BIM应用：基于对象的参数化建模

建筑信息模型的核心技术是参数建模,建筑信息模型所有的内容都是参数化和相关联的,所以对模型的任何部分进行变更时都能引起相关构件的关联变更,剖视图、施工图、大样图都会自动变更。建筑信息模型允许建筑的设计和图纸编制可以同步,在设计工作进行的同时动态生成项目的相关数据。

(1)基本思想

现阶段BIM设计工具,包括Autodesk Revit的建筑和结构,Bentley建筑及相关产品的集合、Graphisoft的ArchiCAD系列、Gehry Technology的Digital ProjecTM、Nemetschek Vectorworks等,以及建造阶段的BIM工具,包括Tekla Structures、SDs/2以及Structureworks等,都可以生成基于实体的参数化模型。这些参数化模型的基本理念是:把对象形状因素和其他属性在装配或者局部装配的等级分类上进行定义和控制。一些参数依赖于用户定义的值,另外一些依赖于一些固定的值,形状可以是2D的,也可以是3D的。

在参数化设计中,与传统设计一个建筑构件不同,设计师去定义一个由关系和规则组成控制参数的模型族(Model Families)或者构件类(Element Class),而建筑构件可以从模型族中生成,但是会根据具体关系和规则的设定不同生成不同模样的构件。定义这样的实体一般用到的参数如“距离”“角度”等,还有规则如“平行于”“相接于”等。这些关系允许每个构件类别的实体依据自身的参数设定和相关对象的内容状况而定(例如,墙是一面可被连接的构件),另外规则可被定义为该设计所必须满足的需求,例如,包裹钢筋的墙或混凝土的最小厚度,允许设计师修改,同时检查规则并且更新细部,使设计元素符合规则要求,并在不能满足规则时软件会警告用户。而在传统的三维CAD建模中,一个构件的每个几何面都必须由用户手动编辑,在参数化建模中,形状和几何组成会在周围环境发生改变时,或在用户的高阶控制下自动进行调整,也就是说它会根据定义自己的规则来编辑自己。

(2)参数化建模的层次

在用于BIM领域和用于其他行业的参数化建模工具之间有许多具体差别。此外,有几种不同类型的BIM设计应用程序,用来处理不同建筑系统的不同对象族。建筑是由大量的相对简单的零件组成。每个建筑系统具有经典建筑规则和比一般的制造对象更可预见的关系。然而,一个中型建设级别的大楼所包含的详细信息量甚至会导致最高端的个人工作站发生性能问题。另一个区别是在建设中有一系列广泛的标准做法和规范,可以很容易适应和嵌入来定义对象。此外,BIM设计应用程序需要使用建筑的惯例制图,而在机械系统中往往不支持制图或使用简单的正交制图惯例。这些差异造成了只有几个通用参数化建模工具被改编并用于建筑信息模型。不过,这是一项面向许多制造系统的业务。(www.xing528.com)

如上述的参数化建模演变过程,几种不同的技术组合产生了现代参数化建模系统。可以分为以下三个层次。

①最简单的系统是定义复杂的形状,或者构建参数定义,这通常称为参数化实体建模。编辑包含按照用户需求改变参数,重新生成部分或者布局。AutoCAD是一个例子,在这种类型的CAD平台上已经开发出许多BIM的工具。

②渐进式改进系统,就是当形状的任何参数发生改变时,装配建模按照整体布局中一个固定的顺序自动更新。这可以被称作参数的集合。这是建筑界的最新状态。

③主要改进型系统,允许定义一个形体的参数通过另一个形状的参数的规则联系起来,这是很大的改进。由于状态可能有不同方式联系,系统有自动确定更新序列的能力,这种被认为是完整参数建模或参数对象建模。