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摘要：随着社会经济不断发展，我国建筑工程行业发展迅速，现代建筑的结构和功能愈发复杂，相应提高了对于建筑结构设计科学性、合理性的实际要求。建筑结构设计作为建筑工程实施的基础环节，其设计质量直接决定了建筑结构的稳固性和使用性能。传统模式下，建筑结构设计工作任务繁重、工序复杂，不同应用软件中的模型转化问题始终困扰着建筑结构设计人员。科学技术的发展使得模型自动转化成为现实，有效解决了传统工作模式存在的模型转化问题。笔者即从模型自动化转化入手，就其在建筑结构设计中的应用，发表几点看法，以供相关单位参考。
关键词：建筑工程；结构设计；模型自动转化；应用
随着城市化、工业化建设进程不断加快，我国建筑工程行业发展迅速，各地建筑工程数量日益增多，相应提高了对于建筑结构设计的实际要求。结构设计在建筑工程项目实施过程中占据重要地位，设计方案质量直接决定了建筑结构的稳固性和使用功能性。与传统建筑相比，现代建筑的结构和功能更加复杂，不仅增加了建筑结构设计的工作量和工作难度，并且对建筑结构设计质量提出了更高的标准要求。因此，从建筑工程结构设计工作入手，探讨模型自动转化技术的应用，具有重要的现实意义。
一、构建建筑结构设计相关信息模型
信息时代背景下，计算机技术在建筑结构设计领域得到了越来越广泛且深入的应用，在一定程度上改变了传统的建筑结构设计工作模式，提高了建筑结构设计效率和质量。目前，建筑结构设计过程中，相关模型数据可借助对应的数据接口，完成在不同应用软件的有效交换。但受商业因素等方面因素影响，多数软件厂商不愿意公开自己的模型数据格式，从而限制了这一功能的应用和推广，导致“信息孤岛”现象的发生。
如在建筑结构设计过程中，构建统一化的信息模型，即可有效解决模型数据在不同软件中的交换问题，提高模型数据共享率和综合利用率。从信息模型构建实践的角度分析，信息模型应以三维数字技术为基础，将建筑项目相关信息进行融合，在赋予该模型基本物理模型结构和相关信息的同时，赋予其模型属性信息和关联信息，从使其具备根据建筑结构设计要求，构建单一数据源的能力，并妥善解决建筑结构设计过程中遭遇或存在问题，最终为建筑结构设计相关模型自动转化功能提供有力的技术支持。
二、以信息模型为基础的模型自动转化方法分析
（一）模型自动转化方法分析
结构设计在建筑设计中处于核心地位，具体包含结构分析、施工图纸设计、结构设计等工作内容。以信息模型为基础的模型自动转化方法的设计应用，主要需通过以下工序实现：首先，相关操作人员应根据IFC标准，对建筑模型相关结构设计信息进行提取和采集，进而完成结构设计构件信息模型的建立。由于结构设计模型不包含非结构设计信息，故而建筑设计模型无法实现结构设计模型的反向映射，即该转化过程为单向转化过程；其次，操作人员需借助结构分析模型完成接口的导出，结构分析模型由结构设计信息模型提取，并万相应的结构分析设计工作；最后，操作人员需借助结构分析模型导入接口完成结构设计结果和结构设计构件模型的集成，共同组成结构施工图设计信息模型后，利用XML模型结构完成工程算量的转化，并进行相应的工程算量分析统计。
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（二）建筑设计模型转化为结构设计模型分析
目前，我国多数建筑工程设计仍以二维图纸为基础进行，结构布置和结构图纸绘制等工作，均由结构设计人员完成。在这一工作过程中，建筑轴网以及柱、墙等主要结构构件的获取仅能通过图元识别方法完成，不仅建模工作任务繁重，并且工作重复性大，严重拖慢了建筑结构设计的工作效率。国际上对于建筑产品数据描述习惯采用IFC标准，具体内容涵盖建筑整个生命周期，在建筑设计阶段就具有相对完善的建筑几何模型信息描述。因此，国际上主流的建筑设计软件普遍支持IFC文件格式的建筑设计模型导出。以IFC标准下的建筑设计模型描述为基础，即可实现结构设计模型的自动生成，适用对象以几何模型为主。同时这种结构构件的有效识别，是实现建筑设计模型整体转化的关键。
在IFC标准基础上进行建筑结构设计得到的建筑设计模型，普遍具有构件间关联性强、构件可识别性好等优点，为模型与结构构件间的有效转化提供了技术支持和保障。结构构件具体是指建筑设计模型中可以准确识别的结构构件，以墙体结构为例，其在建筑设计模型中除了结构层外，还包含两侧的保温层和装饰层结构。此外，墙体结构还包含门、窗等非结构构件。但墙体结构模型仅指包含结构层在内的混凝土构件，诸如门、窗等构件需要转换为墙体洞口。以IFC标准为基础，联系关联关系和实体定义，即可完成建筑构件逻辑模型的构建。建筑设计模型转化为结构设计模型的过程中，IFC文件解析是整个工作的重点和难点内容，操作人员可科学运用商业化IFC数据解析接口进行解析。
（三）结构设计模型转化为结构分析模型
结构分析也是结构设计过程中的关键环节，结构分析模型文件自动生成和相关回传结构分析结构，可用过结构分析模型转换结构接口实现。目前，国际上主流的有限元分析软件，普遍实现了模型格式的公开，故而这一过程的实现较为容易。但模型的转换仍停留在不同有限元分析软件间的几何模型转化阶段。
（四）结构施工图设计模型转化为工程量算模型
工程量算标准直接影响着工程项目造价和投资情况，而工程算量数据有建筑设计模型直接提供。目前，我国相关工程量算模型的转化仍以三维图形量算软件为主要载体，与IFC数据间的转化存在较大困难，仅能借助相应的专用接口实现。国内结构设计单位普遍借助XML映射模型完成结构设计与工程算量间的自动转化。实际操作过程中，需先对XML模型机制进行定义，在完成模型模板的定义，在这一过程中，操作人员常使用文档定义和模式定义的方式进行。对比稳定定义类型和可替代文档类型，后者的应用更为灵活，并且在实际定义过程中，文档语法与模型机制语法有着较高的一致性，整体实用性更强。
结语：
综上所述，建筑结构设计作为建筑工程项目实施的基础环节，直接决定了建筑结构的稳定性和使用性能，加强现代信息技术在建筑结构设计模型自动转化中的应用，提高结构设计模型的完整性和准确性，对于提高建筑工程综合质量，具有重要的现实意义。因此，相关单位应全面重视模型自动转化方法的设计应用，根据模型自动转化基本原理，提高模型自动转化方法的实用性和适用性，为建筑结构设计提供相应的技术支持和技术保障，进而促进我国建筑工程行业进一步的良性发展。
参考文献：
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[4]王若凡.略谈建筑结构设计中的模型自动转化方法[J].城市建设理论研究（电子版）,2013(10).
[5]黄树栋.建筑结构设计中的模型自动转化方法研究[J].城市建设理论研究（电子版）,2014(31).
论文作者:梁建康
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/15
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