系自动生成的问题转换为无向连通图求解的问题, 建立了机电构件物理连接关系提取方法、设备逻辑连接关系自动生成和设备连接路径计算方法, 实现了建筑机电系统逻辑关系快速、准确、智能的提取。该方法在工程中的实施有利于基于 BIM 的机电系统运营维护管理,有利于实现建筑的全生命期信息管理。     

基于达索平台CAA 架构的混凝土连续梁桥主体结构BIM 建模工具开发

针对传统的预应力混凝土连续梁桥主体结构BIM 建模方法效率低下、数据稳定性 无法保证的问题，使用达索/CAA 二次开发语言，遵循“骨架-模板”建模思想，开发出一种预应 力混凝土连续梁桥主体结构建模工具。以用户输入窗口和Excel 表格作为数据传递媒介，充分 利用CAA 的几何建模工具、特征建模工具、物理建模工具，通过界面模块、特征模块、节段 拓扑模块对程序内部结构的合理组织，最终实现节段自定义特征的实例化和连续梁节段零件组 装。结果表明，该建模工具能够大幅度提高建模效率并保证数据稳定性，且为基于达索/CAA 二次开发的其他BIM 研究提供了基本思路和方法。