虛擬建造在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的研究與應(yīng)用解析

徐國義

摘要：下文首先對建筑領(lǐng)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(lǐng)域使用虛擬建造的原因，希望通過本文的論述，能夠?qū)@一技術(shù)的實際應(yīng)用提供一定的借鑒作用，為這一技術(shù)的推廣及完善提供參考價值。

關(guān)鍵詞：虛擬建造；鋼結(jié)構(gòu)；工程施工；研究與應(yīng)用

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

一、建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)虛擬化產(chǎn)生的影響

若是可以科學借鑒制造領(lǐng)域汲取的領(lǐng)先技術(shù)以及操作經(jīng)驗，同時把他們使用到建筑領(lǐng)域當中，必然會推動傳統(tǒng)建筑領(lǐng)域獲得極大的轉(zhuǎn)變。無論是其工作觀念，或是使用的技術(shù)方面。首先對于業(yè)主產(chǎn)生的影響是：能夠讓他們產(chǎn)生身臨其境的這一感受，從更多領(lǐng)域體會之后使用的建筑物。因此，這一技術(shù)的使用，必定會為業(yè)主的最后決策發(fā)揮相對優(yōu)質(zhì)的指導作用；其次是對設(shè)計企業(yè)產(chǎn)生的影響：在建筑領(lǐng)域當中對虛擬產(chǎn)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(tǒng)一到一起；最后一個就是對承包商產(chǎn)生的影響：在虛擬產(chǎn)品當中開展測試以及對比工作，能夠幫助施工人員對于經(jīng)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(zhì)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(zhì)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(huán)境，以實現(xiàn)對建筑物的整體外觀構(gòu)造、具備的使用功能還有施工期間的性能等各個領(lǐng)域以及會發(fā)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(shè)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(huán)境，讓建設(shè)技術(shù)實現(xiàn)了全面預測的新時期[1]。

二、建筑領(lǐng)域使用虛擬建造的原因

由于經(jīng)濟全球化的誕生以及飛速轉(zhuǎn)變，所有類型的新技術(shù)大面積輻射。目前的市場環(huán)境對建筑領(lǐng)域提出了更為嚴苛的要求，另外就是可持續(xù)發(fā)展這一戰(zhàn)略同時要求工業(yè)對環(huán)境產(chǎn)生的負面效用相對最低：因此，對建筑領(lǐng)域開展更新以及變革活動勢在必行。主要表現(xiàn)為：

首先，建筑領(lǐng)域?qū)儆趧趧用芗愋偷漠a(chǎn)業(yè)，要經(jīng)過對人力以及施工技術(shù)進行集成的方式提升其施工質(zhì)量；其次，建筑領(lǐng)域開展的施工對人們的生存環(huán)境產(chǎn)生著極大的負面影響。因此，要開發(fā)科學的施工技術(shù)，控制這一負面影響等等。

對于上述提到的挑戰(zhàn)以及機遇，把先進的技術(shù)使用到傳統(tǒng)形式的建造領(lǐng)域當中，同時對其進行優(yōu)化，已經(jīng)是現(xiàn)在建造領(lǐng)域要進行發(fā)展就必須邁過的道路。另外，還變成了國內(nèi)建筑領(lǐng)域達成快速發(fā)展的一個機遇。

遇到上述提到的實際情況，建造行業(yè)的工作人員就將目光轉(zhuǎn)向了虛擬現(xiàn)實這項技術(shù)，以期經(jīng)過對建造領(lǐng)域當中獲得的經(jīng)驗教訓進行借鑒的方式，讓建筑領(lǐng)域的更新?lián)Q代工作十分自然[2]。另外，以長期發(fā)展的角度對這一問題進行論述，建筑項目使用工業(yè)化進行生產(chǎn)制作的方法，甚至是建筑領(lǐng)域未來發(fā)展的潮流等，說明制造領(lǐng)域與建筑領(lǐng)域進行發(fā)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(yè)產(chǎn)品的集中、大數(shù)量以及規(guī)范化開展建設(shè)工作，施工方式的模塊化選擇，全部對虛擬建造提供了基礎(chǔ)前提。

三、實際應(yīng)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(chǔ)，建筑設(shè)計單位為這一工程的實際開展，提供了大約3000份的有關(guān)圖紙，全部是使用AutoCAD進行繪制的，這些圖紙當中的大多數(shù)，是對鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu)開展的設(shè)計圖紙。土建環(huán)節(jié)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(zhuǎn)換，提升了建模時的精準性。由于建筑所處區(qū)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(shù)化進行建模使用的方法；第二類是非參數(shù)化進行建模使用的方法。

（二）對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件、把桿以及塔吊部分進行建模

將Mechanical Desktop3.0具備的參數(shù)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(jié)構(gòu)構(gòu)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(zhì)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(gòu)模型

把大樓外觀、天橋、塔吊、樓梯部分、鋼構(gòu)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(gòu)成大量的機構(gòu)（Device）。在Envision這一模塊內(nèi)部，Device屬于能夠獨立開展運動的最小單元。經(jīng)過對Device進行定位，最終實現(xiàn)對整個機構(gòu)模型進行完整組裝操作[4]。

四、結(jié)束語

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

參考文獻：

[1]李凈強.BIM技術(shù)在奧體南區(qū)2號地項目鋼結(jié)構(gòu)施工管理中的應(yīng)用[J].引文版：工程技術(shù)，2015（34）：30-33.

[2]王朝陽，劉星，張臣友，等.BIM技術(shù)在武漢中心項目鋼結(jié)構(gòu)施工管理中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2015，44（6）：40-45.

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

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

（作者單位：安徽恒信建設(shè)工程管理有限公司）