建筑施工中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用研究

1、<p>　　建筑施工中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用研究</p><p>　　摘要：虛擬仿真技術(shù)是運用計算機仿真、應(yīng)用虛擬現(xiàn)實等相關(guān)技術(shù)對建筑施工過程中進行計算機模擬與分析，以達到對施工過程中的動態(tài)管理和事前控制的目的。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：建筑施工；虛擬仿真；應(yīng)用 </p><p>　　中圖分類號：TU7文獻標識碼： A 文章編號： </p>

2、<p>　　引言：建筑施工行業(yè)是傳統(tǒng)行業(yè)之一，在當前高新技術(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。在進行復(fù)雜大量的建筑施工時，為了保障不間斷地有節(jié)奏工作，應(yīng)使各個施工環(huán)節(jié)協(xié)同運作、步調(diào)一致，而要想達到這個目的就必須事先制定準確無誤的組織計劃和施工方案。而運用以往的工具和計算技術(shù)，早已難以保障準確地、及時地處理大量繁瑣的施工技術(shù)資料。于是本文著重對虛擬仿真技術(shù)在建筑施工的運用進行了研究和探討。 </p>

3、<p>　　一、虛擬仿真技術(shù)的概念 </p><p>　　虛擬施工技術(shù)（VC）是對實際施工過程的模擬。它運用結(jié)構(gòu)仿真和虛擬現(xiàn)實等技術(shù)，在計算機等相關(guān)設(shè)備的支持下，對施工過程中的物品、人員、財產(chǎn)、施工過程進行逼真演練，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、增強施工過程中的決策、減少風險和降低成本等方面均有顯著作用。[1] </p><p

4、>　　二、虛擬施工所需的技術(shù)支持 </p><p>　　虛擬施工需要眾多學科領(lǐng)域來提供技術(shù)支持，主要包括為虛擬現(xiàn)實技術(shù)、優(yōu)化與建模技術(shù)、計算機仿真技術(shù)以及相關(guān)的軟硬件技術(shù)。具體情況如下： </p><p>　　2.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)。它綜合了傳感器技術(shù)、計算機圖形技術(shù)、顯示技術(shù)、計算機仿真技術(shù)等眾多學科，它為人機對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)建一個虛擬環(huán)境，以

5、達到身臨其境的感覺。 </p><p>　　2.2建模與優(yōu)化技術(shù)。應(yīng)用此原理進行工程的設(shè)計、規(guī)劃、管理、施工時可以綜合全面地考慮在時間、經(jīng)濟和技術(shù)上的最佳方案，實現(xiàn)利益的最大化。優(yōu)化方法也是虛擬施工中的一個重要技術(shù)。建模方法實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

6、大功能：施工數(shù)據(jù)表、計算機工藝仿真、施工規(guī)劃、物理和數(shù)學模型、統(tǒng)計模型等。 </p><p>　　2.3計算機仿真技術(shù)。在土木工程中仿真技術(shù)主要運用在施工技術(shù)與管理和結(jié)構(gòu)計算。計算機仿真技術(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] </p><p>　　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)與計算機仿真技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

7、、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、人工智能技術(shù)等多種學科技術(shù)結(jié)合而成的。只有當軟件和硬件同時發(fā)揮作用才能使仿真技術(shù)得到充分利用。 </p><p>　　三、虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用與現(xiàn)實意義 </p><p>　　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的管理。在招投標時，虛擬仿真技術(shù)可以直觀地對投標各方的方法、成效和施工工藝進行比較，從而達到公開、透明、公正

8、、公平的目的。這樣就大幅度減少了不正當行為的出現(xiàn)，對規(guī)范建筑市場管理有不可估量的作用。同時，它還能幫助判斷建筑設(shè)計的合理性，以便對不合理處進行及時修改，優(yōu)化設(shè)計方案，這對一些重大工程極其重要。因為設(shè)計方案畢竟都有一定的局限性，它主要由設(shè)計者的知識水平和施工經(jīng)驗來決定，因此對于同一個施工項目不同的設(shè)計師有著不同的方案，這時就需要用到虛擬仿真技術(shù)來科學地、直觀展現(xiàn)不同施工方法措施和施工組織的具體效果，以便定量地對各種方案進行對比，真正實現(xiàn)施

9、工方案的優(yōu)化。運用虛擬施工技術(shù)能對整個施工過程進行事先模擬，使技術(shù)人員能在施工前最大可能地了解到各個構(gòu)件在實際工程中的相互關(guān)系和相對位置，對施工方案進行相應(yīng)調(diào)整，計算其相應(yīng)工況應(yīng)力，對多種施工方法進行實驗分析。這樣對于下面幾個方面將會產(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)在的建筑物因為設(shè)計師的不同，所以，基本上每一個建筑都有它自身的風格，這就</p><p>　　四、虛擬仿真技術(shù)在建筑施

10、工中存在主要問題： </p><p>　　計算機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)嶒炇疑线M行的特點，導(dǎo)致了開發(fā)和應(yīng)用要求的硬件平臺較高，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驗室的建造以及國外進口設(shè)備和軟件的購買上，這勢必影響著企業(yè)的資

11、金和人力資源。另外，系統(tǒng)的演示受設(shè)備的限制，移動的不方便性都在企業(yè)的考慮范圍內(nèi)。（2）單項工程的開發(fā)需要一個方便的開發(fā)平臺，這個平臺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)致了在單項工程進行開發(fā)時，需要從國外進口相關(guān)軟件平臺作為支撐，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)一個項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)集團已成為開發(fā)和應(yīng)用施

12、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)要引進專業(yè)</p><p>　　五、總結(jié)：隨著虛擬施工技術(shù)的進一步發(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，保證進度的進展，節(jié)約成本，提高安全性，減少工程風險等。在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的施工組織與管理下，通

13、過建立虛擬模型和虛擬施工過程來實現(xiàn)工程事先模擬，這必定會成為傳統(tǒng)的施工管理的新篇章。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[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) </p><p>　　[2]黃明.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用 [J] -硅谷2010(8) &l