分析虛擬仿真技術在建筑施工中的應用研究

【摘要】毫無疑問，21世紀是科技主宰的時代，計算機的廣泛使用，帶動了一大批行業的快速發展。仿真技術也在這種潮流中有了飛速的發展，尤其是虛擬仿真技術，它打破了大部分傳統的設計和施工手段。虛擬仿真技術逐漸在現代建筑施工中有了一席之地，它的使用，能夠降低施工的成本，提高施工的質量，并且縮短了施工的工期，提高了工程的效益，也大大降低了施工風險。本文針對虛擬仿真技術進行了簡要的概述，然后對它在建筑施工中的應用研究進行了分析。

【關鍵詞】虛擬仿真技術；建筑施工；應用研究

【中圖分類號】V448.15+3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672—5158（2012）08—0168-01

隨著現代科學技術的飛速發展，虛擬技術和仿真技術逐漸開始了有機整合，成功運用在了建筑工程的設計與施工中，并且完全改變了傳統模式下的建筑設計和施工。究竟虛擬仿真技術是什么，它又是如何應用于建筑施工中，這些都是本文接下來會探討的話題。

一、虛擬仿真技術概述

傳統的仿真技術不能夠模擬出人對于外界情況的感知，而虛擬仿真技術涉及到了關于仿真人的感知模型。虛擬仿真技術是在多媒體技術、傳感技術、仿真技術以及計算機技術快速發展的基礎上，虛擬技術與仿真技術有機結合的產物。虛擬技術與仿真技術完美結合在了一起，則能利用虛擬的現實技術建立與試驗仿真的模擬模型，將仿真的過程和結果通過可視化、圖像化的方式呈現出來，強有力地推動了仿真技術的高速發展。虛擬仿真技術具有四個基本特性，包括沉浸性、交互性、虛幻性與逼真性，這些特性在虛擬仿真技術中得到了有效的體現，同時也提升了虛擬仿真技術在仿真技術領域的競爭力。

二、虛擬仿真技術在建筑施工中的應用研究分析

虛擬仿真技術在現代建筑施工中的應用越來越普遍，意義也越重大。本文將從以下幾個方面展開虛擬仿真技術在建筑施工中的應用研究分析：

（一）虛擬施工技術的應用研究

從一定層面上講，建筑施工過程實際上就是把施工的設計圖轉化為實物的—個過程，只是這個“轉化”的含義及意義都非常重大。傳統的施工方法與方式太多，容易跟著實際情況產生變化，而且從圖紙的設計到具體的施工環節，一般都很難按照原計劃設計的圖紙進行。此外，傳統的施工技術為了確保施工順利完成，一般總是憑借經驗實施工程，然而某些經驗往往會給施工帶來決定性的失誤。當前，大部分的建筑工程采用了全新結構，傳統的施工技術已經無法適應當下復雜的施工條件，因此轉變施工技術才是重點。虛擬施工技術應用于建筑施工中，能夠改善傳統技術下的盲目、主觀與隨意，能最大化地提高工程的質量，減少成本、耗材，提高施工的安全。利用虛擬施工技術的交互性和高度仿真性，可以建立施工設計的幾何模型，建筑施工的相關人員能夠根據所需進行施工的虛擬試驗，從而篩選出最佳的設計方式。

（二）仿真技術的應用研究

仿真系統是虛擬仿真技術的基礎之一，它能夠仿真虛擬建筑物施工周圍環境的外景，并且效果非常良好。通過仿真系統，可以將設計圖紙上的建筑物進行詳細建模，并能對建筑物周圍的相關環境因素如道路、休閑場景等進行建模。相關的設計人員與業主可以從不同的視角觀察仿真系統建模下的建筑物，也可以通過不同的入口走進虛擬建筑物中，還可以邊走邊看，相當于一次賞心悅目的漫游，并且還能通過鼠標與這個虛擬仿真建筑進行實時交互。在虛擬場景中，每一個物體都與實體之間有著高度仿真效果，其中還有聲音與動作等仿真特效，這就使得虛擬場景有著很強的真實感，讓人有種身臨其境之感。

（三）虛擬仿真技術在復雜空間的鋼結構施工中的應用研究

在某些建筑施工中，存在著復雜空間鋼結構施工，它是從一個部分逐漸到整體的完善過程，因此耗時，同時必須注意細節。復雜空間鋼結構的不同施工階段，其負載情況、結構的形態、受力特性以及邊界條件都不相同。在一個階段施工完成之后，暫時會處于一種平衡狀態，但是進行下一階段施工時，原有的平衡就會被打破，只有新的階段完成，才能再次實現平衡。復雜空間鋼結構的施工是一個平衡不斷被打破繼而又保持平衡的過程，在處理過程中顯得有些復雜，受力的因素也比較多，加之使用的施工方法不同，往往無法有效進行施工的指導。大量實踐證明，事故頻繁的高峰期往往就在施工階段，若處理不慎，極易釀成大禍。以往的施工過程中缺乏對施工的分析或者分析不夠詳細，致使施工中總是出現施工安全問題，而如今有了虛擬仿真技術，它可以對復雜空間鋼結構進行全程跟蹤，及時找出施工中哪個階段會是最危險的，然后加以控制。

（四）虛擬仿真三維動畫在施工中的應用研究

虛擬仿真技術三維動畫的出現，打破了傳統施工只能依靠經驗分析施工過程的模式，為現代化的建筑施工提供了一個便捷有效的分析手段。通過三維動畫對施工過程進行分析，專家、施工的技術人員以及業主就能對施工全過程甚至是每一個細節都能清除了解。此外，工程中會遇到的重難點以及關鍵環節，都可以通過仿真技術以三維動畫的形式展現出來，而且還可以根據業主的所需進行合適的調整，并及時修改原有的施工方案。目前，這種手段已經成功運用在了一些大型、重要的建筑中，比如中央電視臺的新址、上海環球金融中心、珠江新城西塔等，它的成功吸引了越來越多社會業界的關注。

（五）虛擬仿真技術在施工安全方面的應用研究

安全，不論在什么時代，都是必須保障的主題之一。傳統建筑模式下，很難預見安全隱患，但是虛擬技術的應用，能讓安全隱患一目了然。

1、進行施工安全控制的方案優化

在建筑工程施工分析中，如果采用虛擬仿真技術進行分析，可以發現很多傳統模式下無法發現的隱患，同時也能夠對不同類型的施工安全控制方案進行相應的模擬演練，并進行比較，最終確定出—個最佳的方案，實現安全控制方案同相關的成本控制、資金預算、損耗控制等方面的最大化。

2、實現安全演練與預防的最優化

實現安全演練與預防的最優化可以從以下三個方面進行：其一，工作經驗豐富的工程師要充分去了解容易出現隱患和發生事故的工程環節，利用虛擬仿真技術建立三維動態仿真模型，為類似事故的發生提前做好預防；其二，應該進行緊急逃生演練的模擬，通過模擬演練，訓練現場工作人員的自救能力、逃生路線的抉擇以及應急行動的實施；其三，還能做好安全教育，比如通過事故過程模擬，讓大家感受事故，預先做好安全防范。

三、結語

從目前來看，虛擬仿真技術在建筑施工中越來越普遍，這大大地降低了施工安全隱患、控制了施工的成本，同時也實現了施工控制的最優化。我們應該繼續探索虛擬仿真技術在建筑工程中的應用，以便更好的讓其為社會主義現代化服務。

參考文獻

[1]杜曉剛.虛擬仿真技術在建筑施工中的應用分析[J].中華民居，2011，（6）：161-162

[2]鄭亞文.虛擬仿真技術在建筑施工中的應用研究[J].施工技術，2009，38（12）：114—117

[3]李春華，孟周濟，蔡相娟等.虛擬仿真技術與建筑施工安全工程[J].廣東建材，2008，（6）：256—258