序言：作為思想的載體和知識(shí)的探索者，寫作是一種獨(dú)特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇虛擬仿真施工技術(shù)，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

[關(guān)鍵詞] 虛擬；仿真；穹頂；懸索預(yù)應(yīng)力；玻璃幕墻

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

（一）工程概況

全國組織干部學(xué)院E區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，采用型鋼混凝土框架-剪力墻混合結(jié)構(gòu)、鋼桁架結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力懸索鋼結(jié)構(gòu)和穹頂鋼結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)形式。

1屋面穹頂鋼結(jié)構(gòu)采用全隱框玻璃幕墻，共約3000 m2，幕墻玻璃采用8+1.52PVB+8mm和10+1.52PVB+10mm兩種鋼化夾膠玻璃，穹頂最頂部水平位置采用10+1.52PVB+10mm玻璃，共計(jì)32塊；開啟扇玻璃共3排，即第8排、第9排和最底部1排，共計(jì)144塊；其它玻璃共計(jì)476塊，合計(jì)穹頂夾膠玻璃為652塊，每塊玻璃面積約4.0m2至5.3 m2不等，玻璃自重約250/塊。

2 屋面穹頂高42.3m，施工中設(shè)計(jì)圖紙變更，在E區(qū)鋼桁架層與屋面穹頂之間增加一層懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)層，即多功能廳（二層）上增加屋面花園平臺(tái)（五層）。

懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)（圖4中紅色虛線部分）整體形狀為圓環(huán)形，由24榀鋼桁架以15°角度成放射狀均勻布置，圓環(huán)直徑28.90m，內(nèi)圓環(huán)鏤空，直徑7.30m，桁架高1.80m，上下弦為焊接H型鋼，中間為三根無縫鋼管與之焊接相連，每榀重量為6.1t，長10.7m。結(jié)構(gòu)的下層由環(huán)向拉索和徑向拉索組成，構(gòu)成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)受力體系。

3、E區(qū)屋面造型獨(dú)特，穹頂鋼結(jié)構(gòu)及玻璃幕墻、懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)層施工復(fù)雜，需利用虛擬仿真施工技術(shù)，對(duì)其施工及各階段受力情況、安裝精度、構(gòu)件尺寸等進(jìn)行詳細(xì)的分析研究，并優(yōu)化設(shè)計(jì)、施工方案，以達(dá)到最好的工程效果。

3.1 為達(dá)到屋面穹頂完美的半球體效果，利用仿真技術(shù)，通過建立三維模型，確定玻璃幕墻空間分格尺寸，逐一確定每塊玻璃的具體加工、安裝尺寸；

3.2 施工前，為確保懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全可靠，對(duì)空間張弦結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行仿真計(jì)算，模擬懸索預(yù)應(yīng)力張拉，確保整個(gè)鋼平臺(tái)的施工萬無一失；

3.3 為確保原竣工日期的實(shí)現(xiàn)，項(xiàng)目部成立QC小組進(jìn)行現(xiàn)場攻關(guān)，利用虛擬仿真施工技術(shù)，對(duì)比模擬鋼桁架層、懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)層、屋面穹頂施工工序，比選、優(yōu)化施工方案，從而確保了最終竣工工期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（二）施工難點(diǎn)

1 本工程E區(qū)復(fù)雜的建筑造型和鋼結(jié)構(gòu)大跨度空間的設(shè)計(jì)，給穹頂玻璃幕墻的施工帶來很大難度。

1.1 屋面穹頂半球體造型，采用平面幕墻玻璃達(dá)到曲面圓弧效果，確定空間分格位置、大小難度大。

1.2 玻璃規(guī)格形狀多樣，加工難度大。

穹頂全部為鋼結(jié)構(gòu)，弧形鋼梁放射性設(shè)計(jì)致使幕墻玻璃成梯形規(guī)格，玻璃尺寸由上至下逐層遞變。同時(shí)，考慮鋼結(jié)構(gòu)施工偏差，幕墻玻璃無法提前批量加工，必須在鋼構(gòu)件焊接完對(duì)每個(gè)位置的玻璃尺寸現(xiàn)場實(shí)量、定位編號(hào)，加工周期長。

1.3 幕墻玻璃吊裝難度大

本工程穹頂位于建筑物的中心位置，且幕墻玻璃單片面積最大的為5.3m2，施工時(shí)既要考慮汽車吊吊臂傾斜角度，又要保證玻璃本身不被損壞。同時(shí)，汽車吊無法覆蓋的區(qū)域還要由人工進(jìn)行二次倒運(yùn)。

1.4 穹頂打膠質(zhì)量要求高

五層屋面花園平臺(tái)位于穹頂以內(nèi)，雨水和積雪會(huì)完全淋灑在穹頂上，所以玻璃縫隙及遮陽鋁板打膠質(zhì)量要求高，任何一點(diǎn)質(zhì)量隱患都會(huì)造成穹頂漏水。

2 模擬仿真受力計(jì)算多。

本工程懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)造型新穎獨(dú)特、受力復(fù)雜，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)的拼裝，到預(yù)應(yīng)力張拉完成以及最后支撐架的拆除，其間經(jīng)歷很多受力狀態(tài)，為了保證工程質(zhì)量能夠符合設(shè)計(jì)要求，必須進(jìn)行大量的施工模擬計(jì)算。

3 工程量大，工期緊張

3.1 本工程穹頂豎向弧梁為放射形布置，需高空拼裝焊接，對(duì)接角度、位置確定困難，吊裝、定位、焊接完成一榀完整的豎向弧梁需要6個(gè)小時(shí)，24榀共需15天時(shí)間；支撐體系及吊裝焊接操作平臺(tái)構(gòu)造復(fù)雜，搭設(shè)困難，搭設(shè)架體至少需要15天時(shí)間，嚴(yán)重影響施工速度。

3.2 鋼桁架層標(biāo)高為13.05m，共有大小桁架梁112榀，從單榀重量從0.304t至9.691t不等，長度超過10m的鋼桁架梁，單段重量最大達(dá)到5.017t，需分成兩至三段運(yùn)送至進(jìn)場。桁架梁采用分段吊裝，起吊次數(shù)多，嚴(yán)重制約施工速度。

（三）虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用

1 空間張弦結(jié)構(gòu)施工仿真計(jì)算

施工過程會(huì)使結(jié)構(gòu)經(jīng)歷不同的初始幾何態(tài)和預(yù)應(yīng)力態(tài)，兩個(gè)狀態(tài)的分析理論和方法都不同的，加載方式、加載次序及加載量級(jí)都對(duì)結(jié)構(gòu)受力具有很大影響，因此，施工仿真計(jì)算是預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)施工方案中極其重要的工作。實(shí)際施工過程必須和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初衷吻合，施工中必須嚴(yán)格組織施工順序，確定加載、提升方式，準(zhǔn)確實(shí)施加載量、提升量等。施工仿真具體項(xiàng)目如下：

（1）驗(yàn)證張拉方案的可行性，確保張拉過程的安全；

（2）給出每張拉步鋼索張拉力的大小，為實(shí)際張拉時(shí)的張拉力值的確定提供理論依據(jù)；

（3）給出每張拉步結(jié)構(gòu)的變形及應(yīng)力分布，為張拉過程中變形及應(yīng)力監(jiān)測提供理論依據(jù)；

（4）根據(jù)計(jì)算出來的張拉力的大小，選擇合適的張拉機(jī)具、設(shè)備，并設(shè)計(jì)合理的張拉工裝；

（5）確定合理的張拉順序，具體張拉步驟如下所示：

第1步：結(jié)構(gòu)全部安裝完成后

第2步：第1批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的30％

第3步：第2批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的30％

第4步：第3批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的30％

第5步：第4批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的30％

第6步：第4批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的70％

第7步：第3批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的70％

第8步：第2批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的70％

第9步：第1批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的70％

第10步：支撐塔架拆除后

第11步：第1批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的100％

第12步：第2批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的100％

第13步：第3批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的100％

第14步：第4批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的100％

2 虛擬仿真優(yōu)化施工工序

方案經(jīng)優(yōu)化后，懸索預(yù)應(yīng)力平臺(tái)層與穹頂鋼構(gòu)兩大施工區(qū)域間，由原來的順序施工，改為平行立體穿插施工，大大縮短了E區(qū)鋼結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵線路的總用時(shí)，大大縮短了工期。

我們運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，融合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體工業(yè)建筑技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)等高新技術(shù)，對(duì)懸索平臺(tái)層、屋面穹頂施工過程建立仿真模型，虛擬、對(duì)比原方案施工過程及優(yōu)化方案，利用計(jì)算機(jī)硬件、軟件及各種傳感器創(chuàng)造出一個(gè)四維空間虛擬環(huán)境， 使所需解決的問題得到清晰和直觀的認(rèn)識(shí)。

（四）實(shí)施效益

1全國組織干部學(xué)院E區(qū)鋼平臺(tái)懸索預(yù)應(yīng)力在實(shí)際施工過程中，通過詳實(shí)的理論計(jì)算和周密的施工部署，將困難考慮充分、問題解決在施工之前，最終施工質(zhì)量和裝修效果得到各方一致好評(píng)。平臺(tái)預(yù)應(yīng)力鋼索張拉檢測全部符合設(shè)計(jì)要求。

篇2

關(guān)鍵詞：建筑施工；虛擬仿真；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

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。

一、虛擬仿真技術(shù)的概念

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]

二、虛擬施工所需的技術(shù)支持

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：

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，以達(dá)到身臨其境的感覺。

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。

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]

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)、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。

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

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(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、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，這就導(dǎo)致了我們不可能復(fù)制建筑工程的施工過程。但是，如果采用施工虛擬仿真技術(shù)，我們就可以解決因?yàn)樵谑┕そ?jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立的對(duì)于施工組織的選擇和優(yōu)化以及施工的方法所產(chǎn)生的局限性的問題。同時(shí)還可以直接的看到每一種施工組織措施和施工方法相結(jié)合時(shí)產(chǎn)生的不同的效果。這樣就可以讓我們更直觀的從不同的施工方案中選擇出最適合的施工方法，從而更好的完成施工。（2）施工技術(shù)的革新和新技術(shù)的引入，對(duì)于施工技術(shù)人員來說，施工虛擬仿真技術(shù)不僅能讓他們更好的發(fā)揮出他們的創(chuàng)造性而且還能在成本很低的情況下完成施工新工藝的試驗(yàn)。這樣，我們不僅降低了其試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)，還能大大的縮短引入和推廣的時(shí)間。（3）施工管理，施工管理過程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量、安全等方面的隱患，而施工虛擬仿真技術(shù)在模擬施工的過程中就可以讓我們很清楚的看到這些安全隱患，從而在施工過程中能有效的避免或者盡早提出解決方法。（4）安全、生產(chǎn)培訓(xùn)施工虛擬仿真技術(shù)具有實(shí)效性、全面性的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)操作人員了解操作流程起到了重要作用，保證了施工任務(wù)的安全性，同時(shí)有效提高施工質(zhì)量。（5）考察建筑設(shè)計(jì)的合理性.則也需運(yùn)用大型工程設(shè)計(jì)施工虛擬仿真技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)不僅方便了對(duì)需優(yōu)化部位的修改，更對(duì)業(yè)主、施工單位、設(shè)計(jì)單位三方的溝通與設(shè)計(jì)交底提供了便捷準(zhǔn)確的方法。 [3]

四、虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中存在主要問題：

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)軟件人才，還是培養(yǎng)自己的開發(fā)骨干，都會(huì)給施工企業(yè)的開支造成巨大的壓力。[4]

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。

參考文獻(xiàn)

[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)

[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)

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關(guān)鍵字：虛擬仿真技術(shù)；建筑施工；應(yīng)用

中途分類號(hào)：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

系統(tǒng)仿真是以多種學(xué)科理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)及其軟件為工具進(jìn)行試驗(yàn)研究的理論和方法論體系。仿真技術(shù)顧名思義，是把自然界中的物理現(xiàn)象通過一定的物理和數(shù)學(xué)模型在計(jì)算機(jī)上模擬來得到實(shí)際場變量的分析，有助于預(yù)知關(guān)心的物理現(xiàn)象。簡單的說，仿真技術(shù)是對(duì)系統(tǒng)模型的一種試驗(yàn)技術(shù)(是對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型的一種實(shí)驗(yàn)手段)，在安全性和經(jīng)濟(jì)性方面有較大的優(yōu)越性。

一、虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在國際上是一個(gè)熱門研究課題，其應(yīng)用已取得引人注目的成效，在國內(nèi)也引起了廣泛的重視。當(dāng)人們需要構(gòu)造當(dāng)前不存在的環(huán)境、人類不可能到達(dá)的環(huán)境或構(gòu)造虛擬環(huán)境以代替耗資巨大的現(xiàn)實(shí)環(huán)境時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是必不可少的。隨著計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)的發(fā)展以及人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到它的重要作用，虛擬仿真技術(shù)在各行各業(yè)都得到了不同程度的發(fā)展，并且越來越顯示出廣闊的應(yīng)用前景。虛擬現(xiàn)實(shí)的廣泛應(yīng)用前景使之成為目前最具影響力的技術(shù)之一。軍事領(lǐng)域、航天技術(shù)、建筑設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、教育培訓(xùn)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、石油化工等等，虛擬戰(zhàn)場、虛擬城市、甚至“數(shù)字地球”，無一不是虛擬技術(shù)的應(yīng)用。虛擬仿真技術(shù)將使眾多傳統(tǒng)行業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)生革命性的改變。虛擬仿真技術(shù)在建筑方面的應(yīng)用主要有：大型建筑先期演示和論證；建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域；結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域(工程結(jié)構(gòu)分析、巖土工程分析)；房地產(chǎn)展示領(lǐng)域(全方位的數(shù)字化沙盤、數(shù)字化投標(biāo)領(lǐng)域、房地產(chǎn)展示、施工流程的數(shù)字化模擬)。本文主要闡述虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用。

二、虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用方式

（一）用當(dāng)前流行的三維動(dòng)畫軟件3DS MAX、虛擬現(xiàn)實(shí)軟件3DVRI、多媒體編排軟件NeoBook、編程工具C#來實(shí)現(xiàn)模擬施工和虛擬建筑場景漫游。

3DVRI制作出來的虛擬仿真系統(tǒng)主要功能有：全方位互動(dòng)漫游功能；即時(shí)輸出功能；數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查詢及修改功能；語音定位功能；導(dǎo)航圖功能。

事先用3DSMAX軟件做好建筑場景及主體的3D模型以及各施工模塊的3D模型，然后用3DVRI虛擬現(xiàn)實(shí)軟件對(duì)動(dòng)畫場景進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換為3DVRI實(shí)時(shí)三維系統(tǒng)，最后用NeoBook軟件在3DVRI實(shí)時(shí)三維系統(tǒng)中按照需求寫入不同的指令，為實(shí)時(shí)三維系統(tǒng)添加交互功能，可以利用專業(yè)編程工具如C#等軟件對(duì)實(shí)時(shí)三維系統(tǒng)中的模型及動(dòng)畫進(jìn)行精確控制，并可編寫更復(fù)雜的交互功能程序，最終為可獨(dú)立運(yùn)行的3DVRI施工模擬虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。此方案對(duì)于多種施工方案的展示、施工工序的編排比較有用，但無法對(duì)于施工方案進(jìn)行預(yù)見性的模擬。

（二）用專業(yè)的建筑虛擬現(xiàn)實(shí)軟件(如奔特力Bentley、Multigen、Veger等)，結(jié)合部分編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)具有較強(qiáng)人機(jī)交互能力、模擬建筑施工過程，以選擇合理的設(shè)計(jì)方案以及合理的施工方案。

本方案更為專業(yè)和智能，能預(yù)見性地發(fā)現(xiàn)施工方案中的不足，便于指導(dǎo)施工，可以有效地提高施工水平、消除施工隱患、防止施工事故、減少施工成本與時(shí)間。此方案的軟件購置費(fèi)用比較高。

比較著名的是英國Bentley建筑工程系列軟件公司提供的系列建筑仿真軟件，目前已經(jīng)在中國建筑、工程以及建造領(lǐng)域得到一些應(yīng)用，主要在各建筑設(shè)計(jì)院使用，在施工中企業(yè)的應(yīng)用還屬于起步階段。Bentley工程軟件系統(tǒng)公司首席執(zhí)行官Greg Bentley宣布了兩項(xiàng)新的中國計(jì)劃，以支持中國的大規(guī)模基建投資。首先，Bentley亞洲總部將進(jìn)駐北京，為中國的基建領(lǐng)域提供全面配套的軟件產(chǎn)品；其次，即將啟動(dòng)的Bentley Power計(jì)劃，使中國用戶可在初期免費(fèi)注冊(cè)專業(yè)的計(jì)算機(jī)輔助制圖／設(shè)計(jì)(CADD)軟件服務(wù)。

三、建筑施工中應(yīng)用虛擬仿真系統(tǒng)的意義

（一）建筑工程施工方案的選擇和優(yōu)化。

建筑工程施工的施工方法及施工組織的選擇和優(yōu)化主要是建立在施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，存在一定局限性。同時(shí)，現(xiàn)代建筑基本都具有鮮明的個(gè)性，建筑工程施工成為不可完全重復(fù)的過程。使用施工虛擬仿真技術(shù)將可以直觀、科學(xué)地展示不同施工方法和施工組織措施的效果，可以定量地完成方案的對(duì)比，有助于施工方案的選擇和優(yōu)化，真正實(shí)現(xiàn)最優(yōu)施工。

（二）施工技術(shù)革新和新技術(shù)引入。

施工虛擬仿真技術(shù)一方面能使廣大施工技術(shù)人員低成本地試驗(yàn)施工新工藝和革新思路，有助于創(chuàng)造性的充分發(fā)揮，同時(shí)能真切展示新技術(shù)的成效，縮短建筑業(yè)新技術(shù)的引入期和推廣期，降低新技術(shù)、新工藝的實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)。

（三）施工管理

施工虛擬仿真技術(shù)能事先模擬施工全過程，能提前發(fā)現(xiàn)施工管理中質(zhì)量、安全等方面存在的隱患，因而可以采取有效的預(yù)防和強(qiáng)化措施，提高工程施工質(zhì)量和施工現(xiàn)場管理效果。

（四）安全、生產(chǎn)培訓(xùn)

施工虛擬仿真技術(shù)能實(shí)時(shí)、直觀地顯示施工過程的實(shí)際情況，有助于操作人員全面了解操作流程，優(yōu)質(zhì)安全地完成施工任務(wù)。

（五）大型工程設(shè)計(jì)

施工虛擬仿真技術(shù)可以考察建筑設(shè)計(jì)是否合理，可以方便地對(duì)擬改進(jìn)部位進(jìn)行修改，從而得到滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果。設(shè)計(jì)的仿真也有利于設(shè)計(jì)單位與業(yè)主、施工單位進(jìn)行設(shè)計(jì)交底。

（六）建筑市場管理

施工虛擬技術(shù)在招投標(biāo)過程中能直觀對(duì)比各方的施工方法和成效，增加評(píng)標(biāo)的透明度和公正性，有利于建筑市場的規(guī)范管理。

（七）其它方面

開發(fā)施工虛擬仿真技術(shù)必然帶動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)廣泛地應(yīng)用于建筑業(yè)其它方面，帶動(dòng)以下幾方面的進(jìn)步：城市和市政規(guī)劃的優(yōu)化；投資者的投資意圖及市場推銷；建筑機(jī)械設(shè)計(jì)；仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

四、總結(jié)：

總而言之，隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，各種新型技術(shù)都已經(jīng)開始投入實(shí)踐。建筑業(yè)也必須敢于創(chuàng)新，勇于嘗試，這是建筑行業(yè)發(fā)展自身、壯大自身并適應(yīng)時(shí)展的唯一途徑。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù)；建筑工程；施工

近年來隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)也開始普及，并在建筑工程中得到廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了管理水平與施工技術(shù)的提高，對(duì)施工科學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展也起到了非常重要的作用。現(xiàn)階段建筑施工中主要應(yīng)用的軟件系統(tǒng)有CAD輔助系統(tǒng)、智能管理系統(tǒng)以及辦公自動(dòng)化系統(tǒng)等等，這些計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用對(duì)傳統(tǒng)施工理論是一種改造與發(fā)展，同時(shí)也為傳統(tǒng)的施工方法帶來了新的理念，目前在建筑施工過程中應(yīng)用虛擬技術(shù)已經(jīng)成為可能，通過虛擬技術(shù)的應(yīng)用，建筑施工將會(huì)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

一、虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要結(jié)合了計(jì)算機(jī)方針技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)以及現(xiàn)實(shí)技術(shù)等多種學(xué)科的優(yōu)勢(shì)于一身，使人機(jī)交互對(duì)話成為了可能，為其提供了更加真實(shí)、直接的三維界面，同時(shí)還在多維的信息空間中搭建虛擬的信息環(huán)境，用戶在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一方面結(jié)合了仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，另一方面為用戶提供更加真實(shí)的環(huán)境效果，在很多領(lǐng)域中都有非常廣泛的應(yīng)用。

仿真技術(shù)是基于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型的一種實(shí)驗(yàn)方式，具有經(jīng)濟(jì)性與安全性的優(yōu)勢(shì)，在很多領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用，例如航空航天、電力、交通等等，此外，在煤炭、化工等領(lǐng)域中也有很好的應(yīng)用。

二、虛擬仿真系統(tǒng)在建筑施工中應(yīng)用的意義

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要指在工程施工過程中對(duì)施工進(jìn)行模擬，首先需要在施工之前掌握各種構(gòu)建在結(jié)構(gòu)中的相互關(guān)系即相對(duì)位置，在實(shí)驗(yàn)中通過多種方法，對(duì)工況應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，使方案得到優(yōu)化，其產(chǎn)生的意義主要可以從以下幾方面進(jìn)行探討。

（一）優(yōu)化施工方案

在建筑工程施工過程中，施工組織、施工方法的選擇都要建立在一定的施工經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，從這一方面來說具有一定的局限性。與此同時(shí)，現(xiàn)代建筑都具有鮮明的個(gè)性，所以施工就不能完全重復(fù)，虛擬仿真技術(shù)的使用可以在方案中將施工組織與施工方法科學(xué)、直觀的展示出來，并將方案的對(duì)比定量完成，這對(duì)于方案的優(yōu)化是非常有利的，促進(jìn)了最有施工的真正實(shí)現(xiàn)。

（二）引入新的施工技術(shù)

虛擬仿真技術(shù)在工程施工中的應(yīng)用可以最大限度的降低技術(shù)人員對(duì)施工工藝進(jìn)行試驗(yàn)的成本，幫助施工人員革新思路，同時(shí)還可以將新技術(shù)的成效完美的展示出來，大大縮短新技術(shù)的引入與推廣時(shí)間。

（三）施工管理更加便利

施工仿真技術(shù)可以對(duì)施工全過程進(jìn)行事先的模擬，在模擬的過程中就可以將施工管理中容易出現(xiàn)的安全、質(zhì)量等隱患及時(shí)找出來，并采取相應(yīng)的措施對(duì)這些隱患區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)化，使施工現(xiàn)場的管理效果及施工質(zhì)量得到明顯提高。

（四）便于進(jìn)行安全生產(chǎn)培訓(xùn)

施工虛擬仿真技術(shù)可以將施工過程情況直觀的顯示出來，有了這種技術(shù)的幫助，操作人員就可以更加全面的來哦接操作流程，做到優(yōu)質(zhì)的完成工程施工任務(wù)。

（五）大型工程設(shè)計(jì)

施工虛擬仿真技術(shù)可以對(duì)設(shè)計(jì)是否合理進(jìn)行考察，從而可以更好的修改擬改進(jìn)部位，獲得的設(shè)計(jì)效果將會(huì)更加令人滿意。同時(shí)，設(shè)計(jì)的方針對(duì)設(shè)計(jì)單位與施工單位以及業(yè)主之間進(jìn)行設(shè)計(jì)交底也是非常有利的。

（六）建筑市場管理

在招標(biāo)過程中，施工虛擬技術(shù)可以直觀的對(duì)比各方的成效，評(píng)標(biāo)的公正性與透明度因此得到增加，這對(duì)建筑市場的規(guī)范性管理是非常重要的。

（七）其它方面

施工虛擬仿真技術(shù)的開發(fā)一定會(huì)帶動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，應(yīng)用到建筑業(yè)的其它方面，并充分帶動(dòng)城市規(guī)劃的優(yōu)化和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展。

三、建筑施工中虛擬仿真系統(tǒng)的研究與應(yīng)用前景展望

（一）應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段虛擬現(xiàn)實(shí)始終作為一門新興科學(xué)而存在，虛擬建造直到現(xiàn)在也沒有得到一個(gè)十分明確的提法，現(xiàn)階段的研究主要集中的理論、研究以及系統(tǒng)的層面上。

（二）應(yīng)用展望

仿真技術(shù)是否可以在建筑施工領(lǐng)域中得到廣泛引用，主要取決于仿真軟件及計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展，現(xiàn)在虛擬仿真技術(shù)在工程施工中存在的問題主要有：1）虛擬仿真系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用對(duì)硬件的要求比較高，而且要在專用的實(shí)驗(yàn)室或工作站中進(jìn)行，進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)時(shí)需要投入大量的人力和資金，同時(shí)演示過程中還會(huì)受到設(shè)備的限制，移動(dòng)起來也不是很方便。2）在開發(fā)單項(xiàng)工程時(shí)，需要用到從國外進(jìn)口的VR軟件平臺(tái)。因?yàn)楝F(xiàn)在工程施工中幾乎沒有成型的虛擬仿真系統(tǒng)軟件，所以需要開發(fā)一個(gè)新項(xiàng)目，這需要較高的成本，開發(fā)出的系統(tǒng)應(yīng)該是專用的集成型的軟件系統(tǒng)，從而為單項(xiàng)工程的開發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。3）現(xiàn)階段我國的一些建筑集團(tuán)已經(jīng)建立了屬于自己的設(shè)計(jì)研究院，這無疑為施工企業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)創(chuàng)造了有利條件。

目前我國一些施工企業(yè)洪的技術(shù)人員已經(jīng)具有非常高的技術(shù)研發(fā)能力，很多建筑施工集團(tuán)已經(jīng)成為施工軟件研發(fā)的主力軍。另外，一些高校和科研機(jī)構(gòu)也開始極力開發(fā)工程施工中涉及的技術(shù)軟件，在工程實(shí)踐等方面對(duì)集成控制等技術(shù)進(jìn)行積極的探索與引用。真?zhèn)€工程施工領(lǐng)域中的計(jì)算機(jī)輔助軟件正在逐步形成，并為人工智能理論與方法的推廣奠定了基礎(chǔ)。

隨著仿真技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣泛，相關(guān)軟件也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，同時(shí)新的仿真平平臺(tái)、計(jì)算方法以及編程技術(shù)將會(huì)體現(xiàn)出更好的可擴(kuò)展性，并在多種領(lǐng)域中得到應(yīng)用。此外，對(duì)仿真系統(tǒng)進(jìn)行的微機(jī)化探索在在不斷發(fā)展之中，并已經(jīng)取得了一定的成效，這為虛擬現(xiàn)實(shí)在微機(jī)上的應(yīng)用成為了可能。通過對(duì)集成型、通用性施工軟件的開發(fā)，一定會(huì)加快軟件的普及速度，并使單項(xiàng)工程的開發(fā)成本得到降低。

結(jié)語：

綜上所述，目前高新技術(shù)已經(jīng)開始日益發(fā)展，建筑也一定要勇于創(chuàng)造，積極吸納新技術(shù)，從而促進(jìn)工程施工技術(shù)的不斷發(fā)展，為現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造條件，這成為建筑工程施工企業(yè)適應(yīng)激烈的市場競爭的重要途徑。

參考文獻(xiàn)：

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篇5

關(guān)鍵詞：素質(zhì)教育；金工實(shí)習(xí)；虛擬仿真技術(shù)

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）07-0153-03

一、引言

高校人才培養(yǎng)的目標(biāo)正逐漸從精英教育轉(zhuǎn)變成通識(shí)教育，并且注重素質(zhì)教育和技能教育，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是提高本科生技能素質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)于工科類本科生，特別是機(jī)類專業(yè)的學(xué)生，金工實(shí)習(xí)是本科生在校期間的一項(xiàng)非常重要的提高技能和通識(shí)的教學(xué)環(huán)節(jié)。金工實(shí)習(xí)是工科學(xué)生在本科教育階段能夠自己動(dòng)手、參與工程實(shí)踐活動(dòng)的一次難得機(jī)會(huì)，對(duì)學(xué)生的綜合工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)起著重要的基礎(chǔ)作用。金工實(shí)習(xí)的特點(diǎn)是設(shè)備占地面積大，導(dǎo)致對(duì)設(shè)備場地的需求大，同時(shí)先進(jìn)的設(shè)備價(jià)格昂貴，大量購買經(jīng)費(fèi)需求大。由于近年來高校擴(kuò)招導(dǎo)致本科生在校人數(shù)激增，設(shè)備與學(xué)生數(shù)量比偏低，大部分的高校實(shí)踐環(huán)節(jié)所需的設(shè)備與學(xué)生數(shù)量之比都小于1∶5，其中先進(jìn)的制造設(shè)備由于其價(jià)格昂貴，設(shè)備數(shù)量與實(shí)習(xí)學(xué)生數(shù)之比甚至小于1∶10，金工實(shí)習(xí)的設(shè)備條件不能滿足正常實(shí)習(xí)的要求，嚴(yán)重影響實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。就目前而言，實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)投入的力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上學(xué)生增長的速度是短期內(nèi)一般高校難以解決的問題，必需尋求另外一種高效率低投入的方法解決此問題。

二、金工實(shí)習(xí)的目的和現(xiàn)狀

金工實(shí)習(xí)是一門實(shí)踐性的技術(shù)基礎(chǔ)課，是機(jī)械類各專業(yè)學(xué)習(xí)機(jī)械制造的基本工藝方法、完成工程基本訓(xùn)練、培養(yǎng)工程素質(zhì)和創(chuàng)新精神的重要必修課。它對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力有很大的意義，而且可以使學(xué)生了解傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝和現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)，了解一些機(jī)械制造的一般過程，熟悉機(jī)械零件的常用加工方法，并且應(yīng)初步具備選擇加工方法、進(jìn)行加工分析和制定工藝規(guī)程的能力。通過實(shí)習(xí)使學(xué)生在業(yè)務(wù)素質(zhì)上得到培養(yǎng)和提高，受到一次工程實(shí)踐教育。近年來，高校的金工實(shí)習(xí)課程隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)行了大力的改革，基本上從原來傳統(tǒng)的實(shí)習(xí)加工模式轉(zhuǎn)變成了以工程訓(xùn)練為主的模式，旨在提高本科生的工程素質(zhì)，培養(yǎng)工程意識(shí)，而不再是局限于僅僅提高學(xué)生的動(dòng)手能力。雖然，金工實(shí)習(xí)教學(xué)改革取得了一定的成績，但是隨著高等教育的擴(kuò)招以及越來越多的非工科學(xué)生意識(shí)到金工實(shí)習(xí)的重要性而被要求參加該課程，高校的工程訓(xùn)練中心接待學(xué)生實(shí)習(xí)的人數(shù)大幅度提高，導(dǎo)致設(shè)備與學(xué)生數(shù)量比嚴(yán)重偏低，影響教學(xué)效果。另外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)設(shè)備的更新?lián)Q代，應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)的范圍越來越廣闊，在高等教育應(yīng)該為企業(yè)培養(yǎng)合格人才的思想指導(dǎo)下，高校金工實(shí)習(xí)也越來越多地開設(shè)先進(jìn)制造課程的實(shí)習(xí)。但是，由于先進(jìn)的設(shè)備價(jià)格往往非常昂貴，而且使用成本和維護(hù)成本高，高校通常都只能一種設(shè)備只引進(jìn)一兩臺(tái)，基本滿足不了設(shè)備操作的實(shí)習(xí)要求。以筆者所在學(xué)校為例，目前本校金工實(shí)習(xí)所開設(shè)的課程主要分兩類：傳統(tǒng)工種的實(shí)習(xí)，先進(jìn)制造工種的實(shí)習(xí)。金工實(shí)習(xí)所開設(shè)的課程有傳統(tǒng)的工種包括：車、銑、刨、磨、鉗工、鑄造。先進(jìn)制造技術(shù)課程包括：數(shù)控車、數(shù)控銑、數(shù)控加工中心、數(shù)控電火花、激光加工、快速成型技術(shù)。對(duì)于傳統(tǒng)工種設(shè)備的保有量，由于其價(jià)格不高，因此數(shù)量相對(duì)較多。而先進(jìn)的制造設(shè)備，由于其價(jià)格昂貴，一臺(tái)先進(jìn)的設(shè)備往往等于10臺(tái)傳統(tǒng)設(shè)備的價(jià)格，甚至更高。先進(jìn)制造設(shè)備與傳統(tǒng)設(shè)備的保有量之比為1∶10。雖然，高校教育領(lǐng)導(dǎo)部門已經(jīng)意識(shí)到問題的嚴(yán)重性，近年來已經(jīng)加大了對(duì)金工實(shí)習(xí)教育經(jīng)費(fèi)的投入，大力購置相應(yīng)的設(shè)備，但是設(shè)備數(shù)量增長的速度依舊遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及實(shí)習(xí)人數(shù)增長的速度，因此必須尋求另一種途徑解決目前金工實(shí)習(xí)所面臨的問題。

三、引入虛擬仿真技術(shù)，提高金工實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量