随着智能建造技术的不断发展,针对三维建筑设计信息模型的自动合规性审查(Automated Compliance Checking,ACC)已经成为了三维正向设计领域的研究热点。目前针对三维设计成果模型中构件属性、参数设置等基础语义信息的合规性审查已经有了较为完整的研究,但对于模型中复杂空间关系分析和几何数据推理的相关研究尚显不足,难以满足土木工程中复杂的设计施工审查需求。本文将基于行业基础类(Industry Foundation Class,IFC)标准,重点研究IFC三维模型构件的几何形状表达及空间关系,结合实际审查需求,搭建几何审查框架,提出一种面向几何审查的模型预处理及信息增强方法,并以实际规范条文为例展开对三维模型几何信息自动审查方法的研究。主要研究内容如下:首先,对作为审查依据的实际规范进行解析,以抽取几何约束条文,并对三维模型数据标准IFC及其对于建筑元素的几何信息描述部分展开深入研究,分析模型表达规则,并借助IFC工具获取模型几何数据信息,再通过对审查需求及模型数据信息的综合分析,建立几何审查框架,提出一种面向几何审查的模型预处理及信息增强方法,为后续研究提供方向。其次,通过对不同形状表达方式的对比分析,选择表达能力和算法通用性较强的Brep格式作为转换目标,研究模型表达转换方法,基于IFC中建筑元素相对放置系统定义的位置坐标变换规则,将所有元素转换至统一坐标系中,使模型具有统一的几何表达模式,以便于信息的提取和空间关系分析。再结合实际审查需求,基于代理实体和自定义属性集完成了对IFCSPF文件的静态扩展,以增强模型信息表达能力,实现了IFC模型的几何语义丰富,为后续的几何审查提供完备的信息数据基础。最后,重点研究构件间空间关系的定义和判别方法,并以部分实际规范条文为例,针对模型参数判断、拓扑关系判断、方位关系判断以及度量关系判断四类主要的几何审查目标,提出相应的模型几何信息审查方法,以实现对几何约束规范条文的自动合规性审查。研究成果推进了建筑智能化领域的发展,同时有助于推动建筑信息模型(Building Information Model,BIM)技术在建筑工程全生命周期中的落地应用。
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