虛擬仿真技術在建筑工程施工中的應用

劉全坤

隨著我國計算機技術的不斷發展，建筑工程的施工中應用了越來越多的智能技術。虛擬仿真技術在建筑工程施工中的應用，可以建立起具體的仿真模型對建筑工程施工進行模擬實驗，準確的發現建筑工程施工過程中存在的問題，并及時的進行修改。虛擬仿真技術應用到建筑工程施工中，可以實現對施工成本的有效控制，同時降低了建筑工程的施工風險，提升了建筑施工企業的整體效益。通過對建筑工程施工中虛擬仿真技術的應用進行研究，希望可以有效提高建筑工程的施工質量，促進建筑工程施工的發展。

1 虛擬仿真技術的概念

虛擬仿真技術也叫做模擬技術，是利用計算機系統模擬出另一個系統，可以與人們進行交互，虛擬仿真技術是一種遵循自然界發展規律的高新技術。虛擬仿真技術可以對工程施工方案進行虛擬驗證和優化，極大程度上降低了施工安全事故的發生機率，實現了的建筑工程施工成本的有效控制。虛擬仿真技術具有交互性，而且非常的逼真，它可以結合圖形技術、仿真技術以及傳感技術建立起虛擬的信息空間，進行人性化的模擬仿真互動，虛擬仿真技術是一種對系統動態模型的試驗方法，在建立數字城市、室內設計、建筑工程施工等很多方面都應用的非常廣泛。

2 虛擬仿真技術在建筑工程施工中的應用意義

虛擬仿真技術可以對建筑工程的施工過程進行模擬，在工程正式施工之前，就可以對建筑工程結構構件的位置和相對關系進行驗證，準確的計算出建筑工程相關結構的應力情況，以便可以及時的對建筑工程施工方案進行優化。在選擇建筑工程施工方案時，需要有一定的施工經驗，這種優化方式需要建筑工程施工開始之后才能進行優化，具有一定的局限性。應用虛擬仿真技術可以在建筑工程施工之前就展現出施工效果，以便有效的選擇施工方案，實現建筑工程施工的最優化。虛擬仿真技術在建筑工程施工中的應用有助于施工技術的創新，同時縮短了建筑工程的施工周期，降低了建筑工程的施工風險。虛擬仿真技術可以對建筑工程的施工全過程進行模擬，發現建筑工程存在的施工質量問題，同時也幫助施工人員對整個施工流程進行了解，可以保證施工人員的人身安全。虛擬仿真結果可以幫助設計人員對不合理的施工結構進行改進，使這個建筑工程的施工流程更加規范。

3 虛擬仿真技術在建筑工程施工中的應用

3.1 虛擬仿真施工技術在建筑工程中的應用

虛擬仿真技術可以在虛擬模型上完成建筑工程的虛擬施工，對建筑工程的施工方案合理性進行驗證，確定具體施工環節的進度。傳統建筑工程的施工需要根據設計人員的工作經驗來制定詳細的施工方案，這種根據經驗制定的方案很容易產生施工漏洞，造成建筑工程的施工進度或者施工質量出現問題，施工方案存在一定的局限性。在建筑工程中應用虛擬仿真技術可以提前建立起建筑工程的仿真模型，對設計完成的施工方案進行驗證，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。建筑工程中應用虛擬仿真技術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量。

虛擬仿真技術還可以根據施工現場的具體情況，對建筑物周邊的道路、場景等進行渲染處理，并利用計算機對建筑工程的具體環境進行實時交互，也可以深入到整個建筑模型當中，對建筑物的內在環境進行觀察，有利于建筑工程設計人員對建筑圖紙進行有效的修改。設計人員可以感受到自己設計的成果建設完成后的景象，并對建筑結構的相關功能進行檢測，使設計者可以更加精確的了解建筑工程中各個結構部件的位置以及相對關系，使設計人員對建筑工程設計的更加全面，實現了對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結構方案，通過虛擬仿真技術對三種圍護方案的能耗進行分析，最終可以選擇出最佳的節能圍護方案，如表1 所示。

表1 建筑圍護結構能耗模擬仿真結果

3.2 虛擬仿真技術在復雜鋼結構施工中的應用

建筑工程中的復雜鋼結構是整個施工過程中最為關鍵的環節，因為建筑鋼結構是單獨的鋼制構件拼接在一起，不同鋼結構的受力情況和承載力都是不同的，在不同的施工階段鋼結構的平衡性也是不同的。鋼結構的特殊性就需要保證安裝過程的嚴謹，一旦鋼結構的設計或者安裝出現差錯，會導致建筑工程的整體受力情況受到影響。鋼結構的精準施工可以實現對建筑工程的施工指導，避免增加無效的施工成本。在對復雜鋼結構進行施工時，僅依靠施工人員的經驗是不可能完成的，但是虛擬仿真技術彌補了復雜鋼結構施工中存在的不足，可以對復雜鋼結構的構件位置進行精準定位，并實現對鋼結構施工的全過程跟蹤，實現施工過程的有效控制，降低建筑工程施工事故的發生機率，有效提高建筑工程的經濟效益。在對復雜鋼結構進行施工時，虛擬仿真技術可以使建筑工程實現最優化施工。

3.3 建筑工程施工過程中三維動畫技術的應用

傳統的建筑工程施工，施工進度只能依靠施工人員的經驗進行判斷，不能對施工過程進行針對性指導。而在建筑施工過程中應用三維動畫技術，可以將施工全過程利用高仿真動畫的形式展現出來，并著重體現出施工過程中的重點和難點，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細節，注意到施工過程中的注意事項。三維動畫技術在虛擬仿真技術中屬于比較低端的技術，可以降低建筑工程的施工成本，避免了建筑工程的重復更改和修理，加快了建筑工程的施工進度，使建筑工程的施工質量得到有效的提升。中央電視臺新址以及上海環球金融中心在施工過程中都應用了三維動畫技術。

3.4 模擬仿真技術在建筑工程施工安全中的應用

模擬仿真技術可以實現對建筑施工方案的最優化控制，傳統的施工安全控制不能對施工方案進行優化分析，所以不能發現施工方案中存在的問題，但是通過虛擬仿真技術可以對建筑工程的施工方案進行模擬演練，發現施工過程中可能出現問題的部位，并利用三維動畫技術對問題部位進行動畫演示，以便制定有效的安全預案和相關的應急措施，以便發生安全事故時可以將建筑工程的損失降至最低，避免造成嚴重的施工安全事故。施工人員也可以借助虛擬仿真技術進行安全演練，增加施工人員的安全防護能力，進一步提高了建筑工程的安全水準。

4 虛擬仿真技術在建筑工程施工中的實現

在建筑工程施工中應用虛擬仿真技術首先要建立起虛擬場景，并各具各個結構部位的不同特征，建立起相應的細節模型。在所有的細節模型建立完成后，通過內部聯節點將所有的結構部件拼接成一個整體，并將地物造型與原有的地形結構緊密結合在一起，完成整體效果圖的建立。虛擬仿真場景中，為了增加建筑工程虛擬模型的真實感，可以對虛擬模型進行交互設計，通過不同的指令，設計人員可以在模型中進行自由移動。設計人員可以在虛擬方則仿真平臺內對建筑工程相關結構的施工軌跡進行定位，例如在對復雜鋼結構進行施工時，仿真模型可以對吊裝過程進行交互仿真，將各種二維數據全部輸入到三維模型中，實現復雜鋼結構的虛擬施工。這種方法提高了建筑工程施工的可視化效果，使相關施工方案可以更加直觀的表達出來，同時也可以對施工過程中重點位置進行分析，制定針對性的施工措施，有效保證建筑工程施工項目的順利進行，讓建筑工程的技術交底更加全面，促進了建筑工程施工的發展。

5 結論

通過對虛擬仿真技術在建筑工程施工中的應用進行研究，分析各類虛擬仿真技術在不同工程結構上的應用，有效實現了建筑工程施工的全過程控制，加快了建筑工程施工進度，降低了施工成本，使建筑工程可以發揮出更大的經濟效益。在建筑工程施工發展過程中，要積極推廣虛擬仿真技術，促進虛擬仿真技術的應用，使其可以更好的為社會提供服務。

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