Программное обеспечение для информационного моделирования строительства и расчета конструкций: сценарии и факторы успеха при обмене данными

  • База знаний

Техническая статья

Эта статья была переведена Google Translator

Посмотреть исходный текст

Информационное моделирование зданий описывает, пожалуй, одну из наиболее важных актуальных тем во всей индустрии программного обеспечения для строительства. Тем не менее, этот процесс не является чем-то новым, и общеизвестным фактом является то, что хорошее планирование на его начальной стадии может положительно повлиять на общую стоимость проекта.

На протяжении более двадцати лет создаются 3D-модели, например, в стальных конструкциях, которые используются для автоматического получения двухмерных инженерных данных или для прямого доступа к производственным станкам и управления ими с помощью данных ЧПУ. Кроме того, структурные расчеты на 3D-моделях являются современными. В связи с созданием цифровых моделей, программное обеспечение для конструирования сталкивается, в основном, с проблемой обмена данными, а также с тем, как эти модели можно эффективно использовать в программном обеспечении различных специалистов по техническому планированию. Здесь играют роль не только геометрические и физические модели, но также существует ряд других моделей, которые содержат не только физически видимую информацию о компонентах. Такой моделью является структурная или аналитическая модель, которая содержит механические свойства материала, граничные условия или допущения нагрузки, то есть то, что не может быть немедленно считано из чисто физической архитектурной модели. Эти различия приводят к трудностям в обмене данными моделей BIM в проектировании конструкций. Ожидания BIM в структурном анализе огромны. Задача для производителей программного обеспечения для строительства так же велика. В этой статье мы сначала объясним основные вопросы обмена данными, а затем представим практические и проверенные решения.

Расчет конструкций в процессе BIM

Информационное моделирование здания основывается на целостном представлении жизненного цикла конструкции, включая первоначальную идею и проектное планирование (архитектор, владелец здания), детальное проектирование и окончательное планирование (инженеры), а также эксплуатацию и снос здания. Помимо прочего, целью является оптимизация затрат в течение всего жизненного цикла конструкции. Сам проект конструкции является лишь малой частью BIM, и его влияние на стоимость конструкции, как правило, имеет второстепенное значение. Таким образом, великая «революция» BIM имеет больше контроля со стороны архитектора. Тем не менее, в относительно короткий период окончательного проектирования, существенную роль играет проектирование конструкций. Проектирование определяет осуществимость конкретной конструктивной концепции и является важной вехой в процессе планирования, поскольку другие услуги могут быть отложены без надлежащего проектирования. Это также оказывает сильное влияние на дальнейшую надежность планирования и, следовательно, на связанные с этим затраты на необходимые изменения. Кратковременные: Расчет конструкций, включая любые последующие изменения, должен быть эффективным и надежным. Существующие трехмерные модели BIM могут обеспечить ценный ввод данных или средства связи и лучшее понимание в отношении проектирования конструкций.

Pисунок 01

BIM модель и конструктивная модель

Как правило, модели BIM включают информацию о геометрии, материалах и полуфабрикатах здания. Они описывают назначение здания и могут, например, предоставить информацию о времени сборки. Модели BIM подходят в качестве средства визуальной коммуникации для всех сторон, участвующих в строительстве, они служат инструментом для определения материала и затрат, и, наконец, они помогают избежать ошибок планирования из-за столкновений отдельных компонентов или подразделов. Обмен данными относится главным образом к параметрическому описанию точной геометрии здания. Конструктивные элементы описываются моделями граничных поверхностей или областей экструзии, которые приводят к образованию твердого тела.

Напротив, в центре внимания конструктивных моделей находится механически правильная проекция опорной конструкции. Геометрия упрощается и сводится к конструктивным элементам, имеющим отношение к расчету конструкций. Подробное описание геометрии используется только при необходимости, и время расчета неизбежно увеличивается. Колонны и балки рассчитываются как стержни (1D элементы), а стены и потолки - как плиты и плиты (2D элементы). Эти элементы стержня и поверхности также можно комбинировать друг с другом в трехмерной модели конструкции. Для численного расчета этих идеализированных моделей необходимо объединить все конструктивные элементы и проверить условия перехода. Однако, из-за сокращения компонентов от тел до центральных линий (в случае стержней) и средних плоскостей (в случае поверхностей), автоматическое пересечение не всегда доступно.

Другие существенные компоненты модели конструкции включают в себя следующее:

  • Опоры и определения шарниров
  • Механические свойства материалов и сечений
  • Внешние нагрузки (ветер, снег, приложенные нагрузки и т. Д.) И сочетания нагрузок
  • Влияние сейсмической активности или других случайных воздействий
  • Расчетные характеристики
  • Линейные и нелинейные методы расчета и анализа

Невозможно вывести конструктивную модель из чисто геометрической информации модели BIM без участия квалифицированного инженера. Геометрически идентичное моделирование также потребовало бы представления в качестве конструктивной модели в проектировании конструкций. Тем не менее, даже с учетом имеющихся в настоящее время вычислительных мощностей, немыслимо рассчитать здание как твердотельную модель.

Практические сценарии обмена BIM

Вы можете различить обмен данными между программными приложениями одной и другой дисциплины. При обмене данными между программным обеспечением для архитектуры или программным обеспечением для строительства объекты будут одинаковыми, а информационное содержание и модели данных в обеих программах будут очень похожими. Различные программные приложения могут обрабатывать информацию напрямую и преобразовывать ее в программные интеллектуальные объекты. Это также называется горизонтальным обменом данными.

Если данные должны быть переданы в другую дисциплину, например, из архитектурного программного обеспечения в программное обеспечение для расчета конструкций, тогда основное внимание будет уделено другому виду данных, и будут рассматриваться только вспомогательные компоненты, такие как колонны, стены, фермы, плиты. Требуемая дополнительная информация, такая как расположение линий действия конструкции, упругость соединений элементов или точные механические детали материалов и сечений, по-прежнему будет отсутствовать. Это также называется вертикальным обменом данными. Если вы находитесь в пределах одной дисциплины, вы можете легко избежать возможных потерь данных или ошибок интерпретации. Для BIM в проектировании конструкций часто используется вертикальный обмен данными, поскольку структурная модель обычно генерируется из архитектурной модели, поскольку архитектурная модель обычно доступна. Однако перенос из одного программного обеспечения для расчета конструкций в другое также требует проверки расчетов конструкций.

Pисунок 02

Наиболее важные сценарии можно суммировать следующим образом:

  • Архитектура → Расчет конструкций → Строительство
  • Расчет конструкций → архитектура для синхронизации данных изменений после расчета конструкций
  • Расчет конструкций → обзор статики
  • Дополнительный экспорт всей конструкции или подконструкций
  • Опциональное обновление материалов, толщин и сечений (в двух направлениях) и возврат результатов расчета

Pисунок 03 - BIM Сценарий: Перенос модели из программного обеспечения BIM в программное обеспечение для расчета конструкций, обновление сечений и перенос результатов расчета (внутренних сил) в модель BIM

Существуют различные варианты форматов файлов для обмена данными. Особую роль играет формат IFC в качестве глобального стандарта. Он разделен на различные взгляды, и каждая дисциплина имеет свой собственный взгляд. Основным видом является Coordination View, где можно сертифицировать отдельные программные продукты. При рассмотрении формата IFC без указания отдельных видов, по умолчанию обычно используется вид координат. Это поддерживается большинством архитектурных программ. В противоположность этому, для расчета конструкций используется представление расчета конструкций, которое включает в себя описание модели конструкции, нагрузок и сочетаний нагрузок. Этот вид в настоящее время не подлежит сертификации и поддерживается только ограниченным числом программ для расчета конструкций. Несмотря на то, что формат IFC определен в качестве стандарта, его, как правило, можно интерпретировать по-разному, поэтому для успешного обмена данными необходимо проверить формат с данными соответствующего программного обеспечения.

Pисунок 04

В дополнение к формату IFC можно использовать установленные форматы файлов, такие как DXF/DWG, Product Interface for Steel Construction или другие текстовые приложения. Прямые интерфейсы также играют важную роль. У них нет никаких файлов обмена, поскольку отдельные программы взаимодействуют напрямую друг с другом через интерфейсы прикладного программирования (API).

Ключевые факторы для успешного обмена данными

Фундаментальный вопрос - выяснить, какой сценарий обмена доступен. Если вам известны отдельные программные продукты, возможно, вы знакомы с поддерживаемыми интерфейсами. Учитывая это, необходимо выполнить целевые обменные тесты, используя модели регулируемого размера. Свойства материала и сечения часто требуют дополнительного внимания. Каждое программное обеспечение обычно предоставляет индивидуальные базы данных для расчета конструкций, которые содержат все стандартные параметры. Эти базы данных связаны друг с другом в «файлах сопоставления», которые представляют собой простые таблицы соответствующих описаний. Эти файлы сопоставления частично предоставляются разработчиком программного обеспечения. Рекомендуется унифицировать и интегрировать эти файлы в соответствии с программами, используемыми в вашем приложении.

Существует также программное обеспечение BIM, которое уже включает в архитектурную модель аналитическую модель (конструктивную модель). Преимущество такого программного обеспечения состоит в том, что обе модели перекрывают друг друга и ссылаются друг на друга, поэтому эти модели можно легко и эффективно проанализировать. В дополнение к системным данным, возможны также спецификации нагрузки. При использовании такого программного обеспечения необходимо точно построить обе модели. Необходима соответствующая координация между всеми вовлеченными сторонами. Лицо, выполняющее редактирование модели, часто находится не в одном инженерном бюро, и возникает вопрос: кто оплачивает междисциплинарные модели и кто отвечает за точность и достоверность? Это необходимо согласовать заранее. Без сомнения, у BIM есть отличная возможность, и она по-прежнему признается известными фирмами. Если можно создать всю цепочку планирования, модели BIM можно оптимально подготовить на ранней стадии, а затем использовать для расчета конструкций.

Важным аспектом выбора правильного программного обеспечения является поддержка различных форматов данных. Описание в существующем формате данных должно быть перенесено в объекты, специфичные для данного программного обеспечения. Только рассмотрение визуализации или эталона модели данных не является достаточным для расчета конструкции и может только способствовать визуальным проверкам. Если программа может импортировать несколько моделей и перенести их в соответствующую модель объекта данных, это может значительно повысить гибкость и увеличить шансы на успешный и эффективный обмен данными. Это является ключевым фактором успеха, когда в программе расчета конструкций используются файлы IFC Coordination View.

Независимо от дополнительных усилий, программирование простых проприетарных инструментов для обмена данными всегда должно быть включено с самого начала. Это позволяет эффективно передавать дополнительную информацию в виде параметров. Например, можно отобразить элементы модели конструкции в программном обеспечении BIM, сообщить о возможных изменениях или внедрить в программное обеспечение специфические для компании рабочие процессы. Для этого требуется, чтобы все соответствующие программные продукты имели соответствующие API-интерфейсы, работающие на обычных и простых языках программирования (VBA, C # и т. Д.).

Ключевыми факторами успеха для успешного и эффективного обмена данными являются:

Создание BIM-модели для расчета конструкций

  • Заблаговременное участие инженера-строителя и консультации по времени и содержанию передачи
  • Установка нормативов для материалов и описания сечений (таблицы картографирования)
  • Функциональное и согласованное моделирование конструктивных элементов (колонны, балки в качестве объектов стержней, стены, плиты в качестве объектов поверхности)
  • Моделирование стен, плит и колонн в сечениях и уровнях

Определение объема и содержания передачи данных

  • Кто создает идеализированную модель конструкции и какое программное обеспечение они используют (BIM или программное обеспечение для расчета конструкций)?
  • Будут ли перенесены только геометрические размеры и конструктивные линии воздействия или другие конструктивные свойства, такие как опоры или шарниры?
  • Кто определяет загружения, сочетания нагрузок и нагрузки?
  • Кто имеет право на определенные изменения: Добавление или удаление конструктивных элементов или определение сечений и толщины компонентов?
  • Как и когда будет выполнено потенциальное автоматическое выравнивание модели?

Определение рабочих фаз

  • Кто работает на какой модели пространства и когда?
  • По возможности избегайте одновременного редактирования одних и тех же компонентов

Тестирование сценариев обмена и использование форматов и интерфейсов обмена данными

  • Обеспечивает ли поддерживаемое программное обеспечение BIM и программное обеспечение для расчета конструкций одинаковые интерфейсы и в какой степени?
  • Выполнение тестов на управляемых моделях с использованием заданных объектов обмена

Правило связывания для создания доступных моделей BIM

  • Предпочтительно в нескольких форматах (IFC, собственный формат файла программного обеспечения, DWG/DXF, SDNF, STEP или другие форматы)
  • Расширение возможностей для обмена данными и возможность проверки и сравнения моделей

Резюме

Проектирование конструкций играет важную роль в информационном моделировании зданий. Благодаря расширению применения BIM-ориентированных методов планирования, новые цифровые технологические цепочки дают возможность повысить эффективность. Модель BIM, а также структурная модель различны по своей природе, и вывод структурных моделей из моделей BIM не всегда автоматический и однозначно возможный. Эффективный процесс планирования, касающийся проектирования конструкций, требует привлечения инженера-строителя на ранней стадии и уважения аспектов проектирования конструкций и обмена данными при создании модели BIM. Используемое программное обеспечение должно передавать существующую информацию о параметрической геометрии интеллектуальных объектов, специфичных для данного программного обеспечения, с помощью соответствующих интерфейсов. Наконец, хорошая стратегия обмена данными в соответствии с используемым программным обеспечением позволяет без особых усилий интегрировать проектирование конструкций в процесс BIM.

Ключевые слова

IFC BuildingSMART Coordination View Structural Analysis View Файл сопоставления BIM модель Конструктиваня модель Обмен данными соединение BIM процесс

Ссылки

Добавить комментарий...

Добавить комментарий...

  • Просмотры 1636x
  • Обновления 10. ноября 2020

Контакты

У вас есть какие-либо вопросы по нашим программам или вам просто нужен совет?
Тогда свяжитесь с нами через бесплатную поддержку по электронной почте, в чате или на форуме или ознакомьтесь с различными решениями и полезными предложениями на страницах часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

RFEM Основная программа
RFEM 5.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций методом конечных элементов (МКЭ) плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен, оболочек, стержней (балок), тел и контактных элементов

Цена первой лицензии
3 540,00 USD
RSTAB Основная программа
RSTAB 8.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций рам, балок и ферм, выполняющее линейные и неьинейные расчеты внутренних сил, деформаций и опорных реакций

Цена первой лицензии
2 550,00 USD