時(shí)間：2023-11-22 16:31:28
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[關(guān)鍵詞] 虛擬；仿真；穹頂；懸索預(yù)應(yīng)力；玻璃幕墻
中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
（一）工程概況
全國組織干部學(xué)院E區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，采用型鋼混凝土框架-剪力墻混合結(jié)構(gòu)、鋼桁架結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力懸索鋼結(jié)構(gòu)和穹頂鋼結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)形式。
1屋面穹頂鋼結(jié)構(gòu)采用全隱框玻璃幕墻，共約3000 m2，幕墻玻璃采用8+1.52PVB+8mm和10+1.52PVB+10mm兩種鋼化夾膠玻璃，穹頂最頂部水平位置采用10+1.52PVB+10mm玻璃，共計(jì)32塊；開啟扇玻璃共3排，即第8排、第9排和最底部1排，共計(jì)144塊；其它玻璃共計(jì)476塊，合計(jì)穹頂夾膠玻璃為652塊，每塊玻璃面積約4.0m2至5.3 m2不等，玻璃自重約250/塊。
2 屋面穹頂高42.3m，施工中設(shè)計(jì)圖紙變更，在E區(qū)鋼桁架層與屋面穹頂之間增加一層懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)層，即多功能廳（二層）上增加屋面花園平臺(tái)（五層）。
懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)（圖4中紅色虛線部分）整體形狀為圓環(huán)形，由24榀鋼桁架以15°角度成放射狀均勻布置，圓環(huán)直徑28.90m，內(nèi)圓環(huán)鏤空，直徑7.30m，桁架高1.80m，上下弦為焊接H型鋼，中間為三根無縫鋼管與之焊接相連，每榀重量為6.1t，長10.7m。結(jié)構(gòu)的下層由環(huán)向拉索和徑向拉索組成，構(gòu)成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)受力體系。
3、E區(qū)屋面造型獨(dú)特，穹頂鋼結(jié)構(gòu)及玻璃幕墻、懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)層施工復(fù)雜，需利用虛擬仿真施工技術(shù)，對(duì)其施工及各階段受力情況、安裝精度、構(gòu)件尺寸等進(jìn)行詳細(xì)的分析研究，并優(yōu)化設(shè)計(jì)、施工方案，以達(dá)到最好的工程效果。
3.1 為達(dá)到屋面穹頂完美的半球體效果，利用仿真技術(shù)，通過建立三維模型，確定玻璃幕墻空間分格尺寸，逐一確定每塊玻璃的具體加工、安裝尺寸；
3.2 施工前，為確保懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全可靠，對(duì)空間張弦結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行仿真計(jì)算，模擬懸索預(yù)應(yīng)力張拉，確保整個(gè)鋼平臺(tái)的施工萬無一失；
3.3 為確保原竣工日期的實(shí)現(xiàn)，項(xiàng)目部成立QC小組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)攻關(guān)，利用虛擬仿真施工技術(shù)，對(duì)比模擬鋼桁架層、懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)層、屋面穹頂施工工序，比選、優(yōu)化施工方案，從而確保了最終竣工工期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
（二）施工難點(diǎn)
1 本工程E區(qū)復(fù)雜的建筑造型和鋼結(jié)構(gòu)大跨度空間的設(shè)計(jì)，給穹頂玻璃幕墻的施工帶來很大難度。
1.1 屋面穹頂半球體造型，采用平面幕墻玻璃達(dá)到曲面圓弧效果，確定空間分格位置、大小難度大。
1.2 玻璃規(guī)格形狀多樣，加工難度大。
穹頂全部為鋼結(jié)構(gòu)，弧形鋼梁放射性設(shè)計(jì)致使幕墻玻璃成梯形規(guī)格，玻璃尺寸由上至下逐層遞變。同時(shí)，考慮鋼結(jié)構(gòu)施工偏差，幕墻玻璃無法提前批量加工，必須在鋼構(gòu)件焊接完對(duì)每個(gè)位置的玻璃尺寸現(xiàn)場(chǎng)實(shí)量、定位編號(hào)，加工周期長。
1.3 幕墻玻璃吊裝難度大
本工程穹頂位于建筑物的中心位置，且幕墻玻璃單片面積最大的為5.3m2，施工時(shí)既要考慮汽車吊吊臂傾斜角度，又要保證玻璃本身不被損壞。同時(shí)，汽車吊無法覆蓋的區(qū)域還要由人工進(jìn)行二次倒運(yùn)。
1.4 穹頂打膠質(zhì)量要求高
五層屋面花園平臺(tái)位于穹頂以內(nèi)，雨水和積雪會(huì)完全淋灑在穹頂上，所以玻璃縫隙及遮陽鋁板打膠質(zhì)量要求高，任何一點(diǎn)質(zhì)量隱患都會(huì)造成穹頂漏水。
2 模擬仿真受力計(jì)算多。
本工程懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)造型新穎獨(dú)特、受力復(fù)雜，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)的拼裝，到預(yù)應(yīng)力張拉完成以及最后支撐架的拆除，其間經(jīng)歷很多受力狀態(tài)，為了保證工程質(zhì)量能夠符合設(shè)計(jì)要求，必須進(jìn)行大量的施工模擬計(jì)算。
3 工程量大，工期緊張
3.1 本工程穹頂豎向弧梁為放射形布置，需高空拼裝焊接，對(duì)接角度、位置確定困難，吊裝、定位、焊接完成一榀完整的豎向弧梁需要6個(gè)小時(shí)，24榀共需15天時(shí)間；支撐體系及吊裝焊接操作平臺(tái)構(gòu)造復(fù)雜，搭設(shè)困難，搭設(shè)架體至少需要15天時(shí)間，嚴(yán)重影響施工速度。
3.2 鋼桁架層標(biāo)高為13.05m，共有大小桁架梁112榀，從單榀重量從0.304t至9.691t不等，長度超過10m的鋼桁架梁，單段重量最大達(dá)到5.017t，需分成兩至三段運(yùn)送至進(jìn)場(chǎng)。桁架梁采用分段吊裝，起吊次數(shù)多，嚴(yán)重制約施工速度。
（三）虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用
1 空間張弦結(jié)構(gòu)施工仿真計(jì)算
施工過程會(huì)使結(jié)構(gòu)經(jīng)歷不同的初始幾何態(tài)和預(yù)應(yīng)力態(tài)，兩個(gè)狀態(tài)的分析理論和方法都不同的，加載方式、加載次序及加載量級(jí)都對(duì)結(jié)構(gòu)受力具有很大影響，因此，施工仿真計(jì)算是預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)施工方案中極其重要的工作。實(shí)際施工過程必須和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初衷吻合，施工中必須嚴(yán)格組織施工順序，確定加載、提升方式，準(zhǔn)確實(shí)施加載量、提升量等。施工仿真具體項(xiàng)目如下：
（1）驗(yàn)證張拉方案的可行性，確保張拉過程的安全；
（2）給出每張拉步鋼索張拉力的大小，為實(shí)際張拉時(shí)的張拉力值的確定提供理論依據(jù)；
（3）給出每張拉步結(jié)構(gòu)的變形及應(yīng)力分布，為張拉過程中變形及應(yīng)力監(jiān)測(cè)提供理論依據(jù)；
（4）根據(jù)計(jì)算出來的張拉力的大小，選擇合適的張拉機(jī)具、設(shè)備，并設(shè)計(jì)合理的張拉工裝；
（5）確定合理的張拉順序，具體張拉步驟如下所示：
第1步：結(jié)構(gòu)全部安裝完成后
第2步：第1批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的30％
第3步：第2批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的30％
第4步：第3批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的30％
第5步：第4批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的30％
第6步：第4批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的70％
第7步：第3批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的70％
第8步：第2批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的70％
第9步：第1批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的70％
第10步：支撐塔架拆除后
第11步：第1批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的100％
第12步：第2批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的100％
第13步：第3批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的100％
第14步：第4批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的100％
2 虛擬仿真優(yōu)化施工工序
方案經(jīng)優(yōu)化后，懸索預(yù)應(yīng)力平臺(tái)層與穹頂鋼構(gòu)兩大施工區(qū)域間，由原來的順序施工，改為平行立體穿插施工，大大縮短了E區(qū)鋼結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵線路的總用時(shí)，大大縮短了工期。
我們運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，融合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體工業(yè)建筑技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)等高新技術(shù)，對(duì)懸索平臺(tái)層、屋面穹頂施工過程建立仿真模型，虛擬、對(duì)比原方案施工過程及優(yōu)化方案，利用計(jì)算機(jī)硬件、軟件及各種傳感器創(chuàng)造出一個(gè)四維空間虛擬環(huán)境， 使所需解決的問題得到清晰和直觀的認(rèn)識(shí)。
（四）實(shí)施效益
1全國組織干部學(xué)院E區(qū)鋼平臺(tái)懸索預(yù)應(yīng)力在實(shí)際施工過程中，通過詳實(shí)的理論計(jì)算和周密的施工部署，將困難考慮充分、問題解決在施工之前，最終施工質(zhì)量和裝修效果得到各方一致好評(píng)。平臺(tái)預(yù)應(yīng)力鋼索張拉檢測(cè)全部符合設(shè)計(jì)要求。
Abstract： Decorative construction technology is the core of professional courses in decorative art design. It has rich content and strong practicality. The traditional teaching methods are limited by various conditions， students can not master the construction process and characteristics of decoration engineering. So the virtual simulation technology is applied to the teaching and practice of decoration construction technology. It effectively solves the deficiency of traditional teaching methods， improves the students' learning effectiveness and efficiency， cultivates the students' ability of innovation and practice and effectively guarantees the curriculum teaching quality of the decoration construction technology.
P鍵詞：虛擬仿真；裝飾施工技術(shù)；教學(xué)應(yīng)用
Key words： virtual simulation；decoration construction technology；teaching application
中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）13-0211-02
0 引言
近幾年，虛擬仿真作為一種新型媒介，已廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。目前很多高職院校都在探索研究將虛擬仿真技術(shù)與實(shí)踐教學(xué)有效的相結(jié)合，提高教學(xué)質(zhì)量，國家教育部在《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中也提出在教學(xué)中要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)開發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實(shí)驗(yàn)。虛擬仿真技術(shù)已在城市規(guī)劃、機(jī)械工程、旅游等多個(gè)專業(yè)教學(xué)上開始應(yīng)用于實(shí)踐，并取得一定成效，但在建筑裝飾施工技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用還在初級(jí)的探索階段。本文以裝飾藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)為研究對(duì)象，將傳統(tǒng)教學(xué)與虛擬仿真教學(xué)相融合，以解決《裝飾施工技術(shù)》課程施工工藝?yán)碚摻虒W(xué)枯燥、校內(nèi)實(shí)訓(xùn)室設(shè)備更新慢，校外實(shí)訓(xùn)基地受工期影響、存在安全隱患等問題，以此提高該專業(yè)教育教學(xué)現(xiàn)代化、信息化水平，從而培養(yǎng)全面發(fā)展的高素質(zhì)技能型人才。
1 《裝飾施工技術(shù)》課程教學(xué)的現(xiàn)狀
高職院校裝飾藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)開始的《裝飾施工技術(shù)》課程，多采用傳統(tǒng)的課堂理論教學(xué)和到校外實(shí)訓(xùn)基地參觀相結(jié)合的教學(xué)模式，但這種教學(xué)模式因理論教學(xué)單一化、外出參觀存在危險(xiǎn)性、交通安全因素等限制，并不能產(chǎn)生良好的教學(xué)效果，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1.1 學(xué)生興趣難以持久
《裝飾施工技術(shù)》課程是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，具有涉及面廣、知識(shí)更新快的特點(diǎn)，但教師往往采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，如對(duì)照施工圖、節(jié)點(diǎn)詳圖進(jìn)行講解，而學(xué)生缺少對(duì)圖紙的理解能力和對(duì)三維空間想象能力，導(dǎo)致學(xué)生很難理解現(xiàn)場(chǎng)施工的全過程，學(xué)習(xí)起來難度較大，久而久之對(duì)本門課失去了學(xué)習(xí)興趣。
1.2 實(shí)踐課程安排不方便
教師授課一般按教學(xué)大綱制定的進(jìn)度完成，校外實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地施工進(jìn)程和教學(xué)時(shí)間相沖突，常常出現(xiàn)工期和上課時(shí)間無法同步的情況。裝飾施工工藝流程講究完整性和連續(xù)性，學(xué)生沒有足夠的時(shí)間到施工現(xiàn)場(chǎng)將整個(gè)施工流程完整學(xué)習(xí)，只能根據(jù)教學(xué)進(jìn)度的安排接受片段學(xué)習(xí)，無法感受施工全過程，對(duì)施工工藝還停留在了解層面。其次，校外實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地接待學(xué)生觀摩人數(shù)非要有限，如家裝工程現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地較小，沒有辦法接待50人次的教學(xué)班，而且施工現(xiàn)場(chǎng)存在不定的完全隱患，學(xué)生工程現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)不足和安全意識(shí)的相對(duì)薄弱，出于學(xué)生安全考慮，很多工程項(xiàng)目負(fù)責(zé)人不愿意接待學(xué)生觀摩學(xué)習(xí)。
1.3 實(shí)訓(xùn)室建設(shè)要求較高
現(xiàn)在目前高職院校都大投入的建設(shè)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)室，裝飾藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)多建立材料實(shí)訓(xùn)室和構(gòu)造實(shí)訓(xùn)室，對(duì)于施工實(shí)訓(xùn)室的建立多是購買一些常用裝飾施工機(jī)具和設(shè)備，但由于建筑材料日新月異，裝飾機(jī)具和設(shè)備也要隨著更新淘汰，學(xué)校投入經(jīng)費(fèi)有限，校內(nèi)實(shí)訓(xùn)室設(shè)備往往跟不上技術(shù)發(fā)展，使校內(nèi)實(shí)訓(xùn)室不能發(fā)揮很好的作用。
關(guān)鍵詞：建筑施工；虛擬仿真；應(yīng)用
中圖分類號(hào)：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
引言：建筑施工行業(yè)是傳統(tǒng)行業(yè)之一，在當(dāng)前高新技術(shù)高速發(fā)展的背景下，其行業(yè)應(yīng)接受高新技術(shù)帶來的優(yōu)勢(shì)。在進(jìn)行復(fù)雜大量的建筑施工時(shí)，為了保障不間斷地有節(jié)奏工作，應(yīng)使各個(gè)施工環(huán)節(jié)協(xié)同運(yùn)作、步調(diào)一致，而要想達(dá)到這個(gè)目的就必須事先制定準(zhǔn)確無誤的組織計(jì)劃和施工方案。而運(yùn)用以往的工具和計(jì)算技術(shù)，早已難以保障準(zhǔn)確地、及時(shí)地處理大量繁瑣的施工技術(shù)資料。于是本文著重對(duì)虛擬仿真技術(shù)在建筑施工的運(yùn)用進(jìn)行了研究和探討。
一、虛擬仿真技術(shù)的概念
虛擬施工技術(shù)（VC）是對(duì)實(shí)際施工過程的模擬。它運(yùn)用結(jié)構(gòu)仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，在計(jì)算機(jī)等相關(guān)設(shè)備的支持下，對(duì)施工過程中的物品、人員、財(cái)產(chǎn)、施工過程進(jìn)行逼真演練，以便事先發(fā)現(xiàn)施工中可能出現(xiàn)的問題，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施，在優(yōu)化與控制能力、縮短工期、增強(qiáng)施工過程中的決策、減少風(fēng)險(xiǎn)和降低成本等方面均有顯著作用。[1]
二、虛擬施工所需的技術(shù)支持
虛擬施工需要眾多學(xué)科領(lǐng)域來提供技術(shù)支持，主要包括為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、優(yōu)化與建模技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)以及相關(guān)的軟硬件技術(shù)。具體情況如下：
2.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。它綜合了傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、顯示技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)等眾多學(xué)科，它為人機(jī)對(duì)話提供了更直觀和逼真的三維畫面，而且還可以在多維空間上創(chuàng)建一個(gè)虛擬環(huán)境，以達(dá)到身臨其境的感覺。
2.2建模與優(yōu)化技術(shù)。應(yīng)用此原理進(jìn)行工程的設(shè)計(jì)、規(guī)劃、管理、施工時(shí)可以綜合全面地考慮在時(shí)間、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的最佳方案，實(shí)現(xiàn)利益的最大化。優(yōu)化方法也是虛擬施工中的一個(gè)重要技術(shù)。建模方法實(shí)際上是虛擬施工的另一種支撐技術(shù)。虛擬施工的模型包括：設(shè)計(jì)模型、基礎(chǔ)模型和施工模型三大方面。其中施工模型與工藝參數(shù)聯(lián)系在一起，以反映設(shè)計(jì)模型與施工模型間的交互作用。因此，施工模型必須具有以下幾大功能：施工數(shù)據(jù)表、計(jì)算機(jī)工藝仿真、施工規(guī)劃、物理和數(shù)學(xué)模型、統(tǒng)計(jì)模型等。
2.3計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。在土木工程中仿真技術(shù)主要運(yùn)用在施工技術(shù)與管理和結(jié)構(gòu)計(jì)算。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是虛擬施工的最重要部分。在結(jié)構(gòu)工程施工方面，內(nèi)力仿真分析將直接給工程施工安全提供保障。[2]
2.4軟硬件基礎(chǔ)。虛擬施工技術(shù)是數(shù)據(jù)庫技術(shù)、CAD技術(shù)與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人工智能技術(shù)等多種學(xué)科技術(shù)結(jié)合而成的。只有當(dāng)軟件和硬件同時(shí)發(fā)揮作用才能使仿真技術(shù)得到充分利用。
三、虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用與現(xiàn)實(shí)意義
在建筑施工中虛擬仿真技術(shù)的作用不言而喻：首先，它有助于相關(guān)管理制度的完善和建筑市場(chǎng)的管理。在招投標(biāo)時(shí)，虛擬仿真技術(shù)可以直觀地對(duì)投標(biāo)各方的方法、成效和施工工藝進(jìn)行比較，從而達(dá)到公開、透明、公正、公平的目的。這樣就大幅度減少了不正當(dāng)行為的出現(xiàn)，對(duì)規(guī)范建筑市場(chǎng)管理有不可估量的作用。同時(shí)，它還能幫助判斷建筑設(shè)計(jì)的合理性，以便對(duì)不合理處進(jìn)行及時(shí)修改，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，這對(duì)一些重大工程極其重要。因?yàn)樵O(shè)計(jì)方案畢竟都有一定的局限性，它主要由設(shè)計(jì)者的知識(shí)水平和施工經(jīng)驗(yàn)來決定，因此對(duì)于同一個(gè)施工項(xiàng)目不同的設(shè)計(jì)師有著不同的方案，這時(shí)就需要用到虛擬仿真技術(shù)來科學(xué)地、直觀展現(xiàn)不同施工方法措施和施工組織的具體效果，以便定量地對(duì)各種方案進(jìn)行對(duì)比，真正實(shí)現(xiàn)施工方案的優(yōu)化。運(yùn)用虛擬施工技術(shù)能對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行事先模擬，使技術(shù)人員能在施工前最大可能地了解到各個(gè)構(gòu)件在實(shí)際工程中的相互關(guān)系和相對(duì)位置，對(duì)施工方案進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，計(jì)算其相應(yīng)工況應(yīng)力，對(duì)多種施工方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。這樣對(duì)于下面幾個(gè)方面將會(huì)產(chǎn)生重大的作用：（1）建筑工程施工方案的選擇和優(yōu)化，我們知道，現(xiàn)在的建筑物因?yàn)樵O(shè)計(jì)師的不同，所以，基本上每一個(gè)建筑都有它自身的風(fēng)格，這就導(dǎo)致了我們不可能復(fù)制建筑工程的施工過程。但是，如果采用施工虛擬仿真技術(shù)，我們就可以解決因?yàn)樵谑┕そ?jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立的對(duì)于施工組織的選擇和優(yōu)化以及施工的方法所產(chǎn)生的局限性的問題。同時(shí)還可以直接的看到每一種施工組織措施和施工方法相結(jié)合時(shí)產(chǎn)生的不同的效果。這樣就可以讓我們更直觀的從不同的施工方案中選擇出最適合的施工方法，從而更好的完成施工。（2）施工技術(shù)的革新和新技術(shù)的引入，對(duì)于施工技術(shù)人員來說，施工虛擬仿真技術(shù)不僅能讓他們更好的發(fā)揮出他們的創(chuàng)造性而且還能在成本很低的情況下完成施工新工藝的試驗(yàn)。這樣，我們不僅降低了其試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)，還能大大的縮短引入和推廣的時(shí)間。（3）施工管理，施工管理過程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量、安全等方面的隱患，而施工虛擬仿真技術(shù)在模擬施工的過程中就可以讓我們很清楚的看到這些安全隱患，從而在施工過程中能有效的避免或者盡早提出解決方法。（4）安全、生產(chǎn)培訓(xùn)施工虛擬仿真技術(shù)具有實(shí)效性、全面性的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)操作人員了解操作流程起到了重要作用，保證了施工任務(wù)的安全性，同時(shí)有效提高施工質(zhì)量。（5）考察建筑設(shè)計(jì)的合理性.則也需運(yùn)用大型工程設(shè)計(jì)施工虛擬仿真技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)不僅方便了對(duì)需優(yōu)化部位的修改，更對(duì)業(yè)主、施工單位、設(shè)計(jì)單位三方的溝通與設(shè)計(jì)交底提供了便捷準(zhǔn)確的方法。 [3]
四、虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中存在主要問題：
計(jì)算機(jī)硬件和仿真軟件本身的發(fā)展是仿真技術(shù)能否在建筑工程施工領(lǐng)域得以推廣和應(yīng)用所遇到的主要瓶頸。目前應(yīng)用虛擬仿真施工系統(tǒng)所面臨的難題有：（1）由于虛擬仿真系統(tǒng)具有需要在較高的專用工作站或?qū)嶒?yàn)室上進(jìn)行的特點(diǎn)，導(dǎo)致了開發(fā)和應(yīng)用要求的硬件平臺(tái)較高，從而導(dǎo)致了企業(yè)在自行開發(fā)系統(tǒng)的過程中必須投入大量的資金和人力在專用虛擬實(shí)驗(yàn)室的建造以及國外進(jìn)口設(shè)備和軟件的購買上，這勢(shì)必影響著企業(yè)的資金和人力資源。另外，系統(tǒng)的演示受設(shè)備的限制，移動(dòng)的不方便性都在企業(yè)的考慮范圍內(nèi)。（2）單項(xiàng)工程的開發(fā)需要一個(gè)方便的開發(fā)平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)的提供需要一套面向建筑工程施工的專用集成型軟件系統(tǒng)。由于虛擬仿真系統(tǒng)在工程施工中幾乎沒有集成型軟件，導(dǎo)致了在單項(xiàng)工程進(jìn)行開發(fā)時(shí)，需要從國外進(jìn)口相關(guān)軟件平臺(tái)作為支撐，再加上工程施工中影響因素較多，以上的種種因素成為了開發(fā)一個(gè)項(xiàng)目所需成本較高的客觀因素。（3）目前，雖然我國一些大型建筑企業(yè)集團(tuán)已成為開發(fā)和應(yīng)用施工定額軟件、施工管理軟件的主力。他們通過建立自己的設(shè)計(jì)研究院，為施工企業(yè)的技術(shù)人才培養(yǎng)創(chuàng)造了條件，而且部分的工程技術(shù)人員已具有一定的軟件研發(fā)能力和應(yīng)用水平。但是，無論是施工企業(yè)要引進(jìn)專業(yè)軟件人才，還是培養(yǎng)自己的開發(fā)骨干，都會(huì)給施工企業(yè)的開支造成巨大的壓力。[4]
五、總結(jié)：隨著虛擬施工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，虛擬技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用將更加深入、普遍，它能大大提高工程管理和施工的效率，保證進(jìn)度的進(jìn)展，節(jié)約成本，提高安全性，減少工程風(fēng)險(xiǎn)等。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的施工組織與管理下，通過建立虛擬模型和虛擬施工過程來實(shí)現(xiàn)工程事先模擬，這必定會(huì)成為傳統(tǒng)的施工管理的新篇章。
參考文獻(xiàn)
[1]杜曉剛.虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用分析[J] - 中華民居 - 2011(6)
[2]黃明.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用 [J] -硅谷2010(8)
1虛擬仿真技術(shù)的概念
虛擬仿真技術(shù)也叫做模擬技術(shù)，是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模擬出另一個(gè)系統(tǒng)，可以與人們進(jìn)行交互，虛擬仿真技術(shù)是一種遵循自然界發(fā)展規(guī)律的高新技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)可以對(duì)工程施工方案進(jìn)行虛擬驗(yàn)證和優(yōu)化，極大程度上降低了施工安全事故的發(fā)生機(jī)率，實(shí)現(xiàn)了的建筑工程施工成本的有效控制。虛擬仿真技術(shù)具有交互性，而且非常的逼真，它可以結(jié)合圖形技術(shù)、仿真技術(shù)以及傳感技術(shù)建立起虛擬的信息空間，進(jìn)行人性化的模擬仿真互動(dòng)，虛擬仿真技術(shù)是一種對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型的試驗(yàn)方法，在建立數(shù)字城市、室內(nèi)設(shè)計(jì)、建筑工程施工等很多方面都應(yīng)用的非常廣泛。
2虛擬仿真技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用意義
虛擬仿真技術(shù)可以對(duì)建筑工程的施工過程進(jìn)行模擬，在工程正式施工之前，就可以對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的位置和相對(duì)關(guān)系進(jìn)行驗(yàn)證，準(zhǔn)確的計(jì)算出建筑工程相關(guān)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力情況，以便可以及時(shí)的對(duì)建筑工程施工方案進(jìn)行優(yōu)化。在選擇建筑工程施工方案時(shí)，需要有一定的施工經(jīng)驗(yàn)，這種優(yōu)化方式需要建筑工程施工開始之后才能進(jìn)行優(yōu)化，具有一定的局限性。應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)可以在建筑工程施工之前就展現(xiàn)出施工效果，以便有效的選擇施工方案，實(shí)現(xiàn)建筑工程施工的最優(yōu)化。虛擬仿真技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用有助于施工技術(shù)的創(chuàng)新，同時(shí)縮短了建筑工程的施工周期，降低了建筑工程的施工風(fēng)險(xiǎn)。虛擬仿真技術(shù)可以對(duì)建筑工程的施工全過程進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)建筑工程存在的施工質(zhì)量問題，同時(shí)也幫助施工人員對(duì)整個(gè)施工流程進(jìn)行了解，可以保證施工人員的人身安全。虛擬仿真結(jié)果可以幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)不合理的施工結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使這個(gè)建筑工程的施工流程更加規(guī)范。
3虛擬仿真技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用
3.1虛擬仿真施工技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用
虛擬仿真技術(shù)可以在虛擬模型上完成建筑工程的虛擬施工，對(duì)建筑工程的施工方案合理性進(jìn)行驗(yàn)證，確定具體施工環(huán)節(jié)的進(jìn)度。傳統(tǒng)建筑工程的施工需要根據(jù)設(shè)計(jì)人員的工作經(jīng)驗(yàn)來制定詳細(xì)的施工方案，這種根據(jù)經(jīng)驗(yàn)制定的方案很容易產(chǎn)生施工漏洞，造成建筑工程的施工進(jìn)度或者施工質(zhì)量出現(xiàn)問題，施工方案存在一定的局限性。在建筑工程中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)可以提前建立起建筑工程的仿真模型，對(duì)設(shè)計(jì)完成的施工方案進(jìn)行驗(yàn)證，尋找施工方案中存在的漏洞，以便制定更加完善的施工方案。建筑工程中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)有效的降低了工程施工的成本，并保證了建筑工程的施工質(zhì)量。虛擬仿真技術(shù)還可以根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，對(duì)建筑物周邊的道路、場(chǎng)景等進(jìn)行渲染處理，并利用計(jì)算機(jī)對(duì)建筑工程的具體環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，也可以深入到整個(gè)建筑模型當(dāng)中，對(duì)建筑物的內(nèi)在環(huán)境進(jìn)行觀察，有利于建筑工程設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑圖紙進(jìn)行有效的修改。設(shè)計(jì)人員可以感受到自己設(shè)計(jì)的成果建設(shè)完成后的景象，并對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)功能進(jìn)行檢測(cè)，使設(shè)計(jì)者可以更加精確的了解建筑工程中各個(gè)結(jié)構(gòu)部件的位置以及相對(duì)關(guān)系，使設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)的更加全面，實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑工程施工過程的全面控制。某建筑工程在施工之前制定了三種圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案，通過虛擬仿真技術(shù)對(duì)三種圍護(hù)方案的能耗進(jìn)行分析，最終可以選擇出最佳的節(jié)能圍護(hù)方案。
3.2虛擬仿真技術(shù)在復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用
建筑工程中的復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)是整個(gè)施工過程中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，因?yàn)榻ㄖ摻Y(jié)構(gòu)是單獨(dú)的鋼制構(gòu)件拼接在一起，不同鋼結(jié)構(gòu)的受力情況和承載力都是不同的，在不同的施工階段鋼結(jié)構(gòu)的平衡性也是不同的。鋼結(jié)構(gòu)的特殊性就需要保證安裝過程的嚴(yán)謹(jǐn)，一旦鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)或者安裝出現(xiàn)差錯(cuò)，會(huì)導(dǎo)致建筑工程的整體受力情況受到影響。鋼結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)施工可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程的施工指導(dǎo)，避免增加無效的施工成本。在對(duì)復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工時(shí)，僅依靠施工人員的經(jīng)驗(yàn)是不可能完成的，但是虛擬仿真技術(shù)彌補(bǔ)了復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工中存在的不足，可以對(duì)復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)施工的全過程跟蹤，實(shí)現(xiàn)施工過程的有效控制，降低建筑工程施工事故的發(fā)生機(jī)率，有效提高建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益。在對(duì)復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工時(shí)，虛擬仿真技術(shù)可以使建筑工程實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化施工。
3.3建筑工程施工過程中三維動(dòng)畫技術(shù)的應(yīng)用
傳統(tǒng)的建筑工程施工，施工進(jìn)度只能依靠施工人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，不能對(duì)施工過程進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)。而在建筑施工過程中應(yīng)用三維動(dòng)畫技術(shù)，可以將施工全過程利用高仿真動(dòng)畫的形式展現(xiàn)出來，并著重體現(xiàn)出施工過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，使施工人員在建筑工程施工之前就可以了解到施工過程中的每個(gè)細(xì)節(jié)，注意到施工過程中的注意事項(xiàng)。三維動(dòng)畫技術(shù)在虛擬仿真技術(shù)中屬于比較低端的技術(shù)，可以降低建筑工程的施工成本，避免了建筑工程的重復(fù)更改和修理，加快了建筑工程的施工進(jìn)度，使建筑工程的施工質(zhì)量得到有效的提升。中央電視臺(tái)新址以及上海環(huán)球金融中心在施工過程中都應(yīng)用了三維動(dòng)畫技術(shù)。
3.4模擬仿真技術(shù)在建筑工程施工安全中的應(yīng)用
模擬仿真技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑施工方案的最優(yōu)化控制，傳統(tǒng)的施工安全控制不能對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化分析，所以不能發(fā)現(xiàn)施工方案中存在的問題，但是通過虛擬仿真技術(shù)可以對(duì)建筑工程的施工方案進(jìn)行模擬演練，發(fā)現(xiàn)施工過程中可能出現(xiàn)問題的部位，并利用三維動(dòng)畫技術(shù)對(duì)問題部位進(jìn)行動(dòng)畫演示，以便制定有效的安全預(yù)案和相關(guān)的應(yīng)急措施，以便發(fā)生安全事故時(shí)可以將建筑工程的損失降至最低，避免造成嚴(yán)重的施工安全事故。施工人員也可以借助虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行安全演練，增加施工人員的安全防護(hù)能力，進(jìn)一步提高了建筑工程的安全水準(zhǔn)。
4虛擬仿真技術(shù)在建筑工程施工中的實(shí)現(xiàn)
在建筑工程施工中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)首先要建立起虛擬場(chǎng)景，并各具各個(gè)結(jié)構(gòu)部位的不同特征，建立起相應(yīng)的細(xì)節(jié)模型。在所有的細(xì)節(jié)模型建立完成后，通過內(nèi)部聯(lián)節(jié)點(diǎn)將所有的結(jié)構(gòu)部件拼接成一個(gè)整體，并將地物造型與原有的地形結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合在一起，完成整體效果圖的建立。虛擬仿真場(chǎng)景中，為了增加建筑工程虛擬模型的真實(shí)感，可以對(duì)虛擬模型進(jìn)行交互設(shè)計(jì)，通過不同的指令，設(shè)計(jì)人員可以在模型中進(jìn)行自由移動(dòng)。設(shè)計(jì)人員可以在虛擬方則仿真平臺(tái)內(nèi)對(duì)建筑工程相關(guān)結(jié)構(gòu)的施工軌跡進(jìn)行定位，例如在對(duì)復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工時(shí)，仿真模型可以對(duì)吊裝過程進(jìn)行交互仿真，將各種二維數(shù)據(jù)全部輸入到三維模型中，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的虛擬施工。這種方法提高了建筑工程施工的可視化效果，使相關(guān)施工方案可以更加直觀的表達(dá)出來，同時(shí)也可以對(duì)施工過程中重點(diǎn)位置進(jìn)行分析，制定針對(duì)性的施工措施，有效保證建筑工程施工項(xiàng)目的順利進(jìn)行，讓建筑工程的技術(shù)交底更加全面，促進(jìn)了建筑工程施工的發(fā)展。
5結(jié)論
關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；房建施工；應(yīng)用研究
中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
我國在將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在房建施工方面，有許多成功的案例，比如中央電視臺(tái)新址、上海的環(huán)球金融中心以及廣州珠江新城西塔等等。在房建施工中，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)具有很多的優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)其進(jìn)行推廣和應(yīng)用。
1、虛擬仿真技術(shù)
虛擬仿真技術(shù)指的是人們借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、仿真技術(shù)以及多媒體技術(shù)等，來研究外界環(huán)境感知模型。以往的系統(tǒng)仿真技術(shù)很少涉及到這個(gè)領(lǐng)域，因此，可以說虛擬仿真技術(shù)是一項(xiàng)重大的科技突破。
2、虛擬仿真技術(shù)在房建施工中的應(yīng)用
虛擬施工技術(shù)的應(yīng)用研究：從理論層面上來講，依據(jù)相關(guān)的要求來將施工設(shè)計(jì)圖具體的實(shí)施，是非常簡單的過程，但是，在實(shí)際的施工中，這個(gè)過程卻是十分困難的。因?yàn)?，在具體的施工中，會(huì)遇到各種各樣的地質(zhì)情況，會(huì)選擇各種各樣的施工方法，那么在施工的過程中，必然會(huì)遇到一些突發(fā)的事情。在以往，我們遇到困難的時(shí)候，總是依靠施工經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行解決，優(yōu)化施工方法和施工組織，但是施工經(jīng)驗(yàn)會(huì)有一定的局限存在，那么在局限的經(jīng)驗(yàn)下指導(dǎo)施工，就很可能出現(xiàn)一些失誤。特別是隨著建筑風(fēng)格和結(jié)構(gòu)的多樣化，這種全新的建筑是沒有經(jīng)驗(yàn)可循的，如果依然走過去那種老路，就會(huì)產(chǎn)生很多的問題，施工的質(zhì)量和施工的安全得不到保證，此外，還會(huì)增加施工成本和能源資源消耗。
在建筑施工中應(yīng)用虛擬施工技術(shù)，就可以有效的解決這些問題；利用虛擬施工技術(shù)，可以依據(jù)相關(guān)的工程情況來建立幾何模型，有著高度的仿真性和交互性。工作人員可以依據(jù)相關(guān)的要求來進(jìn)行模擬施工，在施工中尋找最為合適的方法和手段。相對(duì)于傳統(tǒng)的方法，這種方法可以有效的降低施工成本，縮短工期，并且還可以有效的提升施工質(zhì)量。目前，很多的企業(yè)都開始應(yīng)用虛擬施工技術(shù)，他們只需要建立一個(gè)三維模型，可視化模擬施工的全過程，在實(shí)際施工之前，就可以對(duì)各種構(gòu)件的關(guān)系和位置進(jìn)行準(zhǔn)確的把握，這樣施工安全控制參數(shù)就可以依據(jù)比對(duì)來有效地的出來。
仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究：在建筑施工中應(yīng)用仿真技術(shù)，主要的作用就是讓虛擬的建筑物更加的真實(shí)。應(yīng)用仿真技術(shù)，可以讓建筑物周圍環(huán)境的外景十分逼真。只需要按照設(shè)計(jì)圖紙的樣本來進(jìn)行建筑物的施工，就可以建模渲染建筑物和周圍的各種元素，比如周圍的建筑、場(chǎng)景和道路等等。在仿真場(chǎng)景中，任何一個(gè)物體的高度都和現(xiàn)實(shí)中一樣，并且有靜有動(dòng)，有著十分強(qiáng)烈的真實(shí)感，讓人仿佛身臨其境。設(shè)計(jì)人員要想體驗(yàn)其中，只需要從多個(gè)角度來觀察仿真環(huán)境即可。目前，在很多的建筑中都應(yīng)用了這種仿真技術(shù)，并且取得了不錯(cuò)的效果。
虛擬仿真技術(shù)在復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用：現(xiàn)代建筑中鋼結(jié)構(gòu)施工十分常見，它非常重要，并且十分復(fù)雜；它的復(fù)雜性指的是鋼結(jié)構(gòu)并不是一下子完成的，需要一個(gè)部分一個(gè)部分來進(jìn)行，在不同的施工階段，會(huì)有著不同的結(jié)構(gòu)形態(tài)、受力特性、邊界條件和負(fù)載情況，那么下一個(gè)環(huán)節(jié)施工的時(shí)候，平衡狀況可能就達(dá)不到相應(yīng)的要求。并且，再接著進(jìn)行下一個(gè)階段的施工時(shí)，新的平衡又會(huì)產(chǎn)生。也就是說，接下來的每一個(gè)階段都需要重新尋找平衡。要想保證這么復(fù)雜的工程質(zhì)量，就需要在實(shí)施的過程中認(rèn)真的把握每一個(gè)微小細(xì)節(jié)，對(duì)所有的因素進(jìn)行綜合的考慮。鋼結(jié)構(gòu)工程對(duì)建筑整體十分的重要，如果在這個(gè)工程的施工分析中出現(xiàn)了問題，那么就不能有效的指導(dǎo)具體的施工，從而增加資源浪費(fèi)和施工成本，還有可能導(dǎo)致一些重大安全事故的發(fā)生。如果依然采用的是傳統(tǒng)的施工方法和經(jīng)驗(yàn)，那么就不能保證這個(gè)工程的質(zhì)量，針對(duì)這種情況，就可以采用虛擬仿真技術(shù)；通過實(shí)踐研究證明，在工程施工中采用虛擬仿真技術(shù)，可以全程跟蹤分析復(fù)雜的空間鋼結(jié)構(gòu)施工，這樣比較危險(xiǎn)的階段就可以及時(shí)的找出來，從而采取一系列的措施來進(jìn)行控制和防范，降低事故發(fā)生的幾率。
虛擬仿真的三維動(dòng)畫在施工中的應(yīng)用：在以往，分析研究工程進(jìn)度的時(shí)候，依據(jù)的是主觀的判斷和經(jīng)驗(yàn)，這樣研究出來的結(jié)果也不具備指導(dǎo)意義，因?yàn)樗鼪]有足夠的科學(xué)性。而在建筑施工中應(yīng)用了虛擬仿真技術(shù)中的三維動(dòng)畫，就可以科學(xué)合理的分析施工的全過程。采用虛擬仿真技術(shù)的三維動(dòng)畫，可以詳細(xì)的表現(xiàn)出施工過程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)；那么設(shè)計(jì)員、業(yè)主和專家就可以迅速的找到工程施工中的一些重難點(diǎn)、關(guān)鍵環(huán)節(jié)以及注意事項(xiàng)等等；并且依據(jù)具體的需要來及時(shí)的調(diào)整和修改施工方案。虛擬仿真技術(shù)不需要投入大量的資金，也沒有很大的難度，因此，可以進(jìn)行積極的推廣和應(yīng)用。
虛擬仿真技術(shù)在施工安全方面的應(yīng)用：主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是可以實(shí)現(xiàn)施工安全控制方案的最優(yōu)化；如果采用傳統(tǒng)的模式，很可能會(huì)遺漏一些安全隱患；而采用虛擬仿真技術(shù)就不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題，因?yàn)樗梢阅M演練各種各樣的施工安全管理方案，對(duì)演練效果進(jìn)行分析，采用科學(xué)的手段來綜合比較施工中不安全的人、物以及可能存在的一些安全隱患等等，制定出合理的施工方案，既能夠減小安全事故發(fā)生幾率，又可以保證工程施工的質(zhì)量。二是可以實(shí)現(xiàn)安全預(yù)防和演練的最優(yōu)化，首先依據(jù)虛擬仿真模擬，工程師就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)一些可能存在安全隱患的環(huán)節(jié)和部位，并且，三維動(dòng)態(tài)仿真模型的建立，也可以起到協(xié)助的作用，總結(jié)本次現(xiàn)場(chǎng)模擬的分析和演示結(jié)果，避免日后發(fā)生類似的事故；其次，緊急逃生可以用三維動(dòng)態(tài)仿真模型來進(jìn)行有效的模擬，現(xiàn)場(chǎng)人員可以依據(jù)在模型中出現(xiàn)的建筑物事故模型，來充分的了解并且有效的選擇事故發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)急措施、自救方式以及逃生路線，從而在很大程度上降低事故所造成的損失。
3、結(jié)語
通過大量的實(shí)踐研究表明，在建筑施工中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，可以有效的控制施工成本和安全風(fēng)險(xiǎn)，提高施工質(zhì)量。隨著時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用范圍將會(huì)越來越廣。本文簡要分析了虛擬仿真技術(shù)在房建施工中的應(yīng)用，希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù)；建筑施工；應(yīng)用研究
【中圖分類號(hào)】V448.15+3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672—5158（2012）08—0168-01
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬技術(shù)和仿真技術(shù)逐漸開始了有機(jī)整合，成功運(yùn)用在了建筑工程的設(shè)計(jì)與施工中，并且完全改變了傳統(tǒng)模式下的建筑設(shè)計(jì)和施工。究竟虛擬仿真技術(shù)是什么，它又是如何應(yīng)用于建筑施工中，這些都是本文接下來會(huì)探討的話題。
一、虛擬仿真技術(shù)概述
傳統(tǒng)的仿真技術(shù)不能夠模擬出人對(duì)于外界情況的感知，而虛擬仿真技術(shù)涉及到了關(guān)于仿真人的感知模型。虛擬仿真技術(shù)是在多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、仿真技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，虛擬技術(shù)與仿真技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。虛擬技術(shù)與仿真技術(shù)完美結(jié)合在了一起，則能利用虛擬的現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立與試驗(yàn)仿真的模擬模型，將仿真的過程和結(jié)果通過可視化、圖像化的方式呈現(xiàn)出來，強(qiáng)有力地推動(dòng)了仿真技術(shù)的高速發(fā)展。虛擬仿真技術(shù)具有四個(gè)基本特性，包括沉浸性、交互性、虛幻性與逼真性，這些特性在虛擬仿真技術(shù)中得到了有效的體現(xiàn)，同時(shí)也提升了虛擬仿真技術(shù)在仿真技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。
二、虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究分析
虛擬仿真技術(shù)在現(xiàn)代建筑施工中的應(yīng)用越來越普遍，意義也越重大。本文將從以下幾個(gè)方面展開虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究分析：
（一）虛擬施工技術(shù)的應(yīng)用研究
從一定層面上講，建筑施工過程實(shí)際上就是把施工的設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)化為實(shí)物的—個(gè)過程，只是這個(gè)“轉(zhuǎn)化”的含義及意義都非常重大。傳統(tǒng)的施工方法與方式太多，容易跟著實(shí)際情況產(chǎn)生變化，而且從圖紙的設(shè)計(jì)到具體的施工環(huán)節(jié)，一般都很難按照原計(jì)劃設(shè)計(jì)的圖紙進(jìn)行。此外，傳統(tǒng)的施工技術(shù)為了確保施工順利完成，一般總是憑借經(jīng)驗(yàn)實(shí)施工程，然而某些經(jīng)驗(yàn)往往會(huì)給施工帶來決定性的失誤。當(dāng)前，大部分的建筑工程采用了全新結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的施工技術(shù)已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)下復(fù)雜的施工條件，因此轉(zhuǎn)變施工技術(shù)才是重點(diǎn)。虛擬施工技術(shù)應(yīng)用于建筑施工中，能夠改善傳統(tǒng)技術(shù)下的盲目、主觀與隨意，能最大化地提高工程的質(zhì)量，減少成本、耗材，提高施工的安全。利用虛擬施工技術(shù)的交互性和高度仿真性，可以建立施工設(shè)計(jì)的幾何模型，建筑施工的相關(guān)人員能夠根據(jù)所需進(jìn)行施工的虛擬試驗(yàn)，從而篩選出最佳的設(shè)計(jì)方式。
（二）仿真技術(shù)的應(yīng)用研究
仿真系統(tǒng)是虛擬仿真技術(shù)的基礎(chǔ)之一，它能夠仿真虛擬建筑物施工周圍環(huán)境的外景，并且效果非常良好。通過仿真系統(tǒng)，可以將設(shè)計(jì)圖紙上的建筑物進(jìn)行詳細(xì)建模，并能對(duì)建筑物周圍的相關(guān)環(huán)境因素如道路、休閑場(chǎng)景等進(jìn)行建模。相關(guān)的設(shè)計(jì)人員與業(yè)主可以從不同的視角觀察仿真系統(tǒng)建模下的建筑物，也可以通過不同的入口走進(jìn)虛擬建筑物中，還可以邊走邊看，相當(dāng)于一次賞心悅目的漫游，并且還能通過鼠標(biāo)與這個(gè)虛擬仿真建筑進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。在虛擬場(chǎng)景中，每一個(gè)物體都與實(shí)體之間有著高度仿真效果，其中還有聲音與動(dòng)作等仿真特效，這就使得虛擬場(chǎng)景有著很強(qiáng)的真實(shí)感，讓人有種身臨其境之感。
（三）虛擬仿真技術(shù)在復(fù)雜空間的鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用研究
在某些建筑施工中，存在著復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)施工，它是從一個(gè)部分逐漸到整體的完善過程，因此耗時(shí)，同時(shí)必須注意細(xì)節(jié)。復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)的不同施工階段，其負(fù)載情況、結(jié)構(gòu)的形態(tài)、受力特性以及邊界條件都不相同。在一個(gè)階段施工完成之后，暫時(shí)會(huì)處于一種平衡狀態(tài)，但是進(jìn)行下一階段施工時(shí)，原有的平衡就會(huì)被打破，只有新的階段完成，才能再次實(shí)現(xiàn)平衡。復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)的施工是一個(gè)平衡不斷被打破繼而又保持平衡的過程，在處理過程中顯得有些復(fù)雜，受力的因素也比較多，加之使用的施工方法不同，往往無法有效進(jìn)行施工的指導(dǎo)。大量實(shí)踐證明，事故頻繁的高峰期往往就在施工階段，若處理不慎，極易釀成大禍。以往的施工過程中缺乏對(duì)施工的分析或者分析不夠詳細(xì)，致使施工中總是出現(xiàn)施工安全問題，而如今有了虛擬仿真技術(shù)，它可以對(duì)復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行全程跟蹤，及時(shí)找出施工中哪個(gè)階段會(huì)是最危險(xiǎn)的，然后加以控制。
（四）虛擬仿真三維動(dòng)畫在施工中的應(yīng)用研究
虛擬仿真技術(shù)三維動(dòng)畫的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)施工只能依靠經(jīng)驗(yàn)分析施工過程的模式，為現(xiàn)代化的建筑施工提供了一個(gè)便捷有效的分析手段。通過三維動(dòng)畫對(duì)施工過程進(jìn)行分析，專家、施工的技術(shù)人員以及業(yè)主就能對(duì)施工全過程甚至是每一個(gè)細(xì)節(jié)都能清除了解。此外，工程中會(huì)遇到的重難點(diǎn)以及關(guān)鍵環(huán)節(jié)，都可以通過仿真技術(shù)以三維動(dòng)畫的形式展現(xiàn)出來，而且還可以根據(jù)業(yè)主的所需進(jìn)行合適的調(diào)整，并及時(shí)修改原有的施工方案。目前，這種手段已經(jīng)成功運(yùn)用在了一些大型、重要的建筑中，比如中央電視臺(tái)的新址、上海環(huán)球金融中心、珠江新城西塔等，它的成功吸引了越來越多社會(huì)業(yè)界的關(guān)注。
（五）虛擬仿真技術(shù)在施工安全方面的應(yīng)用研究
安全，不論在什么時(shí)代，都是必須保障的主題之一。傳統(tǒng)建筑模式下，很難預(yù)見安全隱患，但是虛擬技術(shù)的應(yīng)用，能讓安全隱患一目了然。
1、進(jìn)行施工安全控制的方案優(yōu)化
在建筑工程施工分析中，如果采用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)很多傳統(tǒng)模式下無法發(fā)現(xiàn)的隱患，同時(shí)也能夠?qū)Σ煌愋偷氖┕ぐ踩刂品桨高M(jìn)行相應(yīng)的模擬演練，并進(jìn)行比較，最終確定出—個(gè)最佳的方案，實(shí)現(xiàn)安全控制方案同相關(guān)的成本控制、資金預(yù)算、損耗控制等方面的最大化。
2、實(shí)現(xiàn)安全演練與預(yù)防的最優(yōu)化
實(shí)現(xiàn)安全演練與預(yù)防的最優(yōu)化可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行：其一，工作經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師要充分去了解容易出現(xiàn)隱患和發(fā)生事故的工程環(huán)節(jié)，利用虛擬仿真技術(shù)建立三維動(dòng)態(tài)仿真模型，為類似事故的發(fā)生提前做好預(yù)防；其二，應(yīng)該進(jìn)行緊急逃生演練的模擬，通過模擬演練，訓(xùn)練現(xiàn)場(chǎng)工作人員的自救能力、逃生路線的抉擇以及應(yīng)急行動(dòng)的實(shí)施；其三，還能做好安全教育，比如通過事故過程模擬，讓大家感受事故，預(yù)先做好安全防范。
三、結(jié)語
從目前來看，虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中越來越普遍，這大大地降低了施工安全隱患、控制了施工的成本，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了施工控制的最優(yōu)化。我們應(yīng)該繼續(xù)探索虛擬仿真技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用，以便更好的讓其為社會(huì)主義現(xiàn)代化服務(wù)。
參考文獻(xiàn)
[1]杜曉剛.虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用分析[J].中華民居，2011，（6）：161-162
關(guān)鍵字：虛擬仿真技術(shù)；建筑施工；應(yīng)用
中途分類號(hào)：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
系統(tǒng)仿真是以多種學(xué)科理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)及其軟件為工具進(jìn)行試驗(yàn)研究的理論和方法論體系。仿真技術(shù)顧名思義，是把自然界中的物理現(xiàn)象通過一定的物理和數(shù)學(xué)模型在計(jì)算機(jī)上模擬來得到實(shí)際場(chǎng)變量的分析，有助于預(yù)知關(guān)心的物理現(xiàn)象。簡單的說，仿真技術(shù)是對(duì)系統(tǒng)模型的一種試驗(yàn)技術(shù)(是對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型的一種實(shí)驗(yàn)手段)，在安全性和經(jīng)濟(jì)性方面有較大的優(yōu)越性。
一、虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在國際上是一個(gè)熱門研究課題，其應(yīng)用已取得引人注目的成效，在國內(nèi)也引起了廣泛的重視。當(dāng)人們需要構(gòu)造當(dāng)前不存在的環(huán)境、人類不可能到達(dá)的環(huán)境或構(gòu)造虛擬環(huán)境以代替耗資巨大的現(xiàn)實(shí)環(huán)境時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是必不可少的。隨著計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)的發(fā)展以及人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到它的重要作用，虛擬仿真技術(shù)在各行各業(yè)都得到了不同程度的發(fā)展，并且越來越顯示出廣闊的應(yīng)用前景。虛擬現(xiàn)實(shí)的廣泛應(yīng)用前景使之成為目前最具影響力的技術(shù)之一。軍事領(lǐng)域、航天技術(shù)、建筑設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、教育培訓(xùn)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、石油化工等等，虛擬戰(zhàn)場(chǎng)、虛擬城市、甚至“數(shù)字地球”，無一不是虛擬技術(shù)的應(yīng)用。虛擬仿真技術(shù)將使眾多傳統(tǒng)行業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)生革命性的改變。虛擬仿真技術(shù)在建筑方面的應(yīng)用主要有：大型建筑先期演示和論證；建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域；結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域(工程結(jié)構(gòu)分析、巖土工程分析)；房地產(chǎn)展示領(lǐng)域(全方位的數(shù)字化沙盤、數(shù)字化投標(biāo)領(lǐng)域、房地產(chǎn)展示、施工流程的數(shù)字化模擬)。本文主要闡述虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用。
二、虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用方式
（一）用當(dāng)前流行的三維動(dòng)畫軟件3DS MAX、虛擬現(xiàn)實(shí)軟件3DVRI、多媒體編排軟件NeoBook、編程工具C#來實(shí)現(xiàn)模擬施工和虛擬建筑場(chǎng)景漫游。
3DVRI制作出來的虛擬仿真系統(tǒng)主要功能有：全方位互動(dòng)漫游功能；即時(shí)輸出功能；數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查詢及修改功能；語音定位功能；導(dǎo)航圖功能。
事先用3DSMAX軟件做好建筑場(chǎng)景及主體的3D模型以及各施工模塊的3D模型，然后用3DVRI虛擬現(xiàn)實(shí)軟件對(duì)動(dòng)畫場(chǎng)景進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換為3DVRI實(shí)時(shí)三維系統(tǒng)，最后用NeoBook軟件在3DVRI實(shí)時(shí)三維系統(tǒng)中按照需求寫入不同的指令，為實(shí)時(shí)三維系統(tǒng)添加交互功能，可以利用專業(yè)編程工具如C#等軟件對(duì)實(shí)時(shí)三維系統(tǒng)中的模型及動(dòng)畫進(jìn)行精確控制，并可編寫更復(fù)雜的交互功能程序，最終為可獨(dú)立運(yùn)行的3DVRI施工模擬虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。此方案對(duì)于多種施工方案的展示、施工工序的編排比較有用，但無法對(duì)于施工方案進(jìn)行預(yù)見性的模擬。
（二）用專業(yè)的建筑虛擬現(xiàn)實(shí)軟件(如奔特力Bentley、Multigen、Veger等)，結(jié)合部分編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)具有較強(qiáng)人機(jī)交互能力、模擬建筑施工過程，以選擇合理的設(shè)計(jì)方案以及合理的施工方案。
本方案更為專業(yè)和智能，能預(yù)見性地發(fā)現(xiàn)施工方案中的不足，便于指導(dǎo)施工，可以有效地提高施工水平、消除施工隱患、防止施工事故、減少施工成本與時(shí)間。此方案的軟件購置費(fèi)用比較高。
比較著名的是英國Bentley建筑工程系列軟件公司提供的系列建筑仿真軟件，目前已經(jīng)在中國建筑、工程以及建造領(lǐng)域得到一些應(yīng)用，主要在各建筑設(shè)計(jì)院使用，在施工中企業(yè)的應(yīng)用還屬于起步階段。Bentley工程軟件系統(tǒng)公司首席執(zhí)行官Greg Bentley宣布了兩項(xiàng)新的中國計(jì)劃，以支持中國的大規(guī)模基建投資。首先，Bentley亞洲總部將進(jìn)駐北京，為中國的基建領(lǐng)域提供全面配套的軟件產(chǎn)品；其次，即將啟動(dòng)的Bentley Power計(jì)劃，使中國用戶可在初期免費(fèi)注冊(cè)專業(yè)的計(jì)算機(jī)輔助制圖／設(shè)計(jì)(CADD)軟件服務(wù)。
三、建筑施工中應(yīng)用虛擬仿真系統(tǒng)的意義
（一）建筑工程施工方案的選擇和優(yōu)化。
建筑工程施工的施工方法及施工組織的選擇和優(yōu)化主要是建立在施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，存在一定局限性。同時(shí)，現(xiàn)代建筑基本都具有鮮明的個(gè)性，建筑工程施工成為不可完全重復(fù)的過程。使用施工虛擬仿真技術(shù)將可以直觀、科學(xué)地展示不同施工方法和施工組織措施的效果，可以定量地完成方案的對(duì)比，有助于施工方案的選擇和優(yōu)化，真正實(shí)現(xiàn)最優(yōu)施工。
（二）施工技術(shù)革新和新技術(shù)引入。
施工虛擬仿真技術(shù)一方面能使廣大施工技術(shù)人員低成本地試驗(yàn)施工新工藝和革新思路，有助于創(chuàng)造性的充分發(fā)揮，同時(shí)能真切展示新技術(shù)的成效，縮短建筑業(yè)新技術(shù)的引入期和推廣期，降低新技術(shù)、新工藝的實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)。
（三）施工管理
施工虛擬仿真技術(shù)能事先模擬施工全過程，能提前發(fā)現(xiàn)施工管理中質(zhì)量、安全等方面存在的隱患，因而可以采取有效的預(yù)防和強(qiáng)化措施，提高工程施工質(zhì)量和施工現(xiàn)場(chǎng)管理效果。
（四）安全、生產(chǎn)培訓(xùn)
施工虛擬仿真技術(shù)能實(shí)時(shí)、直觀地顯示施工過程的實(shí)際情況，有助于操作人員全面了解操作流程，優(yōu)質(zhì)安全地完成施工任務(wù)。
（五）大型工程設(shè)計(jì)
施工虛擬仿真技術(shù)可以考察建筑設(shè)計(jì)是否合理，可以方便地對(duì)擬改進(jìn)部位進(jìn)行修改，從而得到滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果。設(shè)計(jì)的仿真也有利于設(shè)計(jì)單位與業(yè)主、施工單位進(jìn)行設(shè)計(jì)交底。
（六）建筑市場(chǎng)管理
施工虛擬技術(shù)在招投標(biāo)過程中能直觀對(duì)比各方的施工方法和成效，增加評(píng)標(biāo)的透明度和公正性，有利于建筑市場(chǎng)的規(guī)范管理。
（七）其它方面
開發(fā)施工虛擬仿真技術(shù)必然帶動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)廣泛地應(yīng)用于建筑業(yè)其它方面，帶動(dòng)以下幾方面的進(jìn)步：城市和市政規(guī)劃的優(yōu)化；投資者的投資意圖及市場(chǎng)推銷；建筑機(jī)械設(shè)計(jì)；仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。
四、總結(jié)：
總而言之，隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，各種新型技術(shù)都已經(jīng)開始投入實(shí)踐。建筑業(yè)也必須敢于創(chuàng)新，勇于嘗試，這是建筑行業(yè)發(fā)展自身、壯大自身并適應(yīng)時(shí)展的唯一途徑。
參考文獻(xiàn)：
