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(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真、應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)等相關(guān)技術(shù)對(duì)建筑施工過程中進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬與分析，以達(dá)到對(duì)施工過程中的動(dòng)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(hào)：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p>

2、<p>　　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。 </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(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] </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(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： </p><p>　　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

5、達(dá)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(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

6、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。 </p><p>　　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] </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(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

7、、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。 </p><p>　　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 </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(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

8、、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

9、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</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(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

11、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

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(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)</p><p>　　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

13、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。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </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(shí)技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用 [J] -硅谷2010(8) &l