基于IFC的水電工程BIM體系結(jié)構(gòu)和擴展方法探究(3)

1、基于IFC的水電工程BIM體系結(jié)構(gòu)和擴展方法探究(3)作為建筑信息模型的載體，IFC 的大多數(shù)定義均可應(yīng)用于水電工程領(lǐng)域，其中包括：較為完備的三維幾何描述定義，支持三維模型的創(chuàng)建；種類豐富的資源描述，涵蓋時間、材料、工程量、人材機消耗、成本、參與方、結(jié)構(gòu)荷載等多個方面；類型多樣的基本值類型和單位，支持各類物理量的表達；部分建筑工程的實體，可直接應(yīng)用于水電工程。在此基礎(chǔ)上，針對水電工程的 IFC 擴展主要包含以下兩個方面：（1）擴展水電工程構(gòu)件實體及其相關(guān)定義。針對水電工程的信息特點和實際需求，在 IFC 模型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上新增水電工程相應(yīng)的構(gòu)件實體、構(gòu)件類別實體、枚舉類型、屬性集、數(shù)量集和資源類型

2、等定義。（2）建立層級關(guān)系與關(guān)聯(lián)關(guān)系。新增實體應(yīng)依據(jù)面向?qū)ο笤瓌t建立層級關(guān)系，并與原 IFC 結(jié)構(gòu)的層級關(guān)系相融合。在此基礎(chǔ)上，建立水電領(lǐng)域新增實體之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以及新增實體與原 IFC實體之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。2.2 水電工程構(gòu)件實體及其相關(guān)定義。根據(jù) IFC 擴展方法，本文以構(gòu)件實體擴展為核心，在此基礎(chǔ)上擴展構(gòu)件類別實體、枚舉類型、關(guān)系實體、屬性集、數(shù)量集和資源類型。具體包括：（1）構(gòu)件實體。用于表達工程構(gòu)件的實體，繼承于 IfcElement.本文通過梳理水電工程 PBS、WBS、GBS 等標(biāo)準與編碼體系，在水工、金屬結(jié)構(gòu)、道橋和地質(zhì) 4 個專業(yè)擴展構(gòu)件實體 35 個。（2）構(gòu)件類別實體與枚

3、舉類型。針對每個構(gòu)件實體建立與之對應(yīng)的構(gòu)件類別實體與枚舉類型，是 IFC 領(lǐng)域?qū)油ㄐ械亩x方法。構(gòu)件類別實體是描述構(gòu)件類型的實體，類似于 Revit 中族的概念。同類構(gòu)件的屬性可集中存儲在構(gòu)件類別實體的屬性中。構(gòu)件類別實體繼承于 IfcElementType.枚舉類型用于列舉可能的構(gòu)件類型，如水輪機可以分為軸流式、混流式等類型。本研究共擴展構(gòu)件類別實體與枚舉類型各 35 個。（3）關(guān)系實體與其他實體擴展。關(guān)系實體是定義構(gòu)件間關(guān)聯(lián)關(guān)系的實體，繼承于 IfcRelation-ship.本文對 IFC 未定義的水電領(lǐng)域特有關(guān)系（如上下游關(guān)系）或特殊概念（如壩段）新增定義。本研究共新增關(guān)系實體 4 個

4、，其他實體 1 個。（4）屬性集與數(shù)量集。一般而言，每個構(gòu)件實體對應(yīng)一個通用屬性集。如果某個構(gòu)件實體包含多個重要類型，且每個類型的屬性有顯著差異，則每個類型也應(yīng)設(shè)置獨立的屬性集。如在定義水輪機通用屬性集的基礎(chǔ)上，還應(yīng)定義軸流式水輪機屬性集、混流式水輪機屬性集等。類似的，對于需要衡量工程量的實體類型，需要定義對應(yīng)的數(shù)量集。本研究共擴展屬性集 68 個，數(shù)量集 8 個。（5）資源類型。資源層中定義了工程所需的測量單位、材料、時間等基本資源數(shù)據(jù)。IFC 現(xiàn)有的資源層可以滿足絕大部分的水電工程需要，只有一些水電工程特有的物理量需要補充，如裝機容量、泥沙量等。本文共擴充資源類型定義 8 個。2.3 建立

5、層級關(guān)系與關(guān)聯(lián)關(guān)系。擴展構(gòu)件實體及其相關(guān)定義后，需確定各擴展定義所在的層次。針對新增定義的 4 個主要領(lǐng)域分別建立對應(yīng)的專業(yè)領(lǐng)域。同時為建立與原 IFC 結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，也為充分利用原 IFC 中定義的各類屬性集、數(shù)量集和關(guān)系實體，新增實體應(yīng)依照面向?qū)ο笤瓌t建立層級關(guān)系和關(guān)聯(lián)關(guān)系，并設(shè)置到領(lǐng)域?qū)?、共享層、核心層和資源層中，從而實現(xiàn)新增實體和原 IFC 結(jié)構(gòu)相集成，形成完整的水電工程信息模型。本文在領(lǐng)域?qū)庸残略鏊?、金屬結(jié)構(gòu)、道橋和地質(zhì) 4 個專業(yè)領(lǐng)域。在領(lǐng)域?qū)有略龆x的基礎(chǔ)上，考慮原有大綱和新增定義之間的互用關(guān)系，定義了水工實體（IfcHydraulicElement）與水工通用實體（IfcHyd

6、raulicElementProxy）。其中前者位于核心層，后者位于共享層。同時，本文定義了繼承于水工實體的壩、空腔、金屬結(jié)構(gòu)、止水、水輪機等父級實體，并設(shè)置在共享層。而地質(zhì)和道橋?qū)嶓w則繼承于土木工程實體（IfcCivilElement）。設(shè)置構(gòu)件實體的層次后，對應(yīng)的構(gòu)件類別實體、枚舉類型、屬性集、數(shù)量集等也相應(yīng)劃歸在同層次中。關(guān)系實體應(yīng)根據(jù)與其關(guān)聯(lián)的構(gòu)件實體確定所處層次。覆蓋關(guān)系、填充關(guān)系、空腔實體邊界關(guān)系因建立在水工實體與其父級（IfcElement）之間，故設(shè)置在共享層。而上下游關(guān)系由于僅涉及水工專業(yè)實體，因此設(shè)置在領(lǐng)域?qū)拥乃I(yè)中。類似的，壩段實體既可以包含水工實體，也可以包含建筑實體，因此設(shè)置在核心層。本文共新增定義 194 個，各定義在 IFC 中的分布如表 2 所示。新增構(gòu)件實體、關(guān)系實體、其他實體的層級關(guān)系如圖 2 所示。3 模型應(yīng)用。3.1 信息模型建立。本研究以某四川省水電站項目的閘壩模型為例進行了可行性和實用性驗證。本研究在 Revit2015 中進行建模，形狀規(guī)則的構(gòu)件大部分通過墻、柱、梁、板建模，形狀不規(guī)則的構(gòu)件則大部分通過自定義族或內(nèi)建體量建模。本研究通過 RevitAPI 開發(fā)了 IFC 定義設(shè)置功能。用戶可選中并設(shè)置任意構(gòu)件的 IFC 定義，也可選