論虛擬仿真技術(shù)在建筑技術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和展望

汲生全

臨沂市城市資產(chǎn)經(jīng)營開發(fā)有限公司 山東 臨沂 276000

引言

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的新形勢下，虛擬仿真技術(shù)在建筑工程施工過程中的應(yīng)用越來越普遍，并取得了一些成果。虛擬仿真技術(shù)在施工過程中的應(yīng)用，有助于施工人員發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的問題。同時，模擬試驗不僅能有效地降低工程造價，而且能保證施工的安全和質(zhì)量。本文論述了虛擬仿真技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用，旨在為虛擬仿真技術(shù)在施工過程中的應(yīng)用提供一定的參考。

1 虛擬仿真技術(shù)介紹

虛擬仿真技術(shù)稱為虛擬現(xiàn)實技術(shù)，以仿真的方式給用戶創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維虛擬世界，即在虛擬系統(tǒng)環(huán)境中模擬真實環(huán)境。虛擬仿真技術(shù)與各種技術(shù)的集成主要體現(xiàn)在計算機圖形處理技術(shù)、人機交互技術(shù)、智能技術(shù)、傳感技術(shù)、人機接口技術(shù)、信息技術(shù)等方面，通過軟件+硬件+技術(shù)，建立模型，模擬還原我們需要的過程，成為繼數(shù)學(xué)推理、科學(xué)實驗之后人類認識自然界客觀規(guī)律的第三類基本方法，是人類認識、改造和創(chuàng)造客觀世界的一項通用性、戰(zhàn)略性技術(shù)。建筑虛擬仿真技術(shù)，則是在虛擬仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上，加入建筑元素，在設(shè)計、施工、造價、運行維護上，提供可視化、人機交互的界面和環(huán)境，是建筑業(yè)科技進步的一項革命性工具和技術(shù)[1]。

2 應(yīng)用虛擬技術(shù)進行建筑施工的具體意義

2.1 使施工方案變得更加優(yōu)化

在建筑施工中，通常根據(jù)施工經(jīng)驗對施工方法進行優(yōu)化。由于這個原因，限制非常強烈。建筑物具有的生產(chǎn)流動性、形式多樣性和技術(shù)復(fù)雜性，使得施工方法有所不同。虛擬技術(shù)的應(yīng)用，能直觀地展示人們面前的施工方法和組織，施工方案可以定量地完成。這將使施工方案得到優(yōu)化，使優(yōu)化施工得以實現(xiàn)。

2.2 施工技術(shù)創(chuàng)新

虛擬技術(shù)在施工中的應(yīng)用，可以使技術(shù)人員檢驗新技術(shù)，降低試驗成本，充分發(fā)揮技術(shù)人員的創(chuàng)造性。同時，將展示新技術(shù)的應(yīng)用效果，大大縮短新技術(shù)引進推廣的時間，大大降低新技術(shù)的應(yīng)用風(fēng)險。

2.3 便于施工管理

虛擬技術(shù)的應(yīng)用可以模擬施工前的整個施工過程，提前發(fā)現(xiàn)施工管理中的隱患和隱患，從而制定合理的預(yù)防方案，達到施工管理的最佳效果。

2.4 使培訓(xùn)和生產(chǎn)更加安全

通過虛擬技術(shù)，可以直觀地觀察施工過程中的實際情況，使操作者能夠通過該技術(shù)了解施工的全過程，從而完成高質(zhì)量的工程任務(wù)。

2.5 設(shè)計項目

虛擬技術(shù)可以用來檢查設(shè)計是否符合要求，并做出相應(yīng)的修改，使設(shè)計更加合理。同時，可以使設(shè)計單位和業(yè)主順利進行設(shè)計交底工作。

2.6 其他方面

隨著虛擬技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。如果將其應(yīng)用于建筑業(yè)，將會使城市的規(guī)劃更加合理[2]。

3 虛擬技術(shù)的主要應(yīng)用方法

（1）三維動畫的應(yīng)用。施工動畫屬于三維動畫中的一個分支，制作人員既要熟悉施工圖紙、建筑結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)、工藝標準，又要熟練地使用計算機三維建模技術(shù)，來搭建真實的施工方案和環(huán)境，用動畫形式表現(xiàn)出我們需要和意圖。在傳統(tǒng)的工程項目建設(shè)過程中，項目相關(guān)人員只能依靠個人經(jīng)驗來判斷項目建設(shè)進度，難以實現(xiàn)項目建設(shè)的指導(dǎo)。在虛擬仿真技術(shù)的支持下，三維動畫技術(shù)在施工過程中得到了廣泛的應(yīng)用。相關(guān)人員可以通過三維動畫的形式顯示每個施工過程的細節(jié)，以確保相關(guān)人員能夠掌握施工過程的注意事項，保證項目的質(zhì)量。應(yīng)用三維動畫技術(shù)可以避免在當前建設(shè)項目施工過程中對項目進行反復(fù)修改，幫助相關(guān)人員更好地進行項目進度管理。如中建三局施工的上海環(huán)球金融中心，施工方案應(yīng)用三維動畫演示技術(shù)，有效地保證了施工的整體質(zhì)量，達到了預(yù)期的效果。

（2）BIM技術(shù)的應(yīng)用。BIM的全拼是Building Information Modeling，通常指我們所

說的建筑信息模型，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化型、可出圖性，是傳統(tǒng)二維制圖革命性的創(chuàng)新，可廣泛應(yīng)用于識圖、工程量計算及成本控制、模擬建造、沖突檢查、運行維護等。

BIM是近年來發(fā)展比較快的一類虛擬仿真技術(shù)，也是國家大力倡導(dǎo)發(fā)展的一門新技術(shù)。國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》指出，十三五期間，要加快BIM在勘察設(shè)計階段的普及應(yīng)用，深度融合BIM與大數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)、智能化、移動通訊、云計算等信息技術(shù)，研究BIM應(yīng)用條件下的施工管理模式和協(xié)同工作機制，建立基于BIM的項目管理信息系統(tǒng)。國家從戰(zhàn)略層面上突出了BIM技術(shù)的重要性。廣東、上海、湖南等地區(qū)也相繼出臺了BIM技術(shù)政策支持，山東濟南市建委也出臺了《關(guān)于加快推進建筑信息模型（BIM）技術(shù)應(yīng)用的意見》，加速BIM技術(shù)應(yīng)用步伐。從目前的BIM應(yīng)用來看，應(yīng)用還沒有大面積展開，處于應(yīng)用的初級階段，大多數(shù)是施工圖設(shè)計后階段的建模，進行施工階段的BIM信息模型建立，包括模擬建造、方案優(yōu)化、管線碰撞檢查。

比如在建筑工程施工過程中，復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)是整個施工過程中的一個難點和難點。由于鋼結(jié)構(gòu)由鋼結(jié)構(gòu)拼接在一起，導(dǎo)致不同鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力差，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在施工過程中的不同平衡。針對這種情況，相關(guān)人員可以通過BIM虛擬仿真技術(shù)彌補鋼結(jié)構(gòu)施工中的缺陷。通過虛擬仿真技術(shù)，模擬建造，可以準確定位鋼結(jié)構(gòu)中的相關(guān)零件，并能幫助項目管理人員隨時跟蹤工程實施情況，為提高復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

（3）VR技術(shù)的應(yīng)用。VR虛擬仿真技術(shù)發(fā)展迅速，雖然現(xiàn)在的應(yīng)用還處于起步階段，但這一黑科技，同無人駕駛一樣，會逐漸進入人們的生活，包括建筑VR技術(shù)。阿里巴巴推出的Buy+虛擬現(xiàn)實技術(shù)，讓我們見識到了這種黑科技的魅力，只要戴上VR眼鏡就能像現(xiàn)實中逛街一樣身臨其境。VR技術(shù)不僅能夠進行視覺交互，還能模擬聽覺、運動、觸覺感知，甚至還能模擬味覺感知。對于我們的建筑施工來說，是一個全新的工具，模擬實施工的過程給我們的建筑施工帶來全新的體驗和認識。目前可以應(yīng)用到工程施工上的是工藝展示、模擬建造[3]。

4 虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中展望

隨著科技進步，人工智能、大數(shù)據(jù)和計算機軟硬件與虛擬仿真技術(shù)的深度融合，虛擬仿真技術(shù)必然越來越多的應(yīng)用到我們的建筑工程施工中來。特別是BIM技術(shù)和VR技術(shù)的應(yīng)用，將帶來革命性的變革。

由于目前虛擬仿真技術(shù)沒有統(tǒng)一的技術(shù)標準，沒有統(tǒng)一的接口，各個軟件數(shù)據(jù)不能交互使用，需要耗費大量的資源去建模，我們首先要解決的是技術(shù)規(guī)則標準的統(tǒng)一。由于虛擬技術(shù)還處于應(yīng)用的初級階段，用戶還沒有形成使用習(xí)慣，也沒有強制性標準，大部分還是使用傳統(tǒng)的二維制圖來表現(xiàn)建筑設(shè)計成果，后續(xù)施工根據(jù)需要來建模，業(yè)主、勘察、設(shè)計、施工、運維、造價方不能很好地統(tǒng)一進行人機交互、數(shù)據(jù)共享。隨著國家對虛擬技術(shù)的重視程度，各用戶對虛擬施工技術(shù)的使用漸漸養(yǎng)成習(xí)慣，虛擬仿真技術(shù)必然會普及，特別是BIM技術(shù)，將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二維制圖表現(xiàn)形式。虛擬仿真技術(shù)從勘察設(shè)計階段就進行建筑信息建模，是未來虛擬仿真技術(shù)的基礎(chǔ)，勘察設(shè)計階段建模后，在此基礎(chǔ)上進行施工、造價、運維模塊擴展，實現(xiàn)信息共享[4]。

5 結(jié)束語

綜上所述，虛擬仿真技術(shù)的合理應(yīng)用，不僅能提升建筑施工水平，還能進一步推動仿真技術(shù)的后續(xù)發(fā)展。實踐表明，通過對虛擬仿真技術(shù)的使用，可大幅減少工程中的質(zhì)量問題，降低施工成本，實現(xiàn)了全施工過程的動態(tài)控制。

[1] 孫志勇.虛擬仿真技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用效果分析[J].建設(shè)科技,2016,(16):84-86.

[2] 陳勇進.虛擬仿真技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用研究[J].福建建材,2016,(08):69-70.

[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].門窗,2014,(06):81,84.

[4] 趙能. 虛擬仿真技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用研究[D].長沙:長沙理工大學(xué),2009.