基于知识库的IFC模型检查方法研究

随着建筑信息模型(BIM)技术在国内外建筑领域的发展,工业基础类(IFC)作为BIM开放数据标准得到了广泛应用。IFC模型的几何与语义表示方式较为复杂,而且模型规模逐渐增大。现有的基于内存或固定路径查询的模型自动检查方法面临着时间、空间效率与查询复杂度的挑战。为此,提出一种基于知识库的IFC模型检查方法,通过将IFC模型解析与建模为属性标签图(LPG),并存储入图数据库,形成了可推理与灵活查询的结构化知识;依托知识库的建立,提出了基于属性链路推理与剪枝的IFC语义信息检查算法和相关几何信息检查算法,开发了IfcGraph自动化检查系统,实现了模型高效存储、灵活检查,提高了模型自动检查的效率与易用性。最后,通过实际工程项目对提出的方法与相应系统进行了可行性的验证。     

基于BIM的钢筋骨架语义设计点云自动生成算法

当前预制构配件钢筋骨架质量检查主要依靠人工,存在效率低、容易出错的问题。建筑信息模 型(BIM)、三维重建等技术为改进预制构配件钢筋骨架质量检查方法提供可能。运用这些技术时,有必要由钢 筋骨架 BIM 模型生成可区分每根钢筋的点云。为此,提出了语义设计点云的概念,并构建了基于 BIM 的钢筋 骨架语义设计点云自动生成算法。该算法首先从钢筋骨架 BIM 模型中提取每根钢筋并分别存储于不同的文件, 然后对每根钢筋所在文件进行格式转换,接着生成每根钢筋的语义设计点云,最后基于每根钢筋的语义设计点 云生成钢筋骨架语义设计点云。分别用简单钢筋骨架和复杂钢筋骨架对基于 BIM 的钢筋骨架语义设计点云自 动生成算法进行实验验证,结果表明,该算法能够自动并快速地生成准确的钢筋骨架语义设计点云。      

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BIM数据的建筑抗震弹塑性分析建模技术

针对建筑信息模型(Building Information Model,BIM)的共享数据标准为IFC标准,但现有软件导出的IFC格式模型缺少关键数据,不能满足结构非线性抗震分析数据需求的问题,提出建筑抗震弹塑性分析数据基于IFC标准的表达方法,编写C++转换程序将BIM包含的数据正确地转换成不同软件(如Marc和OpenSees等)的模型,从而可以使用不同的结构分析软件实现建筑抗震弹塑性分析.该方法为基于BIM数据实现建筑抗震弹塑性分析提供参考.     

基于 AISI 网络的 BIM 三维重建方法研究

自动从点云数据生成建筑信息模型(BIM)一直是建筑自动化领域的研究热点。基于 传统算法的建筑自动三维重建的缺点包括人工设计特征,识别过程复杂,应用场景有限等。随 着三维机器学习领域的不断成熟,处理点云便有了新的手段。通过引入实例分割中的 ASIS 网 络框架对点云进行处理,即从扫描点云场景中自动分割和分类建筑构建元素并得到实例分割矩 阵。接着,基于包围盒假设从得到的实例分割矩阵中提取建筑构件外轮廓参数,并将外轮廓参 数和分割的语义分类结果作为 BIM 建模的构件参数。最后,将这些提取的构件参数输入到自制 的 IFC 生成器中,自动生成基于工业基础类(IFC)标准的 BIM 模型。实验表明,利用无噪点点 云方法,可实现基于曼哈顿世界假设下的室内单房间的三维重建。     

基于IFC 标准的预制构件生产信息模型研究

在研究近几年迅速发展的BIM 主流标准——IFC 标准的基础上,根据预制构件的 数据信息共享需求,对预制构件的生产信息组织与表达方式进行了研究。按照IFC 标准,将预 制构件在生产阶段的信息统一划分为产品信息、过程信息、资源信息、成本信息和场地信息, 并建立了基于IFC 标准的预制构件生产信息模型。最后,给出了应用预制构件生产信息模型的 具体实例,研究结果表明,该生产信息模型能有效的提高数据信息的管理,提高协同工作效率。     

基于通信协议的接口测试用例自动生成框架

为了实现对软件配置项和软件系统的接口测试的测试用例自动生成,建立了基于通信协议的接口测试用例自动生成框架,对该生成框架的输入模型和算法集合进行研究。提出了基于通信协议的接口测试用例生成框架的输入模型,并在输入模型中建立数据帧之间的一级关联矩阵和数据帧内字段间的二级关联矩阵。以输入模型为基础,说明发送端和接收端的接口测试用例自动生成算法。结合实际项目中的通信协议,介绍了如何将通信协议信息转换至输入模型,如何通过算法集合自动生成测试用例集。实验结果表明：基于通信协议的接口测试用例自动生成框架生成的接口测试用例可以替代人工生成的接口测试用例,极大地提高了软件接口测试工作的效率。     

基于IFC 标准的结构分析模型构件偏心问题研究

数据标准是解决信息共享与交换问题的基础。IFC 作为buildingSMART 联盟发布 的建筑信息模型数据交换的国际标准,用来实现建筑全生命周期中不同专业、不同阶段各软件 之间的协同工作。目前在工程建设行业多专业的配合过程中,建筑与结构专业的信息交互最为 迫切。在结构专业领域,构件偏心问题对结构模型的分析有着重要影响。基于建筑信息模型数 据共享与交换的IFC 标准,针对结构分析软件之间的模型数据转换问题,通过以SGF 结构通用 文件格式为基础的数据转换平台,提取偏心构件的数据表达并设计数据转换算法,运用C++编 程语言,实现结构构件偏心数据的IFC 表达。     

基于IFC标准的楼层平面尺寸标注自动生成方法研究

在 BIM 协同应用中,二维信息在模型空间布置和构件平面尺寸表达等方面具有重 要作用。由于当前不同专业模型难以集成后统一标注,采用 IFC 标准表达二维信息可有效解决 这一问题。为提高 BIM 构件定位与尺寸的查看效率,提出基于 IFC 标准的二维尺寸标注自动生 成方法。首先研究被标注对象的几何和空间位置信息的提取、分类、转换和存储机制,由此推 导楼层中所有被标注对象的尺寸标注信息。然后研究 IFC 标准中尺寸标注实体的空间定位和形 状表达机制,生成尺寸标注实体并将其关联到被标注对象。最后通过一个两层楼案例,验证该 方法的正确性。     

基于IFC标准的典型梁柱构件工程量自动计算方法研究

BIM作为一种新的理念与技术,正引发建筑行业的变革。然而BIM应用中工程量计算的可靠性与灵活性难以兼容,数据处理过程过于复杂冗长,并没有真正地优化算量流程和提高算量效率。本文基于IFC标准对工程量自动计算方法进行探讨与研究,分析IFC标准中典型梁柱构件几何信息、关联信息的描述方法,借助几何方程实现节点重叠体积的计算,得到符合我国计量标准的混凝土工程量。结果表明,基于IFC标准的构件工程量自动计算方法是可行有效的,能够提高工程算量的效率与精度,并实现工程量计算与建模软件及绘制路径的无关性。     

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。     

BIM 模型相似度计算方法

针对从业者不论是想从本地模型库还是线上共享网站获取所需的BIM 模型只能靠 逐个查找、人工识读的方法,而模型的数量越来越多,获取符合需求的模型需要花费大量的时 间和人力的问题,提出了一种构件级BIM 模型相似度计算方法。从模型的构件出发,以BIM 通用交互格式工业基础类(IFC)文件作数据源,以通用数据标准IFC 2×3 为数据基础,首先提取 模型中构件的几何信息、语义信息等,并利用改进的方向包围盒(OBB)碰撞检测算法查找相连 构件;然后以构件为顶点、构件间连接关系为边将BIM 模型构建为邻接图模型,并用图编辑距 离算法计算邻接图模型的编辑距离;最后即可计算出不同模型之间的相似度。该方法以构件级 BIM 模型的相似度为依据可以大大提升BIM 模型的检索速度与准确率。     

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。     

IFC 标准领域层实体扩展方法研究

根据建筑行业数据共享与交换的实际需求以及IFC 标准领域层实体信息缺失的现 状,提出扩展IFC 标准领域层实体的思路,以电气专业的实体为例,详细介绍了扩展IFC 标准 领域层实体的具体方法：通过编辑IFC 标准的EXPRESS-G 视图将新实体添加入IFC 标准框架 内,利用BIM 软件得到新实体的IFC 文件,并在上海交大BIM 团队自行研发的SJTUBIM 平台 上对扩展的实体进行验证。证明了扩展IFC 实体方法的可行性。本文的扩展方法可以促进IFC 标准实现对建筑全生命周期内各种数据信息描述的完整性。随着新型设备的不断增加,IFC 实 体的扩展将会大大推动工程信息的数字化表达,促进工程信息的有效交流和转换。     

Information modeling of earthquake-damaged reinforced concrete structures

Accurate and reliable information about buildings can greatly improve post-earthquake responses, such as search and rescue, repair and recovery. Building Information Modeling (BIM), rapid scanning and other assessment technologies offer the opportunity not only to retrieve as-built information but also to compile as-damaged models. This research proposes an information model to facilitate the data flow for post-earthquake assessment of reinforced concrete structures. The schema development was based on typical damage modes and the existing Industry Foundation Class (IFC) schema. Two examples of damaged structures from recent earthquake events, compiled using an experimental damage modeling software, illustrate the use of the data model. The model introduces two new classes, one to represent segments of building elements and the other to model the relationships between segments and cracks. A unique feature is the ability to model the process of damage with a binary tree structure. Methods for exporting as-damaged instance models using IFC are also discussed.