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以IFC為標準探討了建筑信息模型與其他建筑行業(yè)的專業(yè)軟件之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的可行性。
自20世紀80年代的個人電腦革命和90年代的互聯(lián)網(wǎng)革命及其普及作用，計算機網(wǎng)絡(luò)使得信息化所包含的信息收集、傳遞與共享具備了實現(xiàn)的技術(shù)條件。信息技術(shù)近十幾年來的飛速發(fā)展和廣泛應用，其重要意義和對人類的深遠影響舉世公認。在建設(shè)領(lǐng)域，計算機應用和數(shù)字化技術(shù)已展示了其特有的潛力，成為建筑技術(shù)在新世紀發(fā)展的命脈。
1、建筑信息模型技術(shù)的介紹
在建筑設(shè)計中，制作實體模型是經(jīng)常使用的建筑表現(xiàn)手段。但是這種建立在計算機環(huán)境中的建筑三維模型，僅僅是建筑物的一個表面模型，沒有建筑物內(nèi)部空間的劃分，更沒有包含附屬在建筑物上的各種信息，造成很多設(shè)計信息缺失。學術(shù)界早就察覺到原有三維建模方法的局限性，一直探討在計算機輔助建筑設(shè)計中如何進行信息建模。直到BIM（BuildingInformationModel）———建筑信息模型的出現(xiàn)，為建筑設(shè)計領(lǐng)域帶來了第二次革命，從二維圖紙到三維設(shè)計和建造的革命。同時，對于整個建筑行業(yè)來說，建筑信息模型（BIM）也是一次真正的信息革命。所謂建筑信息模型（BIM），是指通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，在這里，信息的內(nèi)涵不僅僅是幾何形狀描述的視覺信息，還包含大量的非幾何信息。
建筑信息模型（BIM）的技術(shù)核心是一個由計算機三維模型所形成的數(shù)據(jù)庫，不僅包含了建筑師的設(shè)計信息，而且可以容納從設(shè)計到建成使用，甚至是使用周期終結(jié)的全過程信息，并且各種信息始終是建立在一個三維模型數(shù)據(jù)庫中。建筑信息模型（BIM）可以持續(xù)及時地提供項目設(shè)計范圍、進度以及成本信息，這些信息完整可靠并且完全協(xié)調(diào)。建筑信息模型（BIM）能夠在綜合數(shù)字環(huán)境中保持信息不斷更新并可提供訪問，使建筑師、工程師、施工人員以及業(yè)主可以清楚全面地了解項目。這些信息在建筑設(shè)計、施工和管理的過程中能促使加快決策進度、提高決策質(zhì)量，從而使項目質(zhì)量提高，收益增加。
建筑信息模型的應用不僅僅局限于設(shè)計階段，而是貫穿于整個項目全生命周期的各個階段：設(shè)計、施工和運營管理。建筑信息模型（BIM）使建筑師們拋棄了傳統(tǒng)的二維圖紙，不再苦于如何用傳統(tǒng)的二維施工圖來表達一個空間的三維復雜形態(tài)，從而極大地拓展了建筑師對建筑形態(tài)探索的可實施性，自由形態(tài)不再是電腦屏幕上的烏托邦想象。建筑信息模型（BIM）使建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、空調(diào)、電氣等各個專業(yè)基于同一個模型進行工作，從而使真正意義上的三維集成協(xié)同設(shè)計成為可能。在建筑生命周期的施工階段，建筑信息模型（BIM）可以同步提供有關(guān)建筑質(zhì)量、進度以及成本的信息。利用建筑信息模型，可以實現(xiàn)整個施工周期的可視化模擬與可視化管理?？梢詭椭┕と藛T促進建筑的量化，以進行評估和工程估價，并生成最新評估與施工規(guī)劃。在建筑生命周期的運營管理階段，建筑信息模型（BIM）可同步提供有關(guān)建筑使用情況或性能、入住人員與容量、建筑已用時間以及建筑財務方面的信息。建筑信息模型可提供數(shù)字更新記錄，并改善搬遷規(guī)劃與管理。它還促進了標準建筑模型對商業(yè)場地條件（例如零售業(yè)場地，這些場地需要在許多不同地點建造相似的建筑）的適應。有關(guān)建筑的物理信息（例如完工情況、承租人或部門分配、家具和設(shè)備庫存）和關(guān)于可出租面積、租賃收入或部門成本分配的重要財務數(shù)據(jù)都更加易于管理和使用。穩(wěn)定訪問這些類型的信息可以提高建筑運營過程中的收益與成本管理水平。
2、建筑信息模型技術(shù)的數(shù)據(jù)交換標準IFC
BIM的主要信息數(shù)據(jù)標準是采用的IFC標準。IFC（IndustryFoundationClasses）是IAI組織（InternationalAllianceforInteroperability）———國際協(xié)同聯(lián)盟建立的標準名稱。IFC標準是一個計算機可以處理的建筑數(shù)據(jù)表示和交換標準，其目的是支持工程項目全生命周期各個階段信息的共享和交換。它提供了一個不依賴于任何具體系統(tǒng)的，適合于描述貫穿整個項目生命周期內(nèi)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的中性機制，有效地支持建筑行業(yè)各個應用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和建筑物全生命周期的數(shù)據(jù)管理，且不要求應用軟件內(nèi)部也使用這套標準，只需要與其他應用軟件交換信息時符合這個標準即可。作為應用于AEC/FM（建筑、工程、施工、設(shè)備管理）各個領(lǐng)域的數(shù)據(jù)模型標準，IFC模型不僅僅包括了那些看得見、摸得著的建筑元素（比如梁、柱、板、吊頂、家具等等），也包括了那些抽象的概念（比如計劃、空間、組織、造價等等）。最新的IFC標準包含了以下9個建筑領(lǐng)域：
1）建筑領(lǐng)域；
2）結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域；
3）結(jié)構(gòu)構(gòu)件領(lǐng)域；
4）電氣領(lǐng)域；
5）施工管理領(lǐng)域；
6）物業(yè)管理領(lǐng)域；
7）HVAC領(lǐng)域；
8）建筑控制領(lǐng)域；
9）管道以及消防領(lǐng)域。
IFC標準的模型結(jié)構(gòu)體系由四個層次構(gòu)成，從下到上分別是資源層（ResourceLayer）、核心層（CoreLayer）、交互層（Interoper-abilityLayer）以及領(lǐng)域?qū)樱―omainLayer）。每層中都包含一系列的信息描述模塊，并且遵守一個規(guī)則：每個層次只能引用同層次和下層的信息資源，而不能引用上層的資源。
基于IFC標準的數(shù)據(jù)文件的交換，需要兩個應用系統(tǒng)都能夠識別IFC格式的數(shù)據(jù)文件，首先由支持IFC標準的應用系統(tǒng)生成基于IFC標準的建筑模型，該模型可以包含建筑構(gòu)件的幾何、材料、屬性及其他相關(guān)信息。
3、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的可行性分析
以ENERGYPLUS軟件為例，這是一款美國勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）在DOE和BLAST的基礎(chǔ)上開發(fā)的新一代能耗模擬軟件。其主要采用IDF數(shù)據(jù)文件輸入，其輸入數(shù)據(jù)詞典（IDD）包括：建筑概況、熱區(qū)幾何描述、建筑材料屬性、建筑使用性信息、溫度調(diào)控策略、HVAC系統(tǒng)描述、模擬結(jié)果輸出定制等。根據(jù)前面所提到的IFC數(shù)據(jù)標準，可以知道，其提供了建筑各方面信息的完整體系，并且采用面向?qū)ο蟮姆绞綄π畔⑦M行描述和組織。目前由LBNL主導開發(fā)，已經(jīng)實現(xiàn)了IFC標準對HVAC的支持，而且能耗分析所需要的建筑模型信息，也可以由諸如REVIT以及ARCHICAD等建筑設(shè)計軟件提供建筑幾何信息和部分材料信息。因此基于IFC的數(shù)據(jù)輸入標準，實現(xiàn)BIM與建筑能耗分析軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是有可行性的。
雖然兩者都是采用面向?qū)ο蟮姆绞矫枋鼋ㄖ?，但是BIM中的建筑模型對構(gòu)件和建筑組成描述是相當具體詳細的，相比較而言，在能耗分析軟件中，具體的建筑空間和復雜的建筑構(gòu)件則被抽象為簡單的熱區(qū)和表面。兩種模型之間的差異導致了將IFC數(shù)據(jù)向IDF數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的復雜性。因此在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程中，會面臨解決如下的一些問題：
1）熱區(qū)的設(shè)置：在能耗分析軟件中，通常需要將具有同樣溫度調(diào)控的相鄰房間設(shè)置為一個熱區(qū)，這就意味著IFC數(shù)據(jù)標準中的多個空間需要被合并為單個空間，并且跨越多個熱區(qū)的墻體需要被拆分為多個屬于不同熱區(qū)的表面，因此需要提供一些交互式的使用功能。
2）熱區(qū)表面幾何形態(tài)的簡化：對于熱量傳導而言，不需要準確的熱區(qū)表面幾何形態(tài)描述，因此需要簡化表面幾何形態(tài)的模式和算法。
3）表面環(huán)境和外部環(huán)境特征的確定：在能耗軟件中需要確定表面的類型（如熱存儲、熱傳導），以及表面的外部環(huán)境和環(huán)境對象，這些不能直接從IFC數(shù)據(jù)中獲取，需要根據(jù)溫度調(diào)控要求以及熱區(qū)的設(shè)置結(jié)果進行具體的判斷。
4、結(jié)語
利用BIM通過參數(shù)化實體造型技術(shù)使計算機可以表達真實建筑所具有的信息，并且實現(xiàn)建筑設(shè)計軟件與下游軟件之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，是未來BIM發(fā)展的重要方向，BIM這場信息革命，將對工程建設(shè)從設(shè)計、建造、加工、施工、銷售、物業(yè)管理等各個環(huán)節(jié)，對于整個建筑行業(yè)，都將產(chǎn)生深遠的影響。
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（來源于建設(shè)工程教育網(wǎng)）
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