張洪磊 喬保娟 楊廣劍

(建研科技股份有限公司設(shè)計(jì)軟件事業(yè)部，北京100013)

1 前言

BIM(Building Information Modeling)作為目前的一種全新的技術(shù)，如何在工程建設(shè)各階段發(fā)揮作用是未來(lái)研究的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)同階段不同數(shù)據(jù)的橫向打通對(duì)提高生產(chǎn)效率有較大的意義[1]。隨著B(niǎo)IM技術(shù)在國(guó)內(nèi)外建筑行業(yè)的普及應(yīng)用，各類軟件需要共享模型數(shù)據(jù)，但在目前不同軟件的模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換大多是通過(guò)人工完成的[2]。PKPM作為國(guó)內(nèi)使用率最高的建筑結(jié)構(gòu)類軟件，建研科技股份有限公司設(shè)計(jì)軟件事業(yè)部(PKPM CAD工程部)應(yīng)廣大用戶的要求，開(kāi)發(fā)了PTrans外部接口軟件，實(shí)現(xiàn)PKPM建筑結(jié)構(gòu)模型(包括計(jì)算模型)與多款BIM軟件以及多種結(jié)構(gòu)軟件的數(shù)據(jù)接口。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的測(cè)試及用戶試用反饋，軟件成熟度有了較大提高，穩(wěn)定性，健全性也有了進(jìn)一步提升。本文將就ETABS和REVIT軟件的實(shí)際工程應(yīng)用、PM數(shù)據(jù)完備性、特色功能予以簡(jiǎn)要介紹。

2 軟件基本功能與架構(gòu)

為了能方便地與各軟件進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換，程序設(shè)計(jì)了一個(gè)中間的數(shù)據(jù)容器，其描述了建筑工程所需的各類基本數(shù)據(jù)，各類軟件包括PMCAD都可以將自己的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到容器內(nèi)，同時(shí)也可以從容器內(nèi)提取所需的數(shù)據(jù)，形成自己的模型。這樣便簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)了PKPM與其他軟件數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一轉(zhuǎn)換，更便于管理。架構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 P-Trans基本架構(gòu)

3 P-Trans數(shù)據(jù)完備性驗(yàn)證

本節(jié)將通過(guò)一個(gè)實(shí)際工程轉(zhuǎn)換前和轉(zhuǎn)換后兩個(gè)模型利用SATWE計(jì)算后的結(jié)果的比較，說(shuō)明PMCAD轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)完備性。

3.1 工程模型及模型特點(diǎn)

本文選取的驗(yàn)證工程如下:

圖2 PMCAD中某實(shí)際工程側(cè)視圖

3.2 模型特點(diǎn)

為了說(shuō)明問(wèn)題，使該模型具有以下常見(jiàn)工程特點(diǎn):

·梁墻偏心

·厚度板(布置荷載)

·全房間洞

·用戶指定抗震等級(jí)和混凝土等級(jí)

·設(shè)置了活荷載折減參數(shù)

·梁荷載、節(jié)點(diǎn)荷載

·支座類型編輯

3.3 計(jì)算結(jié)果比較

由于計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)量較大，我們暫選取個(gè)別總體參數(shù)和層參數(shù)進(jìn)行比較。選擇的比較數(shù)據(jù)為:總信息、地震作用下X向樓層層間位移、位移角對(duì)比曲線圖作為對(duì)比。

由總信息比較表(表1)可以看出，結(jié)構(gòu)總重、總軸力、周期等值誤差很小，工程上可以接受，其他未列出的如周期比，柱傾覆彎矩等也在同樣的誤差范圍內(nèi)。

圖3與圖4分別為該建筑在地震作用下X向、Y向的最大位移曲線，由圖中可以看出，誤差很小。另外，風(fēng)荷載的作用下樓層位移的結(jié)果與該結(jié)果相似，誤差也很小。

由圖5、圖6同樣可以看出，地震作用下X、Y向位移角也差別不大。

其他未列出的如柱剪力，傾覆力矩等數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換前和轉(zhuǎn)換后的模型，計(jì)算結(jié)果也保持很高的一致性。

圖3 地震作用下X向位移比較

表1 總信息比較表

3.4 本節(jié)結(jié)論

通過(guò)分析轉(zhuǎn)換前、后兩個(gè)模型的計(jì)算結(jié)果，各類計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)的差距均在1% ～5%以內(nèi)，由此可以得知，在模型轉(zhuǎn)換過(guò)程中，未損失模型的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，完全符合工程上的使用要求。也證明了P-Trans在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，可以保證模型數(shù)據(jù)的完備性。

圖6 地震作用下Y向位移角

4 接口軟件在Revit和ETABS上的工程轉(zhuǎn)換實(shí)例

為了證明P-Trans的通用性和適用性，與Revit和ETABS的轉(zhuǎn)換分別選擇了五個(gè)工程和一個(gè)工程進(jìn)行說(shuō)明，并舉例比較說(shuō)明了由連接關(guān)系不明確的Revit模型導(dǎo)入PMCAD時(shí)經(jīng)過(guò)接口處理和不經(jīng)過(guò)處理產(chǎn)生的差異。

4.1 PMCAD與Revit的轉(zhuǎn)換

PMCAD與Revit的接口目前支持Revit2012～2014版本，各個(gè)版本的功能相同，PMCAD中的各種截面梁、柱、撐等，都可正常轉(zhuǎn)換，并可自動(dòng)或手動(dòng)匹配軟件中帶的族。對(duì)于用Revit系統(tǒng)族創(chuàng)建的模型或由PMCAD轉(zhuǎn)換來(lái)的模型，用戶無(wú)須做截面匹配。

圖7為PMCAD中各種截面柱與Revit相互轉(zhuǎn)換例子:

圖7 PMCAD截面與Revit族轉(zhuǎn)換實(shí)例

圖8為Revit自帶的樣例工程轉(zhuǎn)到PMCAD中的結(jié)果，該工程的特點(diǎn)是Revit樓板的邊界部分超過(guò)了邊緣梁或墻，P-Trans自動(dòng)將挑出去的部分轉(zhuǎn)換成了懸挑板。含有的越層墻也可正常轉(zhuǎn)換。

圖8 PMCAD轉(zhuǎn)某Revit工程示例

圖9為PMCAD的某工程轉(zhuǎn)到Revit的結(jié)果，該工程的特點(diǎn)是頂部呈傾斜狀態(tài)，使用了大量的跨層撐、上節(jié)點(diǎn)高和梁頂標(biāo)高，并上下層封口。選擇該工程主要為了說(shuō)明P-Trans對(duì)斜梁，斜撐及山墻轉(zhuǎn)換的正確性。

圖9 Revit轉(zhuǎn)某PMCAD工程示例

圖10為PMCAD的某工程轉(zhuǎn)到Revit的結(jié)果，該工程共125層，高度為646m，選擇該工程為了說(shuō)明P-Trans的數(shù)據(jù)容量對(duì)大體量工程的適用性。

除此之外，我們將大量的多高層工程從PMCAD轉(zhuǎn)Revit之后，再把Revit模型轉(zhuǎn)回到PMCAD中，模型幾何構(gòu)型均保持一致，如圖11所示。

圖10 Revit轉(zhuǎn)某PMCAD工程示例

圖11 Revit與PMCAD雙向轉(zhuǎn)換工程示例

測(cè)試結(jié)果表明，P-Trans可適應(yīng)各類復(fù)雜工程轉(zhuǎn)Revit和轉(zhuǎn)PMCAD的需求。

除此之外，由于Revit模型較多的為建筑類模型，很多用戶一般通過(guò)一道長(zhǎng)墻或長(zhǎng)梁來(lái)建模，那么在轉(zhuǎn)入PMCAD時(shí)，長(zhǎng)墻或長(zhǎng)梁中間時(shí)與其他梁、墻相交時(shí)必須建立正確的連接關(guān)系并打斷;本來(lái)設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)支梁的模型在轉(zhuǎn)換后可能會(huì)變?yōu)閼冶哿?，這樣將對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。又如，建筑外立面考慮柱外側(cè)與梁、墻外側(cè)平齊時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一部分偏心處理。接口軟件中對(duì)類似的情況均做了處理，通過(guò)不處理和增加處理，分別轉(zhuǎn)換相同的Revit模型，處理前后的效果如圖12所示。

4.2 PMCAD與ETABS的轉(zhuǎn)換

PMCAD與ETABS的轉(zhuǎn)換可包含荷載定義和布置數(shù)據(jù)，方便用戶使用PKPM的計(jì)算軟件和ETABS的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。

圖12 處理前后某工程局部效果比較圖

圖13中的實(shí)際工程，總高度為40m，帶1層地下室。在由PMCAD轉(zhuǎn)換到ETABS2013后，SATWE與ETABS的周期如表2所示。從表2可以看出，模型在轉(zhuǎn)換前后保持了結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的完備性和真實(shí)性，計(jì)算結(jié)果可用于實(shí)際工程不同軟件計(jì)算結(jié)果比較。

圖13 某實(shí)際工程側(cè)視圖

表2 周期比較

5 小結(jié)

P-Trans接口軟件目前經(jīng)過(guò)大量的測(cè)試及用戶試用反饋，并及時(shí)實(shí)現(xiàn)用戶新需求，基本能夠滿足用戶對(duì)PKPM與Revit和ETABS數(shù)據(jù)雙向互轉(zhuǎn)的需求，并可保證數(shù)據(jù)的完備和可靠性。用戶在用Revit建模后，可以直接使用接口軟件將模型轉(zhuǎn)到PKPM中做計(jì)算分析。也可將PMCAD模型轉(zhuǎn)入到ETABS，利用SATWE或PMSAP進(jìn)行計(jì)算后與ETABS的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算結(jié)果比對(duì)。因此，使用P-Trans便解決了同一工程中同時(shí)使用多款軟件時(shí)模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與共享的問(wèn)題，必將較大地提高工程師的工作效率。

[1]何清華，錢麗麗，段運(yùn)峰，李永奎.BIM在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的現(xiàn)狀及障礙研究[J].工程管理學(xué)報(bào).2012，26(1):12-16.

[2]黃吉鋒，張漢義，聶祺.BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件中的應(yīng)用[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2011，4(3):58-62.

[3]ETABS中文使用手冊(cè)

[4]Autodesk.Revit2014 APIDeveloper Guide.

Application of Interface Software P-Trans