钢结构BIM的理论与应用研究cad

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【博士】钢结构BIM的理论与应用研究 授予学位：博士 学位授予单位：同济大学 学位年度：2010 钢结构信息化进程中主要存在的问题为大量的项目信息存储在钢结构生命周期各个阶段的信息产生与提供者自己的信息系统中；由于各个阶段分别使用各自的“模型”而导致的“信息孤岛”现象已经成为钢结构生产效率提升的障碍。
目前，建筑业针对上述问题提出的解决方案是建筑信息模(BuildingInformationModeling，BIM)。BIM的思想是基于三维实体数据库，实现建筑生命周期各种相关信息的集成。由于信息量太过庞大，一个包含所有建筑、结构、水暖电行业统一的建筑信息模型暂时不可能实现。本文的研究依托BIM思想，建立钢结构结构工程领域BIM解决方案的系统模型，研究钢结构BIM三维可视化信息、制造业信息、分析信息的集成技术，研发实现集成上述工程信息的轻钢门式刚架、多高层钢框架、重钢厂房结构BIM软件，来分别开展。
本文首先基于BIM的基本思想和核心特性，确立了钢结构结构工程领域BIM软件的工作流程与系统总体框架模型。实现了钢结构BIM三维可视化信息的集成，即为完全反映真实结构构件的钢结构杆件及节点BIM实体模型的数字建造。钢结构杆件BIM实体数字建造的两个途径分别为基于分析模型智能化数字建造杆件实体以及基于钢结构BIM软件的结构图元直接建立实体模型，研究了此两个途径实现数字建造的工作流程与核心算法。在既有模板技术的基础上，研究了节点模板理论在本文钢结构BIM节点实体程序实现过程中需要考虑的若干问题，在此基础上，确立了轻钢门式刚架、重钢厂房中BIM节点实体数字建造与参数化、智能化编辑的系统模型、数据结构与核心算法。
实现了钢结构BIM制造业信息的集成。研究了钢结构BIM软件集成制造业信息的总体框架模型，分为ERP物料编码信息自动化生成模块以及ERP物料编码信息处理模块两大功能模块。研究了钢结构BIM软件中构件、零件以及主材的ERP物料编码基于相关编码规则自动化生成的数据结构与核心算法，并基于上述数字化的ERP物料编码，实现了按照ERP属性进行颜色分类的构件显示功能，进行了包含ERP编码信息的钢构件详图自动化绘制的核心算法研究与程序实现，并应用COM技术实现了钢结构BIM与ERP企业管理软件的数据接口。实现钢结构BIM分析信息的集成，即钢结构BIM实体模型与3D3S分析信息实时、一致性的双向关联。确立了钢结构BIM中实现分析信息集成的软件总体架构与核心数据结构。构建了“物理模型”这一两者之间信息传输桥梁。研究了由钢结构BIM实体模型定义分析模型功能模块的总体框架，探讨了基于钢结构IBIM实体模型抽象出物理模型的实现方法，确立了对物理模型进行节点以及有
限单元编号的核心算法。
将上述钢结构BIM三维可视化信息、制造业信息以及分析信息集成技术在轻钢门式刚架、多高层钢框架以及重钢厂房中进行了应用研究，并分别研究了三种钢建筑设计结构形式在BIM软件具体研发过程中三种信息集成技术核心算法考虑到三种建筑设计结构形式各自特点而进行的补充与完善。在此三种建筑设计结构形式中，轻钢门式刚架结构BIM软件实现了全部三种信息集成;多高层钢框架BIM软件实现了制造业信息以及分析信息的集成，并将该钢结构BIM解决方案应用在上海中心大厦工程中;重钢厂房结构BIM软件实现了三维可视化信息，基于BIM实体模型的施工图信息以及屋架结构的分析信息的集成工作。轻钢门式刚架、多高层钢框架以及重钢厂房结构BIM软件系统己经应用于实际工程中，具体工程实例应用表明，钢结构BIM解决方案软件系统将对我国钢结构信息化进程起到推动作用。