建筑施工中虛擬仿真技術的運用探討

楊金鳳 焦亞軍

阜陽職業技術學院，安徽阜陽 236031

受到科學技術快速發展的積極影響，模擬仿真技術取得了很大的進步，已在許多行業中廣泛應用。建筑施工中對虛擬仿真技術的應用也越來越廣泛，該技術使得施工設計人員能夠及時發現設計的不足，通過模擬測試的形式來減少施工問題，降低施工成本，讓建筑施工的質量與效率得到很大的改善。

1 虛擬仿真技術概述

虛擬仿真技術也稱作虛擬現實技術，是一種模仿真實物體的虛擬系統，通過該系統將真實物體的相關信息進行還原，從而更利于對其進行有針對性的管理[1]。通過分享相關研究者的報告發現，虛擬仿真技術具有沉浸性、交互性等多種優勢，通過計算機系統對圖形進行處理、仿真和傳感等，使得相關技術人員與管理人員能夠觀察到現實環境的多維空間，給人帶來一種身臨其境的感受，提升了虛擬事物的感官性能。

一直以來虛擬仿真技術的探索與應用研究受到了許多行業的廣泛關注，也是許多科研人員的研究對象之一。與此同時，計算機技術的快速提升也促進了虛擬技術的發展，拓寬了虛擬仿真技術的應用范圍，便于研究。目前的虛擬仿真技術在許多行業都已經展現出其巨大的優勢，取得了較為理想的應用成果。醫學、航天、建筑、制造業等行業與領域中都能看到虛擬仿真技術的應用。

2 建筑工程施工中虛擬仿真技術的運用意義

計算機技術與其他科技技術的快速發展，仿真技術得到了快速提高，也使得傳統的建筑施工技術得到了新的突破。

2.1 促進建筑工程施工方案的優化選擇

在傳統建筑中，施工方案與施工技術的選擇與優化在很大程度上依賴于施工人員的施工經驗，導致建筑施工受到較大限制，無法得到創新發展。但是，虛擬仿真技術能夠直觀、科學地反映出不同施工工序與技術能夠達到的施工效果，進而便于各個方案與技術的對比，使得施工方案得到更好的優化，篩選出最合適的施工方案[2]。

2.2 促進施工技術的改革創新

虛擬仿真技術應用于建筑施工中，可以在較低成本的情況下對新的施工工藝與思路進行試驗，驗證這些新工藝與思路的可靠性。還能夠將新技術可以達到的施工效果展現出來，促使新的施工技術能夠被快速引入并進行應用，有效降低了新工藝、新技術的實驗風險。

2.3 促進了施工管理水平的提高

虛擬仿真技術不僅能夠模擬出靜態的施工建筑物，還可以對施工全過程進行模擬，使得管理者能夠提前掌握施工管理中的質量與安全問題，從而采取針對性的預防及強化措施，保證工程施工的質量，維護施工現場的秩序，提高了施工管理水平，實現工程質量控制與風險控制的目標。

3 建筑施工中對虛擬仿真技術的具體運用

3.1 建筑施工設計中對虛擬仿真技術的應用

模擬仿真的含義是通過模仿實體事物形成的虛擬物體，這個虛擬物體能夠被人們觀察和分析，更好地了解實體事物的形態。施工設計中一般會應用仿真技術模擬出設計圖紙上所反映出來的建筑物、街道、綠化帶、人行道等，負責建筑設計的人員可以從虛擬的建筑物種觀察實際的施工環境，也可觀察到建筑物的內部結構，還能夠通過鼠標來嘗試改動其中的某些設計，從而使得設計更加合理。施工單位也能夠提前對即將建設的建筑物進行全面規劃，選擇合理的施工技術，提高施工效率。此外，仿真技術所形成的虛擬施工環境既能夠與實際的施工環境保持同等大小，還可以根據設計人員或觀察者的要求進行放大或縮小，便于進一步觀察設計的合理性。施工設計中應用虛擬仿真技術，還能夠將環境中的聲音與動作進行仿真，包括街道上的喧鬧聲、交通流動聲以及人們的交流活動發出來的聲音，且具有很強的真實性，能夠給人帶來身臨其境的感受。

3.2 建筑施工中對虛擬施工技術的應用

在傳統的施工工藝中，僅根據圖紙來完成建筑施工，想要實現建筑物與設計圖紙的一致性是十分困難的。由于實際的施工過程會受到太多不確定因素的影響，在使用多種施工方式與技術工藝的情況下，各個技術與工藝之間難以達到相互協調，不好掌握技術與工藝的先后順序，施工人員通常只能依靠個人或團隊的施工經驗來選擇合適的施工方案，這種依靠經驗的方式存在較大的主觀能動性，會出現一些難以避免的缺陷或錯誤，影響施工進展，建設出來的建筑物會在設計圖紙的基礎上發生一定的改變[4]。但是，通過使用虛擬施工技術，以數字化的集合模型來科學設計施工方案，并通過利用現代化網絡信息技術所具有的交互性與仿真性，設計出與施工方案相同的虛擬化施工模型，再使用計算機演練，發現施工方案中存在的不足，并進行改進，從而有效減少施工成本，保證施工質量與效率。虛擬施工技術常被應用于施工前期的方案選擇于施工預演中，深受建筑行業的喜愛。

3.3 建筑施工中對三維動畫技術的應用

建筑施工中應用三維動畫技術的主要目的在于分析建筑工程施工的全程。所以，這里的三維動畫技術是以施工全過程的記錄為基礎的，以一種具有記錄性質的三維動畫來標注好施工中的重點難點以及注意事項，展現出具有3D效果的高仿真記錄，便于對建筑施工進行全面監控。應用三維動畫技術的優勢為：其一，便于施工管理者快速、便捷地了解施工中的每一個細節，并優化管理每一個施工階段中的工藝以及施工順序，及時發現施工錯誤并進行調整或修改。其二，三維動畫技術在建筑施工中的應用，對專業人員沒有太高的技術要求，所以也減少了建筑工程施工中的資本投入。因此，三維動畫技術是建筑施工過程中應用比較廣泛的一種仿真技術，取得了很好的反饋。當前，除建筑施工行業外，其他的許多行業也十分關注和重視三維動畫技術的應用與發展。

3.4 復雜空間鋼結構中對虛擬仿真技術的應用

鋼結構已經成為現代大型建筑物中必不可少的部分，其中以具有復雜空間的鋼結構的應用最為廣泛。具有復雜空間的鋼結構被應用于建筑物中，其負載受力情況、形態、邊界等都會受到施工進度的影響，且一些已經完成的復雜空間鋼結構還會受到新安裝的鋼結構的影響，使其性能發生一定的改變[6]。因此，復雜空間鋼結構應用于建筑施工中，對施工人員的專業技術具有較高的要求，必須使用最佳的鋼結構安裝與施工方法，盡量保證復雜空間鋼結構的整體性能。通過虛擬仿真技術將復雜空間鋼結構的施工進程進行追蹤記錄，不僅能夠檢驗鋼結構的安裝質量，還能分析出最合適的施工方案，也可對各種施工方案進行優化組合。

3.5 建筑施工安全管理中對虛擬仿真技術的應用

安全問題一直以來就是建筑工程中十分關注和重視的問題。這是因為建筑施工中一旦發生安全事故，不僅會給施工單位以及業主造成經濟上的損失，還可能影響到施工人員的人身安全，也會導致工期延遲，降低建筑的經濟效益。建筑施工安全管理中應用虛擬仿真技術，通過模擬施工方案的施工過程，也可模擬仿真可能發生的安全事故，從而促使技術人員制定出優化的施工方案。施工現場管理人員也可以根據預演結果來加強施工現場的安全管理，全面評估施工現場可能存在的安全隱患，提高施工人員的安全保障。此外，進行施工預演時，也可以組織施工人員共同觀看，便于他們了解施工中存在安全隱患的工序與位置，從而在實際施工中更加注意規避安全風險。

4 結語

虛擬仿真技術被應用到建筑施工中，促進了虛擬仿真技術的發展，推動了建筑施工行業的進步。建筑施工中通過應用虛擬仿真技術，能夠將施工環境和施工設計技能模擬仿真，從而盡早發現設計中的不足，減少設計錯誤，降低施工成本；通過模擬施工過程，使得管理人員能夠清楚地掌握施工的各個環節，了解施工中存在的安全隱患，從而對施工方案進行優化處理，提高施工質量與安全。因此，應積極探索虛擬仿真技術在建筑施工中的應用途徑和方法，并不斷提高虛擬仿真技術，為社會發展做出更大的貢獻。