計算機仿真技術在建筑工程設計中的應用

（河南工業(yè)貿易職業(yè)學院，河南 鄭州 451191）

1 計算機仿真技術應用于建筑施工中的意義

計算機模擬技術在總體的工程規(guī)劃等各個方面給其他的單位以及專業(yè)建筑設計人員提供了正確的技術引導。這種考慮涉及了建筑內部結構的復雜性與多變性，因此在建筑設計研究時不得不在建筑施工工藝設計方面謹慎進行考慮，從而可能涉及到信息化是建筑設計的一個全部內容，在此類設計方面，關于優(yōu)化設計方案、現(xiàn)場信息化施工等較為少見，這就間接體現(xiàn)了目前我國的建筑過程工程建設在應用信息化設計技術上普遍存在的不足。

仿真技術的出現(xiàn)大大程度地彌補了這一技術的不足，仿真技術因其具備交互性、高度模擬性等諸多優(yōu)點，通過它自身建立的可視化設計模型和數(shù)字幾何三維模型，不但能同時滿足設計師、業(yè)主、施工方等單位的施工設計需要，對多種建筑施工設計方案展開了模擬、驗證、對比和設計優(yōu)化，并最終可以找到一種最優(yōu)的可視化施工模型設計方法，實現(xiàn)低廉的施工成本、短時間的工期、高質量的技術經(jīng)濟效益施工目的。不僅如此，由于計算機仿真技術可以重復進行多次高仿真實驗，還有利于減少工期，提高工程的質量。可見，仿真技術給建筑工程的發(fā)展帶來了一定的時代機遇和挑戰(zhàn)具有歷史意義，虛擬現(xiàn)實仿真技術在其施工設計過程中的廣泛應用無疑直接決定著其施工設計方案的品質優(yōu)劣與否，它的應用一方面對我國建筑工程的設計與施工產生影響，另一方面也直接決定著建筑工程的品質與設計方案。

2 計算機仿真技術在現(xiàn)代建筑工程設計中的重要應用

2.1 仿真施工技術的應用研究

從一定層面上講，建筑施工過程就是將設計者的建筑設計圖紙現(xiàn)實化的過程，將虛擬的圖紙進行實際建造的過程具有十分重大的意義。然而，由于建筑工程其本身的復雜性，所使用的設計方案和設計技術非常繁多，這也導致了在實際建設工程中，圖紙需要根據(jù)情況的不同發(fā)生變化。圖紙在經(jīng)過初始設計后，必須經(jīng)過多次的矯正和糾錯，實際的建造與設計具有相當大的差距。并且，在傳統(tǒng)的建筑工程設計中，為了保證建筑工程的安全穩(wěn)定，保障建筑施工的順利進展，通常會憑借大量的經(jīng)驗積累，來應對建筑項目施工時的一些問題，但是正因為沒有進過理論驗證的經(jīng)驗很可能造成嚴重的安全事故。目前，建筑結構趨向復雜，傳統(tǒng)的施工設計技術已經(jīng)無法適應全新的設計結構，計算機仿真技術能夠有效發(fā)現(xiàn)建筑設計的漏洞和缺點，改善施工技術的盲點，降低人的主觀觀念對設計方案的干擾，更大程度上保證了建筑設計方案的安全性和穩(wěn)定性，進一步提升建筑工程的質量，減少施工成本、耗材。

2.2 仿真系統(tǒng)的應用研究

計算機仿真系統(tǒng)是建筑工程設計應用仿真模擬技術的重要基礎，利用計算機仿真系統(tǒng)，能夠直接模擬出建筑項目的施工過程以及施工周圍環(huán)境的真實情況，且具有非常真實可靠的效果。利用計算機仿真系統(tǒng)，建筑設計人員可以將設計圖紙的內容以及建筑現(xiàn)場的周圍景象進行直接的計算機建模，呈現(xiàn)出三維的立體影像，同時能夠將影響建筑項目的諸多因素，如：交通網(wǎng)絡，建筑場景進行詳細的模擬，使得設計人員能夠實時了解建筑施工的進度和各類條件，以便于更加合理地對設計方案做出規(guī)劃和修改。計算機仿真系統(tǒng)能夠將場景做出高度模擬的效果，使得每一個虛擬物體與對應的實體擁有相似的視覺真實效果，更有利于設計者的發(fā)揮。

3 計算機仿真技術在建筑結構的施工過程中的應用

目前，隨著社會發(fā)展加速，城市建筑結構趨向于復雜化、高層化，部分結構復雜的建筑的設計需要從部分到整體，不僅難度很大，在施工階段中出現(xiàn)的突發(fā)性變化也很多，因此，對于施工設計的各類細節(jié)需要格外地注意。復雜建筑結構在不同的施工工序中，所面臨的負載情況、受力特性、結構形態(tài)均有差異。在一項復雜結構設計施工完成之后，整體將會保持暫時的平衡狀態(tài)，但是，一旦開始下一步結構施工，原始的平衡狀態(tài)又會被打破，必須進行相應的施工工序才能在每一階段保證整體結構的平衡穩(wěn)定。正因為復雜結構施工需要注重的因素有很多，一旦施工操作稍有不慎，便會埋下很嚴重的安全隱患，極易發(fā)生安全事故。計算機仿真技術能夠模擬施工操作階段，對施工過程進行全方位的監(jiān)控，能夠及時發(fā)現(xiàn)漏洞和錯誤，對施工過程進行全面的追蹤，更加容易控制施工階段的各種不確定因素。

4 計算機仿真技術在建筑施工設計過程中的應用

計算機仿真技術促進了工程三維動畫的成功出現(xiàn)，打破了設計師在傳統(tǒng)建筑施工過程中只能直接依靠施工經(jīng)驗數(shù)據(jù)分析確定施工過程的操作模式，為一個現(xiàn)代化的設計師在建筑施工過程中提供了一個便捷有效的數(shù)據(jù)分析和解決手段。通過仿真技術三維動畫對建筑施工過程的細節(jié)進行了分析，專家、施工的專業(yè)技術人員以及施工的業(yè)主就可以盡可能對建筑施工的全過程甚至重要的是每一個關鍵細節(jié)都盡可能進行清除和了解。此外，工程中會容易遇到的重難點以及施工的關鍵環(huán)節(jié)，都可以通過虛擬的仿真技術以虛擬三維動畫的表現(xiàn)形式清晰地展現(xiàn)了出來，而且還使設計師可以根據(jù)施工業(yè)主的實際所需要求進行合適的設計和調整，并及時的修改其原有的建筑施工設計方案。

5 計算機仿真技術在施工安全方面的應用研究

保證建筑工程在項目施工與投入使用兩階段的安全穩(wěn)定，是目前建筑行業(yè)做最為關注的重點，被認為是必須加強的重要主題之一。在傳統(tǒng)的建筑工程設計模式下，很難對建筑項目出現(xiàn)的安全隱患做出預測，計算機仿真技術的廣泛應用，為施工操作人員與方案設計者同時提供了控制建筑工程質量水平的有力技術，使得建筑工程安全管理水平大幅度提高。

5.1 進行施工安全控制的方案優(yōu)化

在對建筑工程的施工安全控制分析中，如果能夠采用先進的虛擬數(shù)據(jù)仿真技術對其進行數(shù)據(jù)分析，可以及時發(fā)現(xiàn)很多一些傳統(tǒng)模式下安全控制無法及時發(fā)現(xiàn)的問題和隱患，同時也可以能夠對不同類型的建筑施工安全控制解決方案的數(shù)據(jù)進行一個相應的數(shù)據(jù)模擬分析演練，并對數(shù)據(jù)進行了比較，最終可以確定得出—個最佳的安全控制方案，實現(xiàn)施工安全控制解決方案同相關的施工成本控制、資金成本預算、損耗成本控制等各個方面的效益最大化。

5.2 如何實現(xiàn)安全演練與事故預防的最優(yōu)化

建筑工程的消防通道以及防災防害設施，關系著群眾的生命財產安全，但是一直無法得到很好的效果檢驗，利用計算機仿真技術，我們能夠模擬建筑工程在面對這些極端災害時所表現(xiàn)出來漏洞，從而加以改正。實現(xiàn)安全演練的優(yōu)化方法，有幾點方面需要注意。首先，安全消防工程師必須深入了解建筑工程內部的結構特點，利用自身豐富的工作經(jīng)驗，對容易發(fā)生安全事故的環(huán)節(jié)進行細心檢查，并同時利用計算機仿真技術建立三維動態(tài)模型，為安全事故的發(fā)生做好預防工作；其次，利用計算機仿真技術實現(xiàn)人員在緊急現(xiàn)場逃生演練的應急模擬，從而規(guī)劃好逃生路線，并解決其中顯現(xiàn)出來的安全問題。

6 結束語

綜上所述，通過應用建筑仿真技術應用到社會主義建筑施工中運行起來，不但可以大幅度減少和降低建筑施工安全的風險，還可以使其能很好地有效控制建筑施工的成本，最終有效地求得建筑施工安全風險控制的最優(yōu)實施和化解。為此，我們務須不斷地探索和完善虛擬建筑仿真技術在社會主義建筑施工運行過程中的具體應用和策略，以便更好地為實現(xiàn)社會主義的現(xiàn)代化建設服務。