结构物高精细度BIM模型的拓扑结构研究

摘要

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)可实现建筑全寿命周期中各参与方在同一多维信息模型上的数据共享和协同工作，必将极大促进工程勘察设计行业生产方式的变革。结构专业通常需要使用详细的细节构造和配筋信息对结构物进行反复的模拟与仿真，建立具有良好信息交互能力的高精细度结构BIM模型是实现结构专业BIM应用价值的前提。目前BIM建模仍存在随意性强、工作量大、效率低、定量控制困难等问题，难以保证模型质量、模型工作性能和模型信息交互能力，这对结构专业的BIM实施带来极大困难，也无法为未来智能化的信息综合应用提供合理的BIM模型。为此，本文基于信息方法论、拓扑空间论和人工神经场论对结构专业BIM实施要素的配置方法、高效高精细度建模方法、建模质量定量控制方法和模型特征信息智能提取方法开展了探索性的研究。
　　首先探索了结构BIM定量化的研究模式，通过文献和工程调研分析，得到了开展结构物高精细度BIM研究的要点分布和相互关系;其次基于上述要点和信息方法论，识别并定义了结构BIM实施要素的配置关系，称为“结构BIM构型”;再次基于拓扑空间论对结构BIM构型中的关键要素“结构BIM模型系统”进行研究，选择一跨50m预制箱梁高精细度BIM子模型作为样本开展实验，分析了模型信息拓扑特征的变化规律，得到了高精细度BIM模型的信息拓扑结构，提出了模型质量的定量评价方法;接着对上述拓扑结构进行简化，并基于人工神经场(ANEF)对拓扑网络中两类特征节点进行数学建模，得到了网络节点模型;最后将上述结论应用于某实际工程项目中进行了验证和完善。
　　本文建立了结构BIM构型，发现了各类外部影响要素对具有体系结构的结构BIM模型系统的配置方式;通过模型实验，得到了结构BIM模型的信息网络拓扑结构，发现了BIM模型信息拓扑随所包含子模型数目变化的类细胞分裂特征，提出了BIM模型拓扑质量的定量化评价方法;建立了结构BIM信息网络的节点模型;初步实现了高精细度结构BIM模型在力学分析和土建模拟中的直接应用，为未来进一步研究建筑大数据信息系统提供了参考。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2．1 研究现状

1．2．2 发展趋势

1．2．3 存在问题

1．3．1 研究内容

1．3．2 创新性

第二章 概念界定及研究基础

2．1 结构物高精细度BIM模型

2．2．1 信息方法论

2．2．2 拓扑空间论

2．2．3 人工神经场论

2．3 实践研究基础

2．3．1 文献研究

2．3．2 调研研究

2．4．1 分析过程

2．4．2 分析结论

2．5 本章小结

第三章 结构BIM实施要素

3．1 实施要素的构型组织

3．2 结构BIM实施要素配置

3．2．1 要素定义

3．2．2 配置关系

3．2．3 实施要素配置模型

3．3 结构BIM模型系统

3．3．1 模型系统

3．3．2 模型类

3．3．3 模型拓扑

3．4 本章小结

第四章 结构BIM模型的拓扑实验

4．1．1 样本选取

4．1．2 实验假定

4．1．3 编码规则

4．2 实验步骤

4．3 实验现象及结论

4．3．1 实验现象

4．3．2 实验结论

4．4 拓扑简化

4．5 本章小结

第五章 结构BIM模型的拓扑节点建模

5．1．1 相似性分析

5．1．2 建模假定

5．1．3 节点建模

5．2．1 输入层节点

5．2．2 隐层节点

5．3 一致性评价

5．4 本章小结

第六章 工程案例应用

6．1 项目概况

6．1．1 项目主体

6．1．2 施工方案要点

6．1．3 外部需求

6．2 项目实施要素配置方案

6．2．1 要素配置

6．2．2 配置方案

6．3．1 模型拓扑

6．3．2 节点模型

6．4．1 衍生种类

6．4．2 行为效果

6．5 本章小结

第七章 结论及展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况