论文部分内容阅读
摘要：随着计算机技术和仿真技术的飞速发展，虚拟仿真技术打破了很多传统的设计、施工手段。虚拟仿真技术在建筑施工中的应用，大大降低了施工的风险，降低了施工成本，提升了施工质量，缩短了工期，提高了施工效益。它具有高度仿真性、可控性、交互性、沉浸性、无破坏性、可以无数次重复试验等技术优势，还有优质、高效、低廉等优点。本文就虚拟仿真技术进行了简要概述，对虚拟技术在建筑施工中的应用进行了分析。
关键词：虚拟仿真的技术;建筑施工;应用
随着现代科学技术的发展，虚拟技术与仿真技术的有效整合，并成功应用于设计、施工中，大大改变了传统的设计、施工模式。那么，究竟什么是虚拟仿真技术呢？它在建筑施工中是如何应用的呢？
一、虛拟仿真技术的概述
从传统的系统仿真技术来看，几乎很少涉及到仿真人的感知模型。也就是，无法模拟人对外界的感知情况。随着计算机技术、多媒体技术、仿真技术和传感技术的发展,人们开始了人对外界环境感知模型的研究。虚拟仿真技术的完美结合，利用虚拟现实技术进行仿真模型的建立和试验的模拟,使仿真的过程和结果可以实现图像化、可视化,使仿真的系统具有三维、实时交互、属性提取等特征,极大地促进了仿真技术的发展,同时也使虚拟现实技术更加具有生命力
二、虚拟仿真技术在建筑施工中的应用分析
1、虚拟施工技术的应用分析
建筑施工的过程其实就是把施工设计图建成实物的过程。从传统的情况来看，从设计到施工的执行中，很难完全按照设计要求实施。施工的方式、方法多种多样，且容易随着实际情况而发生变化。那么，如何使施工的方法和组织达到最优化呢？这在传统模式下的答案是：经验，即施工经验。也就是说确保施工做的最好的方法就是凭借以前的施工经验。因此，往往容易出现很多施工方面的失误。究其原因就是：仅仅依靠施工经验具有很大的局限。现在的很多建筑都是采用的有全新结构，施工条件比以前要复杂得多。如果还是一味地依靠老经验老办法控制施工，具有盲目性、主观性、随意性等缺陷，缺乏全面性、周密性、客观性等，容易出现很多问题，如施工质量问题、成本控制问题、能耗控制问题、施工安全问题等。从过来的一些建筑施工事故中分析发现，很多就是因为凭着主观臆断和过分依赖过去的施工经验，造成了不必要的麻烦，甚至是极大的损失。
虚拟施工技术在建筑施工领域的应用，大大弥补了这一不足。虚拟施工技术支持下建立的设计数字几何模型和施工，利用其交互性、高度仿真性。设计师、施工人员、业主等都可以根据需要，进行施工虚拟试验，从而找到最佳的方式方法，实现降低成本，缩短工期，提升质量的目的。例如：上海正大广场的虚拟施工技术以满足生产需求为目标,利用虚拟现实技术,通过建立三维模型,对施工全过程进行三维可视化模拟,在施工前了解各种构件在实际结构中的相对位置和相互关系,对多种施工方案进行模拟、验证、对比和优化,并提供相应的施工和安全控制参数。
2、仿真技术在建筑施工中的应用分析
虚拟仿真技术中的仿真系统，在虚拟建筑物施工前对周围环境的外景仿真有非常好的效果。建筑物按设计图纸进行详细地建模渲染，并将周围的环境里的建筑、场景、道路等也进行建模渲染。设计人员、业主等观察者可以从不同的角度进行观察，还可以从不同的入口在虚拟的建筑物中边走边看，进行漫游，通过鼠标等工具与虚拟仿真模型实时交互。虚拟场景中的任何一个物体，都和实体具有高度仿真效果。声音仿真、动作仿真等特效，使场景显得真实感非常强，有动有静，给人一种身临其境的逼真感受。在漫游中实现碰撞检测功能,使漫游场景中的各种实体能真实反映现实生活中的各种状况。例如正大广场的施工虚拟仿真是国内首次尝试仿真技术应用于建筑工程,它对施工全过程进行模拟,在施工前了解各种构件在实际结构中的相对位置及相互关系,试验多种施工方法。通过正大广场的施工实践,取得了良好的应用成效。
3、虚拟仿真技术在复杂空间钢结构施工中的应用分析
在现代的复杂空间钢结构的施工中，其成型的过程是一个由部分到整体的完善过程。在不同的施工阶段，它的结构形态、边界条件、负载情况和受力特性都不同。在安装完成一阶段后,它的结构暂时处于一个平衡状态。但接着进行下一个阶段的结构时，新安装的部分就会对已安装结构的部分产生影响,然后两者实现新的平衡。在这样一个阶段一个阶段地安装下去，所有结构之间都需要寻求新的平衡。安装过程结构受力因素比较多，且很复杂，再加上不同的施工方法，所以，要实现对施工全程每一个细节都进行完全细致地分析，在传统模式下几乎是不现实的。如果没有做好施工分析，就无法有效地指导施工，造成的结果轻则浪费资源、增加施工成本，重则出现安全事故，造成不可估量的损失。从大量的工程实践中可以看出，施工阶段是事故频发的高峰期，稍微处理不慎，就会酿成大祸。从过来的很多工程事故中分析得知，很多就是因为对施工分析得不够周密，致使在施工中出现了重大的施工安全事故。因此,务必重视施工过程对结构最终成型的影响。虚拟仿真技术可以对空间结构进行施工全程跟踪分析,找到施工过程中的最危险阶段并采取措施进行控制。这对工程设计、施工安全的最优化等具有非常重要的意义。
4、虚拟仿真的三维动画在施工中的应用分析
在传统模式中，主要凭借经验对施工过程进行分析，而虚拟仿真技术中的三维动画的应用，可以对施工全程进行分析。三维动画可以让专家、施工技术员、业主等对施工的全过程的每一个细节都了解得清清楚楚。工程施工的重点、难点、关键环节、注意事项等，都能以高仿真的动画形式展示出来，人可以根据需要随时调整、修改施工方案。虚拟仿真技术是计算机仿真技术应用中难度相对较低,投入比较少，容易大面积推广的技术。它在上海环球金融中心、中央电视台新址、广州珠江新城西塔中的成功应用，引起了社会业界的广泛关注。
5、虚拟仿真在施工安全方面的应用分析
安全无小事，出了事就是大事。施工安全控制是施工中最重要、最基础的工作，一旦出了安全事故，就会造成不可估量的损失。因此，怎么重视施工安全一点都不为过。在传统模式下很难预见的安全隐患在虚拟技术的面前难逃其“火眼金睛”。
（1）优化施工安全控制方案
虚拟仿真技术在施工分析中，可以预见很多传统模式下很难发现的安全隐患。能够对不同的施工安全管理方案通过虚拟仿真技术进行模拟演练比较。对人的不安全行为、物的不安全状态、环境隐患和组织管理不力等因素进行综合比较分析，制定出最佳方案，实现安全方案和相关的成本控制、损耗控制、资金预算等方面的最大优化
（2）实现安全预防、演练的最优化
一是有经验的工程师了解工程当中哪些部位容易出现隐患，哪些部位容易发生事故。利用虚拟现实技术可协助建立安全事故发生过程三维动态仿真模型，为以后类似的事故的分析、职工安全教育提供有力的技术支撑。二是可以模拟紧急逃生演练。通过建立建筑物的事故模型，可以训练现场人员在事故发生上的自救、逃生路线的选择和应急行动的实施，以次来降低事故发生时的损失。三是还可以进行安全教育，比如安全事故过程的仿真，设备操作的虚拟等。
三、结语
总之，虚拟仿真技术在建筑施工中的应用，能大大降低施工安全风险、控制施工成本、实现施工控制的最优化。我们应不断探究虚拟仿真技术在建筑工中的应用策略，以便更好地为社会主义现代化服务。
参考文献：
[1] 黄明. 虚拟现实技术在建筑施工中的应用[J]. 硅谷, 2010.
[2] 郑亚文. 虚拟仿真技术在建筑施工中的应用研究[J]. 施工技术, 2009.
[3] 李春华,孟周济,蔡相娟. 虚拟仿真技术与建筑施工安全工程[J]. 广东建材, 2008.
[4] 孙娅. 结合仿真模拟技术看建筑节能[J]. 上海节能,2010.
[5] 李景茹. 高层建筑施工过程仿真及可视化分析[J]. 建筑管理现代化, 2007.
[6] Drury B Cr aw ley, Jo n W Hand, Michael Kummert, et al. Contrast ing the Capabilit ies of Building Ener gy Performance Simulation Programs[ J] . Building and Environment, 2008, 43(4) : 661口673.
关键词：虚拟仿真的技术;建筑施工;应用
随着现代科学技术的发展，虚拟技术与仿真技术的有效整合，并成功应用于设计、施工中，大大改变了传统的设计、施工模式。那么，究竟什么是虚拟仿真技术呢？它在建筑施工中是如何应用的呢？
一、虛拟仿真技术的概述
从传统的系统仿真技术来看，几乎很少涉及到仿真人的感知模型。也就是，无法模拟人对外界的感知情况。随着计算机技术、多媒体技术、仿真技术和传感技术的发展,人们开始了人对外界环境感知模型的研究。虚拟仿真技术的完美结合，利用虚拟现实技术进行仿真模型的建立和试验的模拟,使仿真的过程和结果可以实现图像化、可视化,使仿真的系统具有三维、实时交互、属性提取等特征,极大地促进了仿真技术的发展,同时也使虚拟现实技术更加具有生命力
二、虚拟仿真技术在建筑施工中的应用分析
1、虚拟施工技术的应用分析
建筑施工的过程其实就是把施工设计图建成实物的过程。从传统的情况来看，从设计到施工的执行中，很难完全按照设计要求实施。施工的方式、方法多种多样，且容易随着实际情况而发生变化。那么，如何使施工的方法和组织达到最优化呢？这在传统模式下的答案是：经验，即施工经验。也就是说确保施工做的最好的方法就是凭借以前的施工经验。因此，往往容易出现很多施工方面的失误。究其原因就是：仅仅依靠施工经验具有很大的局限。现在的很多建筑都是采用的有全新结构，施工条件比以前要复杂得多。如果还是一味地依靠老经验老办法控制施工，具有盲目性、主观性、随意性等缺陷，缺乏全面性、周密性、客观性等，容易出现很多问题，如施工质量问题、成本控制问题、能耗控制问题、施工安全问题等。从过来的一些建筑施工事故中分析发现，很多就是因为凭着主观臆断和过分依赖过去的施工经验，造成了不必要的麻烦，甚至是极大的损失。
虚拟施工技术在建筑施工领域的应用，大大弥补了这一不足。虚拟施工技术支持下建立的设计数字几何模型和施工，利用其交互性、高度仿真性。设计师、施工人员、业主等都可以根据需要，进行施工虚拟试验，从而找到最佳的方式方法，实现降低成本，缩短工期，提升质量的目的。例如：上海正大广场的虚拟施工技术以满足生产需求为目标,利用虚拟现实技术,通过建立三维模型,对施工全过程进行三维可视化模拟,在施工前了解各种构件在实际结构中的相对位置和相互关系,对多种施工方案进行模拟、验证、对比和优化,并提供相应的施工和安全控制参数。
2、仿真技术在建筑施工中的应用分析
虚拟仿真技术中的仿真系统，在虚拟建筑物施工前对周围环境的外景仿真有非常好的效果。建筑物按设计图纸进行详细地建模渲染，并将周围的环境里的建筑、场景、道路等也进行建模渲染。设计人员、业主等观察者可以从不同的角度进行观察，还可以从不同的入口在虚拟的建筑物中边走边看，进行漫游，通过鼠标等工具与虚拟仿真模型实时交互。虚拟场景中的任何一个物体，都和实体具有高度仿真效果。声音仿真、动作仿真等特效，使场景显得真实感非常强，有动有静，给人一种身临其境的逼真感受。在漫游中实现碰撞检测功能,使漫游场景中的各种实体能真实反映现实生活中的各种状况。例如正大广场的施工虚拟仿真是国内首次尝试仿真技术应用于建筑工程,它对施工全过程进行模拟,在施工前了解各种构件在实际结构中的相对位置及相互关系,试验多种施工方法。通过正大广场的施工实践,取得了良好的应用成效。
3、虚拟仿真技术在复杂空间钢结构施工中的应用分析
在现代的复杂空间钢结构的施工中，其成型的过程是一个由部分到整体的完善过程。在不同的施工阶段，它的结构形态、边界条件、负载情况和受力特性都不同。在安装完成一阶段后,它的结构暂时处于一个平衡状态。但接着进行下一个阶段的结构时，新安装的部分就会对已安装结构的部分产生影响,然后两者实现新的平衡。在这样一个阶段一个阶段地安装下去，所有结构之间都需要寻求新的平衡。安装过程结构受力因素比较多，且很复杂，再加上不同的施工方法，所以，要实现对施工全程每一个细节都进行完全细致地分析，在传统模式下几乎是不现实的。如果没有做好施工分析，就无法有效地指导施工，造成的结果轻则浪费资源、增加施工成本，重则出现安全事故，造成不可估量的损失。从大量的工程实践中可以看出，施工阶段是事故频发的高峰期，稍微处理不慎，就会酿成大祸。从过来的很多工程事故中分析得知，很多就是因为对施工分析得不够周密，致使在施工中出现了重大的施工安全事故。因此,务必重视施工过程对结构最终成型的影响。虚拟仿真技术可以对空间结构进行施工全程跟踪分析,找到施工过程中的最危险阶段并采取措施进行控制。这对工程设计、施工安全的最优化等具有非常重要的意义。
4、虚拟仿真的三维动画在施工中的应用分析
在传统模式中，主要凭借经验对施工过程进行分析，而虚拟仿真技术中的三维动画的应用，可以对施工全程进行分析。三维动画可以让专家、施工技术员、业主等对施工的全过程的每一个细节都了解得清清楚楚。工程施工的重点、难点、关键环节、注意事项等，都能以高仿真的动画形式展示出来，人可以根据需要随时调整、修改施工方案。虚拟仿真技术是计算机仿真技术应用中难度相对较低,投入比较少，容易大面积推广的技术。它在上海环球金融中心、中央电视台新址、广州珠江新城西塔中的成功应用，引起了社会业界的广泛关注。
5、虚拟仿真在施工安全方面的应用分析
安全无小事，出了事就是大事。施工安全控制是施工中最重要、最基础的工作，一旦出了安全事故，就会造成不可估量的损失。因此，怎么重视施工安全一点都不为过。在传统模式下很难预见的安全隐患在虚拟技术的面前难逃其“火眼金睛”。
（1）优化施工安全控制方案
虚拟仿真技术在施工分析中，可以预见很多传统模式下很难发现的安全隐患。能够对不同的施工安全管理方案通过虚拟仿真技术进行模拟演练比较。对人的不安全行为、物的不安全状态、环境隐患和组织管理不力等因素进行综合比较分析，制定出最佳方案，实现安全方案和相关的成本控制、损耗控制、资金预算等方面的最大优化
（2）实现安全预防、演练的最优化
一是有经验的工程师了解工程当中哪些部位容易出现隐患，哪些部位容易发生事故。利用虚拟现实技术可协助建立安全事故发生过程三维动态仿真模型，为以后类似的事故的分析、职工安全教育提供有力的技术支撑。二是可以模拟紧急逃生演练。通过建立建筑物的事故模型，可以训练现场人员在事故发生上的自救、逃生路线的选择和应急行动的实施，以次来降低事故发生时的损失。三是还可以进行安全教育，比如安全事故过程的仿真，设备操作的虚拟等。
三、结语
总之，虚拟仿真技术在建筑施工中的应用，能大大降低施工安全风险、控制施工成本、实现施工控制的最优化。我们应不断探究虚拟仿真技术在建筑工中的应用策略，以便更好地为社会主义现代化服务。
参考文献：
[1] 黄明. 虚拟现实技术在建筑施工中的应用[J]. 硅谷, 2010.
[2] 郑亚文. 虚拟仿真技术在建筑施工中的应用研究[J]. 施工技术, 2009.
[3] 李春华,孟周济,蔡相娟. 虚拟仿真技术与建筑施工安全工程[J]. 广东建材, 2008.
[4] 孙娅. 结合仿真模拟技术看建筑节能[J]. 上海节能,2010.
[5] 李景茹. 高层建筑施工过程仿真及可视化分析[J]. 建筑管理现代化, 2007.
[6] Drury B Cr aw ley, Jo n W Hand, Michael Kummert, et al. Contrast ing the Capabilit ies of Building Ener gy Performance Simulation Programs[ J] . Building and Environment, 2008, 43(4) : 661口673.