浅谈GIS技术在建筑结构管理系统中的应用

林显志+杨志忠

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摘要：汶川地震后，严格加强建筑结构的科学管理，已成为构建和谐建筑的时代要求。利用GIS作为技术支撑，进行建筑结构管理是一条行之有效的途径。对系统的总体目标，总体框架，主要功能和楼梯抗震评价模型的建立进行了初步研究。以期促进建筑结构管理的信息化，为数字建筑建设做贡献。

关键词：GIS；建筑结构；抗震评价

中图分类号：P208 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）019-000-02

建筑结构是指在建筑物（包括构筑物）中，由构件组成的能承受各种荷载作用的空间承重体系。汶川地震后，举国痛心，特别是学校的教学楼，突然倒塌，造成无辜学生伤亡。应该指出，建筑物在竣工验收后，特别是对主控项目的建筑结构，如大量存在的砖（石）混合结构，底框砖混结构，甚至钢筋混凝土框架结构，尤其是针对逃生的主要通道：楼梯，都应该进行统一高效的科学管理。这作为一项系统工程，不但能迅速查询建筑结构的相关信息，避免人工大量翻阅图纸，而且能对建筑结构进行抗震性能评估，以减轻地震灾害。当然，汶川地震给我们的教训是惨痛的，归根结底是缺乏对建筑结构科学管理的意识。因此，如何应用现代化手段，对建筑结构进行系统科学有效的管理，已成为全社会关注的焦点，也是摆在我们建筑结构研究者面前，亟需解决的一个问题。

一、系统的总体目标

GIS （ 地理信息系统），对整个或者部分地区表面的空间数据进行的采集、存储、分析、管理、 规划和显示，以便解决复杂空间信息问题。建立建筑结构管理信息系统，可摆脱传统进行大量枯燥无味的建筑结构纸质图纸和彼此孤立的各种建筑结构信息图表的人工统计和管理。系统在充分考虑到建筑结构涉及到地域空间广，结构信息多而且乱，尤其是农村的建筑结构管理复杂，难度大的基础上，应用GIS技术，建立建筑结构管理信息数据库如图1。通过GIS强大的空间分析功能，可实现空间信息和属性信息的双向连接和查询，及时准确地为建筑结构管理提供各种信息，提高管理效率，降低人工管理的劳动强度和管理成本[1]。不但可以实现对建筑结构的可视化管理，而且能对新建建筑物的建筑结构类型进行监管与规划，如建筑规划局可以借助该系统，对目前存在石结构进行查询和统计。系统还具备对建筑结构抗震性能进行评估的功能，对于一些抗震性能较差的建筑结构，进行提出相应的抗震加固措施；严重的，坚决进行强制拆除。因此，该系统可为政府及有关部门提供防震减灾科学依据，提高农村，特别是边远山区防震科学决策水平，最终实现建筑结构管理的科学化和信息化。

二、系统的总体框架

由于系统建设的复杂性，考虑到系统用户：如国土资源管理局或地方建设局，在客户端要及时、准确地对建筑结构进行定位查询，统计和抗震性能评估，这就对客户端的硬软件，不论是在进行逻辑计算的速度还是在进行图形信息存储时都有要求的较高。因而系统设计方案采用Client/Server（客户端/服务器端）访问与分发模式图2。通过将系统的访问请求合理分配到Client端和Server端，降低了系统的通讯开销，提高了系统查询速度，可以充分利用两端硬软件环境的优势[2]。VB语言开发的应用程序分别存贮在服务器端和客户端，由于考虑到在客服端访问图形信息一般加载比较慢的问题，通过缓存技术将一部分空间信息存贮在客服端，大部分数据存贮在服务器端。通过UDP协议，用户可到服务器端调用所需的访问数据，并通过客户端的应用程序输出访问结果。

三、系统的主要功能

1.系统维护模块

此模块主要用于新建、更改、删除、打印、搜索、导出管理员信息。

（1）系统管理设置，主要用于设置各类用户使用系统的权限；

（2）用户个人信息，用于操作者设置用户名、密码等。

（3）建筑结构设计规范，主要用于发布和查询最新的各种类型的建筑结构设计规范，尤其是抗震设计规范。

2.建筑结构管理模块

此模块是系统的核心模块。主要包括建筑结构审批和建筑结构概貌两个子模块。

（1）建筑结构录入，主要是辅助档案局在城建档案管理时，对竣工验收合格的建筑结构，应进行及时的登记，将其属性信息和空间信息写入到建筑结构信息数据库中，并对全库进行更新。

（2）建筑结构概貌，可实现对建筑结构空间信息的二维或三维显示，并能对其放大、缩小、定位等操作。建筑结构属性信息包括建筑物名称、建筑结构编号、建筑结构类型、建筑基础形式、建筑结构年代、建筑结构层数、建筑面积、建筑用途、重要构件（主梁、次梁）的详图及其配筋图（jpg格式），及其周边环境的基本信息。对于石（砖）混合结构还应包括主要承重体系，圈梁、过梁和构造柱尺寸，进深和层高，楼梯位置等信息。系统可以满足多种功能的查询、显示、分析、统计等操作。如进行建筑结构查询时，分为属性查询和空间查询。属性查询主要是在查找地图上某一建筑结构的空间属性数据，属性数据可为文本、图象等；而空间查询则是给定建筑结构某一属性值（如石结构），查找满足该条件的建筑结构的空间地理位置分布，并在地图中央以特别的颜色显示出来。利用GIS强大的空间分析功能，如缓冲区分析某一条繁华街道左右50米范围内的建筑结构类型，建筑面积和建筑年限等，并统计出相应的报表和图表，如石结构的总数量，框架结构的总数量等，为建筑结构的规划提供决策支持。

3.抗震评估管理模块

此模块是系统的辅助管理模块。主要分为抗震评价和抗震加固措施两个子模块。

抗震评价主要实现对已经入库的建筑结构的抗震性能进行分析。场地抗震性能分区图层是经过地质考察及资料调研对某一区域进行抗震性能分区[3]。通过加载建筑结构空间分布图层和场地抗震性能分区图层，可对建筑结构所处的地理位置进行场地抗震性能区划，并进行可视化管理。对于处在场地抗震性能危险区的石结构，抗震评价等级为危险，应给与坚决拆除。对于处在场地抗震性能安全区的石结构，还应进行建筑结构属性信息查询，读入基础类型及做法（干砌还是浆砌），承重体系（纵墙承重还是纵横墙承重），墙体类型（有垫片，无垫片），构造柱、抗震墙和圈梁基本信息（截面尺寸，主筋直径和箍筋间距），抗震评价模块根据建筑结构抗震规划要求会对这些信息自动进行逻辑检查，若抗震评价等级为危险，则激活抗震加固措施模块，系统会提出相应的抗震加固具体措施，以供参考。