虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用分析

■古力銘 ■成都師范學(xué)院，四川 成都 611130

在過(guò)去的一段時(shí)間里，系統(tǒng)仿真技術(shù)常常被應(yīng)用在建筑施工中。但是，該種技術(shù)無(wú)法進(jìn)行人的感知模型的仿真，所以無(wú)法體現(xiàn)出人對(duì)外界的感知情況。但是，隨著虛擬仿真技術(shù)的完美結(jié)合，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以建立仿真模型和模擬試驗(yàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)仿真過(guò)程的圖像化和可視化。而虛擬仿真技術(shù)的結(jié)合，不僅使得仿真技術(shù)具有了三維、屬性提取等特征，還使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更具生命力，進(jìn)而促進(jìn)了虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中取得了更為廣泛的應(yīng)用。

1 在建筑施工中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的意義

在建筑施工中，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)可以進(jìn)行施工方案的選擇優(yōu)化，并使施工質(zhì)量得到保證，同時(shí)也有利于新技術(shù)的引進(jìn)。一方面，在建筑施工工作中，施工方案的選擇將關(guān)系到施工方法的科學(xué)性、有效性和經(jīng)濟(jì)性。因此，較好的進(jìn)行施工方案的選擇，不僅可以有效的進(jìn)行施工成本的控制，還能夠保證施工的進(jìn)度和質(zhì)量。而利用虛擬仿真技術(shù)可以進(jìn)行較為復(fù)雜的施工技術(shù)的模擬仿真，并能使施工方法的比較更為科學(xué)和直觀，進(jìn)而選擇較好的施工方案。另一方面，利用虛擬仿真技術(shù)可以事先進(jìn)行施工過(guò)程的模擬，進(jìn)而使一些隱藏的施工問(wèn)題得到及早的發(fā)現(xiàn)。所以，在建筑施工中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，可以進(jìn)行施工隱患的預(yù)測(cè)，從而使施工人員進(jìn)行施工質(zhì)量問(wèn)題的預(yù)防，進(jìn)而使施工流程得到有效的改善。另外，虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，使得施工人員能夠更好的進(jìn)行新技術(shù)和新工藝的掌握，進(jìn)而發(fā)揮一定的創(chuàng)造性，并使企業(yè)的整體實(shí)力得到一定程度的提高。因此，在建筑施工中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，對(duì)于保證建筑施工的順利進(jìn)行具有一定的意義［1］。

2 虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

2.1 虛擬施工技術(shù)的應(yīng)用

將施工設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)變成實(shí)物的過(guò)程，就是建筑施工過(guò)程。在過(guò)去，建筑施工想要完全按照設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行，是非常困難的事情。而這是因?yàn)?，在建筑施工的過(guò)程中，多種施工方式和方法同時(shí)存在，所以很容易導(dǎo)致實(shí)際施工過(guò)程發(fā)生一定程度的變化，進(jìn)而難以完全按照設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行施工。因此，在過(guò)去，最好的施工方法就是依據(jù)施工人員的施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成建筑施工工作，進(jìn)而保證施工方法和組織的最優(yōu)化。但是，依據(jù)人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行工作很容易出現(xiàn)失誤，進(jìn)而使建筑施工工作具有一定的局限性。而如今，利用虛擬施工技術(shù)進(jìn)行建筑施工，可以進(jìn)行設(shè)計(jì)數(shù)字幾何模型的建立，進(jìn)而利用技術(shù)的交互性和高度仿真性進(jìn)行施工方法和組織的選擇。因此，利用虛擬施工技術(shù)可以進(jìn)行最佳的施工方法的選擇，進(jìn)而降低施工成本，提高施工的質(zhì)量［2］。

2.2 仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

在虛擬仿真技術(shù)中，仿真系統(tǒng)可以用來(lái)進(jìn)行施工環(huán)境的仿真模擬。利用仿真技術(shù)，可以按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工周圍環(huán)境的建筑、場(chǎng)景、道路等實(shí)物的建模渲染。而設(shè)計(jì)人員既可以從不同的角度進(jìn)行模型的觀察，也可以從不同的入口在虛擬建筑物中邊走邊看，并利用鼠標(biāo)等工具與虛擬仿真模型進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。而在虛擬仿真的場(chǎng)景中，所有物體都和實(shí)體高度相似。同時(shí)，聲音仿真、動(dòng)作仿真等特效，也可以使場(chǎng)景具有強(qiáng)烈的真實(shí)感，進(jìn)而使設(shè)計(jì)人員具有身臨其境的感受。另外，漫游中的碰撞檢測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)，也可以使場(chǎng)景中的實(shí)體進(jìn)行現(xiàn)實(shí)生活中的各種狀況的真實(shí)反映。所以，仿真技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬，從而使設(shè)計(jì)者了解各種建筑構(gòu)件在建筑施工中的相對(duì)位置和關(guān)系，進(jìn)而進(jìn)行多種施工方法的試驗(yàn)。因此，利用仿真技術(shù)，可以更好的完成對(duì)工程施工過(guò)程的控制［3］。

2.3 虛擬仿真技術(shù)在復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

現(xiàn)代建筑施工中，常常要進(jìn)行現(xiàn)代復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)的施工。在不同的施工階段，由于復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)的形態(tài)、邊界條件、負(fù)載情況和受力特性都不相同，所以要保證完成每一階段的施工后，其結(jié)構(gòu)都能處于平衡狀態(tài)。但是，在下一個(gè)施工階段時(shí)，已安裝的結(jié)構(gòu)就較容易受到新安裝的結(jié)構(gòu)的影響，所以就需要尋求該結(jié)構(gòu)的新的平衡。而復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)的施工是由部分到整體來(lái)進(jìn)行的。所以，每到新的施工階段就需要尋求新的平衡，進(jìn)而要進(jìn)行不同的施工方法的選擇。因此，只有做好該結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程的分析，從而有效的進(jìn)行施工過(guò)程的指導(dǎo)，才能保證施工的順利進(jìn)行。而利用虛擬仿真技術(shù)可以對(duì)空間結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程進(jìn)行全程的跟蹤和分析，進(jìn)而分析出工程施工的最危險(xiǎn)的階段，從而采取相應(yīng)的措施進(jìn)行施工過(guò)程的控制。因此，在進(jìn)行復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)的施工時(shí)，虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可以使工程設(shè)計(jì)和施工安全達(dá)到最優(yōu)化［4］。

2.4 三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)在施工中的應(yīng)用

虛擬仿真技術(shù)中，三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)的應(yīng)用可以完成對(duì)施工全程的分析。利用三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)，可以將工程施工中的重點(diǎn)、難點(diǎn)和注意事項(xiàng)等內(nèi)容以高仿真的動(dòng)畫(huà)形式展現(xiàn)出來(lái)，從而使施工技術(shù)人員掌握施工全過(guò)程的每個(gè)細(xì)節(jié)，進(jìn)而進(jìn)行施工方案的修改和調(diào)整。另外，由于該技術(shù)是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)中難度較低的應(yīng)用技術(shù)，所以可以減少資金的投入，進(jìn)而有利于進(jìn)行虛擬仿真技術(shù)的推廣。因此，近幾年來(lái)，該技術(shù)在很多地區(qū)的建筑施工中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的應(yīng)用效果，進(jìn)而引發(fā)了人們對(duì)虛擬仿真技術(shù)的關(guān)注［5］。

2.5 虛擬仿真技術(shù)在施工安全控制方面的應(yīng)用

在建筑施工的過(guò)程中，施工的安全問(wèn)題是建筑施工的最重要的工作。因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)了安全事故，不僅會(huì)給施工造成一定的損失，還會(huì)導(dǎo)致施工難以進(jìn)行下去。而利用虛擬仿真技術(shù)，則可以很好的進(jìn)行施工安全的控制。一方面，利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行施工管理方案的演練，可以進(jìn)行不同的施工管理方案的比較，進(jìn)而進(jìn)行人或物的不安全狀態(tài)的比較分析，并對(duì)環(huán)境隱患和組織管理不力等因素進(jìn)行綜合的分析。而這樣一來(lái)，施工技術(shù)人員就可以進(jìn)行最佳方案的選擇，進(jìn)而使施工的安全隱患得以消除。另一方面，利用虛擬仿真技術(shù)可以進(jìn)行安全事故發(fā)生過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真模擬，進(jìn)而幫助施工技術(shù)人員了解施工過(guò)程中的安全隱患容易出現(xiàn)的部位。另外，利用虛擬仿真技術(shù)可以進(jìn)行緊急逃生的演練，進(jìn)而降低事故發(fā)生造成的損失。

3 結(jié)論

總而言之，虛擬仿真技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用，使得虛擬仿真技術(shù)上升到了新的發(fā)展階段的同時(shí)，也推動(dòng)了建筑施工技術(shù)的發(fā)展。在建筑施工中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，不僅能夠使工程質(zhì)量問(wèn)題大量的減少，還能夠使工程施工成本得到降低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)建筑施工控制的有效控制。而對(duì)于建筑施工人員來(lái)說(shuō)，了解各種虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用情況，從而更好的應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，才能更好的完成建筑施工工作，進(jìn)而為社會(huì)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

［1］馬玉杰.探討虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究［J］.中國(guó)科技投資，2012，24(01):50.

［2］毛奇.新技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用分析［J］.科技傳播，2013，18(01):145－146.

［3］陳曉玲.虛擬仿真技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用現(xiàn)狀和展望［J］.門(mén)窗，2014，06(01):81 －84.

［4］李恒.基于建筑施工中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用［J］.科技與企業(yè)，2015，01(01):149.

［5］何潔，李建平，蔣建寧.淺談仿真技術(shù)在高校新校區(qū)建筑施工中的應(yīng)用［J］.價(jià)值工程，2010，27(01):19 －21.