虛擬建造在鋼結構工程施工中的研究與應用解析

徐國義

摘要：下文首先對建筑領域達成虛擬化后造成的影響進行了論述，其次探討了建筑領域使用虛擬建造的原因，希望通過本文的論述，能夠對這一技術的實際應用提供一定的借鑒作用，為這一技術的推廣及完善提供參考價值。

關鍵詞：虛擬建造；鋼結構；工程施工；研究與應用

為了使建筑領域內長時間存在的問題可以得到解決，彌補建筑領域、特別是施工行業當中新技術的使用理論存在的缺陷，使用涵蓋制作領域以及另外一些行業當中的領先技術，國際上的土木建筑師已經對建筑施工的理論知識進行了反思以及構建，最終提出了虛擬建造這一課題。

一、建筑領域實現虛擬化產生的影響

若是可以科學借鑒制造領域汲取的領先技術以及操作經驗，同時把他們使用到建筑領域當中，必然會推動傳統建筑領域獲得極大的轉變。無論是其工作觀念，或是使用的技術方面。首先對于業主產生的影響是：能夠讓他們產生身臨其境的這一感受，從更多領域體會之后使用的建筑物。因此，這一技術的使用，必定會為業主的最后決策發揮相對優質的指導作用；其次是對設計企業產生的影響：在建筑領域當中對虛擬產品進行使用，能夠讓建筑物當中存在差異的方面，在空間當中統一到一起；最后一個就是對承包商產生的影響：在虛擬產品當中開展測試以及對比工作，能夠幫助施工人員對于經濟、方便、迅速、以及安全可行的施工方案進行制定，很大程度上降低了施工期間存在的風險隱患問題，同時還方便對質量、投入的成本以及施工的進度這三方面進行管控。

虛擬建造的實質是在計算機當中，對實際建筑物進行施工期間的整個流程實施映射。所以，這一方式使用計算機虛擬了建造施工的環境，以實現對建筑物的整體外觀構造、具備的使用功能還有施工期間的性能等各個領域以及會發生的問題模擬以及預估，以此方式提升工作人員進行預測和最終決策的水平。虛擬建造為施工人員供給了自建筑物的最初概念的形成、開展施工設計工作，直至施工整個流程的三維可視和進行交互施工的環境，讓建設技術實現了全面預測的新時期[1]。

二、建筑領域使用虛擬建造的原因

由于經濟全球化的誕生以及飛速轉變，所有類型的新技術大面積輻射。目前的市場環境對建筑領域提出了更為嚴苛的要求，另外就是可持續發展這一戰略同時要求工業對環境產生的負面效用相對最低：因此，對建筑領域開展更新以及變革活動勢在必行。主要表現為：

首先，建筑領域屬于勞動密集類型的產業，要經過對人力以及施工技術進行集成的方式提升其施工質量；其次，建筑領域開展的施工對人們的生存環境產生著極大的負面影響。因此，要開發科學的施工技術，控制這一負面影響等等。

對于上述提到的挑戰以及機遇，把先進的技術使用到傳統形式的建造領域當中，同時對其進行優化，已經是現在建造領域要進行發展就必須邁過的道路。另外，還變成了國內建筑領域達成快速發展的一個機遇。

遇到上述提到的實際情況，建造行業的工作人員就將目光轉向了虛擬現實這項技術，以期經過對建造領域當中獲得的經驗教訓進行借鑒的方式，讓建筑領域的更新換代工作十分自然[2]。另外，以長期發展的角度對這一問題進行論述，建筑項目使用工業化進行生產制作的方法，甚至是建筑領域未來發展的潮流等，說明制造領域與建筑領域進行發展期間，存在歸一以及趨同這一形勢，建筑使用的材料以及建筑行業產品的集中、大數量以及規范化開展建設工作，施工方式的模塊化選擇，全部對虛擬建造提供了基礎前提。

三、實際應用

（一）以最快的速度對鋼筋混凝土框架建模

以一個實際施工項目為基礎，建筑設計單位為這一工程的實際開展，提供了大約3000份的有關圖紙，全部是使用AutoCAD進行繪制的，這些圖紙當中的大多數，是對鋼筋混凝土的框架結構開展的設計圖紙。土建環節當中涉及到的建模工作量巨大，若是不最大限度的對存的AutoCAD二維圖形進行使用，就需要消耗大量的時間再一次對二維圖紙進行繪制。為了能夠最大限度地使用這部AutoCAD二維圖形，選取了Mechanical Desktop3.0作為建模過程中使用的軟件，它和AutoCAD之間無縫隙的集合成一體，減小了建模耗費的時間，不用再一次進行轉換，提升了建模時的精準性。由于建筑所處區域、使用功能等方面存在的差異，能夠使用兩類方法開展建模工作：第一類是參數化進行建模使用的方法；第二類是非參數化進行建模使用的方法。

（二）對鋼結構構件、把桿以及塔吊部分進行建模

將Mechanical Desktop3.0具備的參數化開展建模工作的軟件剔除掉以后，Solidedge6.0以及Pro-Engineer18.0這兩款軟件同樣具備這類建模方法。與前面一類軟件進行對比，后面提到的這兩類進行實際使用期間，更具便捷性。由于鋼結構構件、把桿以及塔吊等這些部分的形狀相對偏復雜化，在二維AutoCAD圖形文件當中對其外形輪廓進行提取的話會相對比較麻煩。因此，就要直接在紙質的圖紙當中進行造型。在對這一模型文件進行保存時，需要其能夠被Envision所接受，因此，其進行保存的格式可以是：*.iges、*.wrl、*.dxf等這幾類[3]。

（三）組裝機構模型

把大樓外觀、天橋、塔吊、樓梯部分、鋼構件以及把桿等這些模型，輸入到Envision模塊當中，按照自身具備的功能和特性，最終構成大量的機構（Device）。在Envision這一模塊內部，Device屬于能夠獨立開展運動的最小單元。經過對Device進行定位，最終實現對整個機構模型進行完整組裝操作[4]。

四、結束語

現如今，隨著社會的發展和科技的進步，建筑施工技術在逐步穩健的發展中。虛擬建造屬于一個新興的工藝技術，對其進行使用是未來建筑行業發展的一個必然趨勢。目前相關行業人員能夠做到的，就是通過自身長期的工作經驗，對這一技術當中存在的漏洞進行彌補，對存在的問題進行優化以及解決，在未來的某一天，讓其能夠更好地為建筑行業做出貢獻。

參考文獻：

[1]李凈強.BIM技術在奧體南區2號地項目鋼結構施工管理中的應用[J].引文版：工程技術，2015（34）：30-33.

[2]王朝陽，劉星，張臣友，等.BIM技術在武漢中心項目鋼結構施工管理中的應用[J].施工技術，2015，44（6）：40-45.

[3]曹樂，徐漢濤，曲徑，等.武漢綠地中心項目應用頂升鋼平臺模架安裝中的BIM應用[J].土木建筑工程信息技術，2014，6（5）：38-45.

[4]曹樂，徐漢濤，方理剛，等.BIM技術在武漢綠地中心項目應用實踐——BIM技術指導自帶塔機頂升模架平臺安裝應用[J].建設科技，2016（3）：33-36.

（作者單位：安徽恒信建設工程管理有限公司）