基于gbxml的建筑一體化輔助設計軟件的開發(fā)

基于gbxml的建筑一體化輔助設計軟件的開發(fā)

0研究設計及主要內容目前，中國建筑設計行業(yè)的計算機設計軟件應用非常普遍，但建筑、結構、空調、供暖、通風、照明和其他數據信息的交換是分離的，不能全面貫徹整個綠色建筑過程的設計理念。簡化和詳細的設計和評估理念。設計建造中往往盲目照搬國外的理念、技術和方法,而無法切實地開展監(jiān)控、評估、能耗分析、成本估算以及經濟分析等,從而造成不必要的資金、資源和能源浪費。因此,本文主要在已有的DeST相關技術及軟件開發(fā)研究基礎上,開展該軟件的BIM能力的提升,增加gbXML信息交換接口,進而開發(fā)實現具有自主知識產權的綠色建筑節(jié)能設計評價BIM應用技術軟件(DeST-BIM)。清華大學建筑學院建筑節(jié)能研究中心從20世紀90年代就開展了節(jié)能、生態(tài)建筑的科研和應用工作,取得了多項研究成果;隨著大多數國內外CAD及相關軟件的BIM功能增強,DeST軟件也開始同步開展BIM能力與專業(yè)功能的完善與提高。本文研究主要內容如下。1)gbXML剖析:全面研究了多個版本的gbXML方案,并以表格形式給出了gbXML典型元素及屬性說明。給出BIM數據管理平臺、建筑節(jié)能設計評價軟件的工作流程、gbXML根節(jié)點分支框架、Campus節(jié)點分支描述等。2)DeST的BIM數據信息的(擴展)表達:分析研究DeST的軟件體系、數據結構及信息,給出gbXML元素與DeST數據庫字段的對應關系,包含了建筑幾何、建筑環(huán)境、空間分區(qū)、系統(tǒng)與設備、人員及設備運行作息等數據節(jié)點。3)完成了BIM數據管理平臺、DeST模型的gbXML文件導出\導入、gbXML模型導入及節(jié)能評估應用;完善了DeST的BIM數據信息交換功能。1gbxml分析1.1gbxdv、區(qū)域建筑元素及屬性說明gbXML的典型節(jié)點元素有:gbXML元素———gbXML;園區(qū)元素———Campus;照明系統(tǒng)元素———LightingSystem;構造元素———Construction;層元素———Layer;材質元素———Material;窗類型元素———WindowType;年作息元素———Schedule;周作息元素———WeekSchedule;日作息元素———DaySchedule;分區(qū)元素———Zone;歷史檔元素———DocumentHistory;地域元素———Location;建筑元素———Building;空間元素———Space;照明元素———Lighting;實體殼元素———ShellGeometry;邊界空間元素———SpaceBoundary;表面元素———Surface;開口元素———Opening等。下面示例給出了gbXML的gbXML、Zone節(jié)點元素及屬性說明,其它節(jié)點說明請參見文獻。gbXML元素:屬性主要有:溫度單位、長度單位等,子元素主要有:園區(qū)、構造等;表1、表2說明其支持的屬性及子元素。Zone元素(分區(qū)):屬性主要有:采暖作息ID、溫度作息ID等,子元素主要有:流量、換氣次數等;表3、表4說明其支持的屬性及子元素。gbXML根節(jié)點:主要包含了建筑形體、建筑環(huán)境、空間分區(qū)、系統(tǒng)與設備、人員及設備運行作息、計算結果等數據節(jié)點。其節(jié)點關系及分支的框架如圖1所示。Campus(園區(qū))節(jié)點:用作所有物理對象的基礎;在1個建筑群中,可以放置1個或多個建筑。主要包含了工程地點、建筑空間、建筑表面等數據節(jié)點。其節(jié)點關系及分支的框架如圖2所示。1.2bim數據接口本文的主要工作是開發(fā)“基于BIM技術的建筑節(jié)能設計評價軟件(DeST-BIM)”的BIM數據接口;軟件主要包括:BIM數據管理平臺、能耗計算引擎、節(jié)能評價模塊等,這里概要給出BIM數據管理的模塊組成(見圖3)、以及評價軟件的工作流程圖(見圖4)。2dest數據庫信息表達在DeST-BIM軟件的數據接口開發(fā)中,需要給出DeST的BIM數據信息的(擴展)表達(見表5),這里給出DeST數據庫、gbXML描述以及元素與字段的對應關系,包含了建筑與環(huán)境、空間與分區(qū)、系統(tǒng)與設備、人員與設備作息等數據節(jié)點。3太陽輻射分析軟件介紹目前,gbXML文件導入\導出模塊是在DeST的外掛軟件“建筑太陽輻射分析軟件(BESAT)”中實現的,是針對DeST數據庫進行數據讀寫,在BESAT中,可以進行模型的顯示及用戶交互操作。開發(fā)工作主要包括:BIM數據管理平臺、gbXML文件導入\導出等。3.1物流管理系統(tǒng)平臺BIM數據管理平臺主要用于BIM數據的查詢、導入、導出等管理,文件讀寫格式分別是accdb及xml,其平臺窗口如圖5所示。1主要功能DeST數據庫導入,XML文件導入\導出,對象瀏覽,關系視圖,屬性視圖、建筑視圖等。23從ast文件導入xml文件XML文件定義的主要標簽:Database,Object,Property,Relation,……。3.2文件輸出dmet本研究完成了能耗數據的gbXML的文件導出,示例導出了gbXML的文件:在BESAT模塊中打開該模型(如圖6),再選擇“文件\導出\導出gbXML”,給出文件名,即可導出相應的gbXML文件,如:exam.xml。導出的gbXML文件內容如圖7所示。3.3外部數據的讀取在BESAT模塊中,選擇“文件\導入外部文件\導入gbXML”,給出文件名,即可導入相應的gbXML文件,并在窗口中顯示模型,進而可以進行陰影、輻射強度計算等。導入的gbXML文件信息主要有:1)讀取gbXML工程地點,設置為負荷、能耗等計算的新工程地點;2)讀取gbXML文件中的氣象數據,維護結構信息、構造信息、材質信息;3)讀取gbXML文件中的建筑物信息、樓層信息、房間基本信息及計算空間信息;4)讀取gbXML文件中的空調系統(tǒng)、通風、水系統(tǒng)、作息等信息。在gbXML文件導入時,如果該文件是從BESAT軟件導出的文件,這時程序自動生成相應的DeST工程文件,如:BESAT軟件導出exam.xml,則在導入該文件時,自動生成exam_xml.accdb文件(見圖8);進而可以在DeST軟件中打開exam_xml.dwg。exam_xml.accdb數據庫包含了建筑幾何、建筑環(huán)境、空間分區(qū)、通風、空調系統(tǒng)、冷熱源、人員及設備運行作息等整體數據,并在DeST軟件中進行了能耗模擬驗證,體現出其gbXML數據信息的完整性和準確性。這里給出2個在BESAT模塊中導入的gbXML模型(Ecotect給出的),及其可視化3D圖形顯示見圖9。4生態(tài)住宅評估DeST住宅采暖空調能耗評估版(簡稱“DeST-e”)正是針對建設部發(fā)布的住宅節(jié)能設計行業(yè)標準開發(fā)的應用于住宅類建筑節(jié)能評估的專用版本。它采用“參考建筑法”,通過對建筑空調負荷的計算對住宅類建筑進行節(jié)能評估,是生態(tài)住宅評估的重要工具,其軟件界面見圖10。對于DeST的BESAT軟件導入gbXML模型后,自動生成相應的DeST工程文件,進而可以通過其建筑空調負荷的計算對住宅類建筑進行節(jié)能評估。通過對該建筑的傳熱系數、遮陽系數、冷熱負荷、能耗等指標的計算,給出體形系數、外墻、屋面、南西北向外窗、內墻、樓地、挑空樓板、戶門設計等是否符合節(jié)能標準要求的評估結果。5研究的基本情況目前,大多數國內外CAD及相關軟件,都開始通過BIM建筑信息模型來全面的反映建筑全生命周期信息,這對建筑的生命周期及協(xié)同設計是及其重要的。國際上針對綠色建筑設計與評價工具對綠色建筑設計還存在著一些局限性,主要表現在:可操作性不強,龐大的指標體系不易管理,各國評價體系不利于交流共享,評價工作量大,靈活性和擴展性差等。中國BIM標準研究項目實施計劃提出,是以中國BIM事業(yè)發(fā)展為己任,團結全社會各方面的力量開展工作,通過國家科技支撐和廣大科技人員的努力,設計和開發(fā)1套基于指標體系相對完整,數據容量大,靈活性、可操作性和可擴展性強的綠色建筑節(jié)能設計與評價系統(tǒng)具有深遠的現實意義。本研究在廣泛的文獻調研以及實際調研的基礎上,對國內外主要的建筑節(jié)能設計軟件進行了比較分析,分別歸納了它們各自的特點以及存在的問題,開始對已有DeST軟件的BIM能力與專業(yè)功能的提升和改造,啟動了綠色建筑節(jié)能設計評價P-BIM技術功能的應用軟件開發(fā)工作。本文主要介紹了DeST軟件的gbXML接口技術,初步實現了一套完整的基于gbXML標準的模型數據