随着国家对建筑信息化模型的战略引导和推广，针对结构工程信息化、数字化的研究和应用已成为当前的热点，迫切需要理论上的提升和方法上的创新。本文综合运用现代土木工程学科与计算机学科的基础理论，对工程图形和数字信息的关系进行了系统研究，提出了结构工程数字图形介质映射模型的概念，并对图形介质模型的关键技术进行了研究，完成的主要工作和创新点如下:　　1.提出了数字图形介质映射模型及其构造标准　　针对当前结构工程领域，将计算机图形只是作为一种表达手段，进行单向或部分信息传递的缺陷，提出了自然界空间与计算机空间以数字图形作为载体介质的映射模型。该模型将自然界空间的客观实体，依几何特征、物理属性和其它特性全部转化为计算机虚拟空间对应的数字化图元，并将数据信息赋值于图形元素，可视的几何图元与蕴藏的信息融为统一载体，图形隐含数据、信息附着于图形，形成了结构工程数字图形介质映射模型信息体系，实现了自然界空间的客观实体外观及属性的数字化、参数化的描述。为保证结构工程数字图形介质在多领域多专业能够有统一的数据结构和数据共享，本文以IFC、CIS/2、GML三个ISO标准为基础进行内容上的分类归并和数据格式上的统一，构建了结构工程的数字图形介质标准。该标准应用XML格式描述数字图形介质的构造，解释明确、规格严整，使数字图形介质映射模型具有在各类软件、各种平台之间共享的优势，解决了结构工程在设计、施工和运行管理各阶段模型在数据交换时标准不一致的难题。　　2.提出了基于数字图形介质的结构工程骨骼网架建模方法　　当前流行的图形软件不能适应结构工程在建模、分析、工艺流程中的多种需要，为此本文从数字化结构图形的基本架构和拓扑关系出发，针对结构工程特点采用关键点、关键面、拉伸路径的点、线、面的组合，研究结构工程依起始截面、结束截面的关键点和两截面之间的对应点三要素的规范化编码技术，以扩展数据方式记录骨骼网架的非几何信息，明确了骨骼网架是由起始截面、结束截面和若干中间截面沿走向路径的有序造型。骨骼网架编码技术为结构工程数字图形的规范化、程序化提供了解决方案。　　3.提出了三维岩体的数字图形切割方法　　针对三维岩体这一特定对象，提出了岩体复杂结构数字图形由整化零的图形切割方法，为模拟地质构造、工程结构体对岩体数字图元在逐步细化过程中的影响，结合骨骼网架的数据特点和CAD拓扑功能，获得了对映射模型图元体切割与切片的化整为零的图形变异过程，利用计算机语言中的树形节点与列表节点的功能，对数字图形切割及属性的遗传与继承，取得了完整的数据系列及易于存储的检索的链表。文中开发的图形切割程序（CAD-GC系统），提供了消除网格奇异点的功能。这一切割方法，为三维岩体数字图形图元提供了新的模拟技术。　　4.提出了用于数值计算的数字图形生成方法　　为解决大型复杂结构工程数值计算网格数目庞大、奇异复杂，难以实现自动剖分的问题，提出了可用于数值计算的数字图形生成方法，由三维地质岩体表面数据建模形成的三角形网络及由此延伸而成的实体图形体系，依照地质结构面及数值计算的要求，被进一步切割细化，成为更符合实际的数字图形集合体，这种既能保证结构工程形体和特性，又能满足数值计算网格需要的数字图形集成系统，基本满足了各种数值计算的网格要求。　　论文结合实际工程应用，对所提出的模型和方法进行了验证。结果表明，论文研究成果可以有效地进行三维空间数字图形构建，实现三维实体数字图形与数值计算图形的转换，并进行奇异点的检索、消除，很好地解决数值计算网格生成的问题，为工程结构数值计算提供了技术支持。