基于gbxml的建筑一體化輔助設(shè)計軟件的開發(fā)

0研究設(shè)計及主要內(nèi)容目前，中國建筑設(shè)計行業(yè)的計算機(jī)設(shè)計軟件應(yīng)用非常普遍，但建筑、結(jié)構(gòu)、空調(diào)、供暖、通風(fēng)、照明和其他數(shù)據(jù)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(shè)計理念。簡化和詳細(xì)的設(shè)計和評估理念。設(shè)計建造中往往盲目照搬國外的理念、技術(shù)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(jīng)濟(jì)分析等,從而造成不必要的資金、資源和能源浪費(fèi)。因此,本文主要在已有的DeST相關(guān)技術(shù)及軟件開發(fā)研究基礎(chǔ)上,開展該軟件的BIM能力的提升,增加gbXML信息交換接口,進(jìn)而開發(fā)實現(xiàn)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的綠色建筑節(jié)能設(shè)計評價BIM應(yīng)用技術(shù)軟件(DeST-BIM)。清華大學(xué)建筑學(xué)院建筑節(jié)能研究中心從20世紀(jì)90年代就開展了節(jié)能、生態(tài)建筑的科研和應(yīng)用工作,取得了多項研究成果;隨著大多數(shù)國內(nèi)外CAD及相關(guān)軟件的BIM功能增強(qiáng),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(nèi)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(shù)據(jù)管理平臺、建筑節(jié)能設(shè)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(shù)據(jù)信息的(擴(kuò)展)表達(dá):分析研究DeST的軟件體系、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及信息,給出gbXML元素與DeST數(shù)據(jù)庫字段的對應(yīng)關(guān)系,包含了建筑幾何、建筑環(huán)境、空間分區(qū)、系統(tǒng)與設(shè)備、人員及設(shè)備運(yùn)行作息等數(shù)據(jù)節(jié)點。3)完成了BIM數(shù)據(jù)管理平臺、DeST模型的gbXML文件導(dǎo)出\導(dǎo)入、gbXML模型導(dǎo)入及節(jié)能評估應(yīng)用;完善了DeST的BIM數(shù)據(jù)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(gòu)造元素———Construction;層元素———Layer;材質(zhì)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(xiàn)。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(gòu)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(shù)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(shè)備、人員及設(shè)備運(yùn)行作息、計算結(jié)果等數(shù)據(jù)節(jié)點。其節(jié)點關(guān)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(chǔ);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(shù)據(jù)節(jié)點。其節(jié)點關(guān)系及分支的框架如圖2所示。1.2bim數(shù)據(jù)接口本文的主要工作是開發(fā)“基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計評價軟件(DeST-BIM)”的BIM數(shù)據(jù)接口;軟件主要包括:BIM數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫信息表達(dá)在DeST-BIM軟件的數(shù)據(jù)接口開發(fā)中,需要給出DeST的BIM數(shù)據(jù)信息的(擴(kuò)展)表達(dá)(見表5),這里給出DeST數(shù)據(jù)庫、gbXML描述以及元素與字段的對應(yīng)關(guān)系,包含了建筑與環(huán)境、空間與分區(qū)、系統(tǒng)與設(shè)備、人員與設(shè)備作息等數(shù)據(jù)節(jié)點。3太陽輻射分析軟件介紹目前,gbXML文件導(dǎo)入\導(dǎo)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(xiàn)的,是針對DeST數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫,在BESAT中,可以進(jìn)行模型的顯示及用戶交互操作。開發(fā)工作主要包括:BIM數(shù)據(jù)管理平臺、gbXML文件導(dǎo)入\導(dǎo)出等。3.1物流管理系統(tǒng)平臺BIM數(shù)據(jù)管理平臺主要用于BIM數(shù)據(jù)的查詢、導(dǎo)入、導(dǎo)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(shù)據(jù)庫導(dǎo)入,XML文件導(dǎo)入\導(dǎo)出,對象瀏覽,關(guān)系視圖,屬性視圖、建筑視圖等。23從ast文件導(dǎo)入xml文件XML文件定義的主要標(biāo)簽:Database,Object,Property,Relation,……。3.2文件輸出dmet本研究完成了能耗數(shù)據(jù)的gbXML的文件導(dǎo)出,示例導(dǎo)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(dǎo)出\導(dǎo)出gbXML”,給出文件名,即可導(dǎo)出相應(yīng)的gbXML文件,如:exam.xml。導(dǎo)出的gbXML文件內(nèi)容如圖7所示。3.3外部數(shù)據(jù)的讀取在BESAT模塊中,選擇“文件\導(dǎo)入外部文件\導(dǎo)入gbXML”,給出文件名,即可導(dǎo)入相應(yīng)的gbXML文件,并在窗口中顯示模型,進(jìn)而可以進(jìn)行陰影、輻射強(qiáng)度計算等。導(dǎo)入的gbXML文件信息主要有:1)讀取gbXML工程地點,設(shè)置為負(fù)荷、能耗等計算的新工程地點;2)讀取gbXML文件中的氣象數(shù)據(jù),維護(hù)結(jié)構(gòu)信息、構(gòu)造信息、材質(zhì)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(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)、水系統(tǒng)、作息等信息。在gbXML文件導(dǎo)入時,如果該文件是從BESAT軟件導(dǎo)出的文件,這時程序自動生成相應(yīng)的DeST工程文件,如:BESAT軟件導(dǎo)出exam.xml,則在導(dǎo)入該文件時,自動生成exam_xml.accdb文件(見圖8);進(jìn)而可以在DeST軟件中打開exam_xml.dwg。exam_xml.accdb數(shù)據(jù)庫包含了建筑幾何、建筑環(huán)境、空間分區(qū)、通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)、冷熱源、人員及設(shè)備運(yùn)行作息等整體數(shù)據(jù),并在DeST軟件中進(jìn)行了能耗模擬驗證,體現(xiàn)出其gbXML數(shù)據(jù)信息的完整性和準(zhǔn)確性。這里給出2個在BESAT模塊中導(dǎo)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(diào)能耗評估版(簡稱“DeST-e”)正是針對建設(shè)部發(fā)布的住宅節(jié)能設(shè)計行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的應(yīng)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(diào)負(fù)荷的計算對住宅類建筑進(jìn)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(dǎo)入gbXML模型后,自動生成相應(yīng)的DeST工程文件,進(jìn)而可以通過其建筑空調(diào)負(fù)荷的計算對住宅類建筑進(jìn)行節(jié)能評估。通過對該建筑的傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)、冷熱負(fù)荷、能耗等指標(biāo)的計算,給出體形系數(shù)、外墻、屋面、南西北向外窗、內(nèi)墻、樓地、挑空樓板、戶門設(shè)計等是否符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求的評估結(jié)果。5研究的基本情況目前,大多數(shù)國內(nèi)外CAD及相關(guān)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(shè)計是及其重要的。國際上針對綠色建筑設(shè)計與評價工具對綠色建筑設(shè)計還存在著一些局限性,主要表現(xiàn)在:可操作性不強(qiáng),龐大的指標(biāo)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(kuò)展性差等。中國BIM標(biāo)準(zhǔn)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(tuán)結(jié)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(shè)計和開發(fā)1套基于指標(biāo)體系相對完整,數(shù)據(jù)容量大,靈活性、可操作性和可擴(kuò)展性強(qiáng)的綠色建筑節(jié)能設(shè)計與評價系統(tǒng)具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義。本研究在廣泛的文獻(xiàn)調(diào)研以及實際調(diào)研的基礎(chǔ)上,對國內(nèi)外主要的建筑節(jié)能設(shè)計軟件進(jìn)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(shè)計評價P-BIM技術(shù)功能的應(yīng)用軟件開發(fā)工作。本文主要介紹了DeST軟件的gbXML接口技術(shù),初步實現(xiàn)了一套完整的基于gbXML標(biāo)準(zhǔn)的模型數(shù)據(jù)