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revit结构分析模型(Analytical Model)(1)初探

前言

在认识BIM强大之余,亦感叹国内结构设计行业封闭,不思进取。最简单的模型数据交换,由于pkpm的存在,搞得其他软件公司如同小偷小摸,简直不可理喻。

revit模型与传统的结构分析软件之间存在一条数据鸿沟,这条鸿沟远远大于各类结构软件之间的差别,而他们之间的桥梁,就是分析模型(Analytical Model)。revit模型是实在但离散的,分析模型则是概念性的,简化的,高度关联的结构。revit在发展早期,并未兼顾到结构分析,但就其发展思路来看,revit以提供开放式的数据接口为己任,他将能做的都做好。也就是说,revit已经完成了结构分析前处理的几乎一切,只等一个分析核心。而吸收Robot之后从2012版开始提供云端的结构分析,水到渠成,Autodesk宏图大略可见一斑。

居于陋室之中,借google仍然能够纵观世界,软件工程学中有 Don't repeat yourself(dry 干法)http://en.wikipedia.org/wiki/Don't_repeat_yourself 原则一说,即不重复发明轮子,每一个参与者,一是要精炼自己的程序,二是文档清晰,接口开放,使之能重复利用。做一件小事情,随便你怎么做都可以,做一件大事,则务必步步为营,明知自己能力有限,精力亦有限,而目标太大,则踏踏实实做一块砖,做一块处处可用的标准砖,无DRY不成系统。



回到主题

<本段包含过多专业术语,可直接忽略>结构分析软件的数据按分析流程来分为,①建筑模型,经过合理简化并加入分析条件即为②结构模型,这里的结构模型除了节点、单元等几何数据以外,还包括单元的材料属性,边界条件,荷载等。结构模型经过一系列运算(针对复杂单元,可能还包括网格划分)形成③刚度矩阵、质量矩阵、荷载矩阵、位移矩阵,这一过程可称之为有限元分析的前处理,这些运算已经包含在有限元求解器之中。有限元求解器是为分析软件的计算核心,一般被包装成一个黑箱,对运算性能要求和输入的数据要求极为苛刻。各个软件厂商的求解器皆有不同。求解器将结构模型形成刚度矩阵之后,即开始求解,结果为各个工况下的④节点位移,节点位移代回方程组,可得到⑤各构件应力,内力,变形等数据,在按照规范组合调整,即可得到⑥设计用的第一手资料。


revit的分析模型则是上述的第二阶段,revit的分析检查既是针对求解器对数据输入要求之严格来说的,比如,如果边界条件不够,自由度过多,使得的结构成为超静定结构,则分析将不会收敛。分析模型到最后设计用的资料,专业性强,理当不是BIM首先关注的内容,BIM应该关注那些可以共享的数据,比如有结构分析软件分析后得到的配筋数据,乃是概预算、结构、施工三个专业都会关注的内容。打造分析模型与结构软件之间的接口,则显得十分必要。


Analytical Model与传统结构分析软件的结构模型的同与不同

http://wikihelp.autodesk.com/Revit/enu/2013/Help/00006-API_Developer's_Guide/0122-Disciple122/0126-Revit_St126/0128-Analytic128

这段是官方wiki最新的关于Analytical Model的文档。目标对象是传统结构模型中的节点,单元等。一般传统结构模型,以盈建科的数据库的schema为例





再看看revit API能导出的Analytical Model包含哪些内容

  • Location of the Element with respect to analysis

  • 几何位置信息(中心线)

  • Parameter Information, including projection, hard points, approximation, and rigid links

  • 刚性节点,截面,近似几何数据,连接映射

  • Support Information

  • 支撑信息(即边界条件)

  • Adjustment Information, both Manual and Automatic

  • 调整信息 

  • Analytical Offset

  • 偏心

Analytical Model 事无巨细,可能很合某些分析软件的胃口,对结构模型的处理非常精确,基本没有黑箱操纵一说。而对于大部分软件,则有点不适应,比如,在etabs等软件中中是不存在曲线单元。任何曲线单元都被近似成折线,Analytical Model为此提供了approximation接口。更常见的在于对偏心的处理,revit主要提供了rigid links方法,这种事最接近模型的真实状况的,也提供了不那么精确的Analytical Offset。midas gen、builidng是按照前一种处理,satwe则是按照后一种处理。rigid links产生的节点数更多,单元矩阵也大许多,对求解器的要求更高。


难点:

单元在节点处切割

荷载分配

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