計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 451191）

1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用于建筑施工中的意義

計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在總體的工程規(guī)劃等各個(gè)方面給其他的單位以及專業(yè)建筑設(shè)計(jì)人員提供了正確的技術(shù)引導(dǎo)。這種考慮涉及了建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與多變性，因此在建筑設(shè)計(jì)研究時(shí)不得不在建筑施工工藝設(shè)計(jì)方面謹(jǐn)慎進(jìn)行考慮，從而可能涉及到信息化是建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)全部內(nèi)容，在此類設(shè)計(jì)方面，關(guān)于優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、現(xiàn)場信息化施工等較為少見，這就間接體現(xiàn)了目前我國的建筑過程工程建設(shè)在應(yīng)用信息化設(shè)計(jì)技術(shù)上普遍存在的不足。

仿真技術(shù)的出現(xiàn)大大程度地彌補(bǔ)了這一技術(shù)的不足，仿真技術(shù)因其具備交互性、高度模擬性等諸多優(yōu)點(diǎn)，通過它自身建立的可視化設(shè)計(jì)模型和數(shù)字幾何三維模型，不但能同時(shí)滿足設(shè)計(jì)師、業(yè)主、施工方等單位的施工設(shè)計(jì)需要，對多種建筑施工設(shè)計(jì)方案展開了模擬、驗(yàn)證、對比和設(shè)計(jì)優(yōu)化，并最終可以找到一種最優(yōu)的可視化施工模型設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)低廉的施工成本、短時(shí)間的工期、高質(zhì)量的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益施工目的。不僅如此，由于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以重復(fù)進(jìn)行多次高仿真實(shí)驗(yàn)，還有利于減少工期，提高工程的質(zhì)量?？梢?，仿真技術(shù)給建筑工程的發(fā)展帶來了一定的時(shí)代機(jī)遇和挑戰(zhàn)具有歷史意義，虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)在其施工設(shè)計(jì)過程中的廣泛應(yīng)用無疑直接決定著其施工設(shè)計(jì)方案的品質(zhì)優(yōu)劣與否，它的應(yīng)用一方面對我國建筑工程的設(shè)計(jì)與施工產(chǎn)生影響，另一方面也直接決定著建筑工程的品質(zhì)與設(shè)計(jì)方案。

2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在現(xiàn)代建筑工程設(shè)計(jì)中的重要應(yīng)用

2.1 仿真施工技術(shù)的應(yīng)用研究

從一定層面上講，建筑施工過程就是將設(shè)計(jì)者的建筑設(shè)計(jì)圖紙現(xiàn)實(shí)化的過程，將虛擬的圖紙進(jìn)行實(shí)際建造的過程具有十分重大的意義。然而，由于建筑工程其本身的復(fù)雜性，所使用的設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)技術(shù)非常繁多，這也導(dǎo)致了在實(shí)際建設(shè)工程中，圖紙需要根據(jù)情況的不同發(fā)生變化。圖紙?jiān)诮?jīng)過初始設(shè)計(jì)后，必須經(jīng)過多次的矯正和糾錯(cuò)，實(shí)際的建造與設(shè)計(jì)具有相當(dāng)大的差距。并且，在傳統(tǒng)的建筑工程設(shè)計(jì)中，為了保證建筑工程的安全穩(wěn)定，保障建筑施工的順利進(jìn)展，通常會(huì)憑借大量的經(jīng)驗(yàn)積累，來應(yīng)對建筑項(xiàng)目施工時(shí)的一些問題，但是正因?yàn)闆]有進(jìn)過理論驗(yàn)證的經(jīng)驗(yàn)很可能造成嚴(yán)重的安全事故。目前，建筑結(jié)構(gòu)趨向復(fù)雜，傳統(tǒng)的施工設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)無法適應(yīng)全新的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)能夠有效發(fā)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的漏洞和缺點(diǎn)，改善施工技術(shù)的盲點(diǎn)，降低人的主觀觀念對設(shè)計(jì)方案的干擾，更大程度上保證了建筑設(shè)計(jì)方案的安全性和穩(wěn)定性，進(jìn)一步提升建筑工程的質(zhì)量，減少施工成本、耗材。

2.2 仿真系統(tǒng)的應(yīng)用研究

計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)是建筑工程設(shè)計(jì)應(yīng)用仿真模擬技術(shù)的重要基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，能夠直接模擬出建筑項(xiàng)目的施工過程以及施工周圍環(huán)境的真實(shí)情況，且具有非常真實(shí)可靠的效果。利用計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，建筑設(shè)計(jì)人員可以將設(shè)計(jì)圖紙的內(nèi)容以及建筑現(xiàn)場的周圍景象進(jìn)行直接的計(jì)算機(jī)建模，呈現(xiàn)出三維的立體影像，同時(shí)能夠?qū)⒂绊懡ㄖ?xiàng)目的諸多因素，如：交通網(wǎng)絡(luò)，建筑場景進(jìn)行詳細(xì)的模擬，使得設(shè)計(jì)人員能夠?qū)崟r(shí)了解建筑施工的進(jìn)度和各類條件，以便于更加合理地對設(shè)計(jì)方案做出規(guī)劃和修改。計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)能夠?qū)鼍白龀龈叨饶M的效果，使得每一個(gè)虛擬物體與對應(yīng)的實(shí)體擁有相似的視覺真實(shí)效果，更有利于設(shè)計(jì)者的發(fā)揮。

3 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)的施工過程中的應(yīng)用

目前，隨著社會(huì)發(fā)展加速，城市建筑結(jié)構(gòu)趨向于復(fù)雜化、高層化，部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑的設(shè)計(jì)需要從部分到整體，不僅難度很大，在施工階段中出現(xiàn)的突發(fā)性變化也很多，因此，對于施工設(shè)計(jì)的各類細(xì)節(jié)需要格外地注意。復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)在不同的施工工序中，所面臨的負(fù)載情況、受力特性、結(jié)構(gòu)形態(tài)均有差異。在一項(xiàng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工完成之后，整體將會(huì)保持暫時(shí)的平衡狀態(tài)，但是，一旦開始下一步結(jié)構(gòu)施工，原始的平衡狀態(tài)又會(huì)被打破，必須進(jìn)行相應(yīng)的施工工序才能在每一階段保證整體結(jié)構(gòu)的平衡穩(wěn)定。正因?yàn)閺?fù)雜結(jié)構(gòu)施工需要注重的因素有很多，一旦施工操作稍有不慎，便會(huì)埋下很嚴(yán)重的安全隱患，極易發(fā)生安全事故。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)能夠模擬施工操作階段，對施工過程進(jìn)行全方位的監(jiān)控，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏洞和錯(cuò)誤，對施工過程進(jìn)行全面的追蹤，更加容易控制施工階段的各種不確定因素。

4 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在建筑施工設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)促進(jìn)了工程三維動(dòng)畫的成功出現(xiàn)，打破了設(shè)計(jì)師在傳統(tǒng)建筑施工過程中只能直接依靠施工經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析確定施工過程的操作模式，為一個(gè)現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)師在建筑施工過程中提供了一個(gè)便捷有效的數(shù)據(jù)分析和解決手段。通過仿真技術(shù)三維動(dòng)畫對建筑施工過程的細(xì)節(jié)進(jìn)行了分析，專家、施工的專業(yè)技術(shù)人員以及施工的業(yè)主就可以盡可能對建筑施工的全過程甚至重要的是每一個(gè)關(guān)鍵細(xì)節(jié)都盡可能進(jìn)行清除和了解。此外，工程中會(huì)容易遇到的重難點(diǎn)以及施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，都可以通過虛擬的仿真技術(shù)以虛擬三維動(dòng)畫的表現(xiàn)形式清晰地展現(xiàn)了出來，而且還使設(shè)計(jì)師可以根據(jù)施工業(yè)主的實(shí)際所需要求進(jìn)行合適的設(shè)計(jì)和調(diào)整，并及時(shí)的修改其原有的建筑施工設(shè)計(jì)方案。

5 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在施工安全方面的應(yīng)用研究

保證建筑工程在項(xiàng)目施工與投入使用兩階段的安全穩(wěn)定，是目前建筑行業(yè)做最為關(guān)注的重點(diǎn)，被認(rèn)為是必須加強(qiáng)的重要主題之一。在傳統(tǒng)的建筑工程設(shè)計(jì)模式下，很難對建筑項(xiàng)目出現(xiàn)的安全隱患做出預(yù)測，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為施工操作人員與方案設(shè)計(jì)者同時(shí)提供了控制建筑工程質(zhì)量水平的有力技術(shù)，使得建筑工程安全管理水平大幅度提高。

5.1 進(jìn)行施工安全控制的方案優(yōu)化

在對建筑工程的施工安全控制分析中，如果能夠采用先進(jìn)的虛擬數(shù)據(jù)仿真技術(shù)對其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)很多一些傳統(tǒng)模式下安全控制無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題和隱患，同時(shí)也可以能夠?qū)Σ煌愋偷慕ㄖ┕ぐ踩刂平鉀Q方案的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)模擬分析演練，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，最終可以確定得出—個(gè)最佳的安全控制方案，實(shí)現(xiàn)施工安全控制解決方案同相關(guān)的施工成本控制、資金成本預(yù)算、損耗成本控制等各個(gè)方面的效益最大化。

5.2 如何實(shí)現(xiàn)安全演練與事故預(yù)防的最優(yōu)化

建筑工程的消防通道以及防災(zāi)防害設(shè)施，關(guān)系著群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，但是一直無法得到很好的效果檢驗(yàn)，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，我們能夠模擬建筑工程在面對這些極端災(zāi)害時(shí)所表現(xiàn)出來漏洞，從而加以改正。實(shí)現(xiàn)安全演練的優(yōu)化方法，有幾點(diǎn)方面需要注意。首先，安全消防工程師必須深入了解建筑工程內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用自身豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，對容易發(fā)生安全事故的環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)心檢查，并同時(shí)利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)建立三維動(dòng)態(tài)模型，為安全事故的發(fā)生做好預(yù)防工作；其次，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)人員在緊急現(xiàn)場逃生演練的應(yīng)急模擬，從而規(guī)劃好逃生路線，并解決其中顯現(xiàn)出來的安全問題。

6 結(jié)束語

綜上所述，通過應(yīng)用建筑仿真技術(shù)應(yīng)用到社會(huì)主義建筑施工中運(yùn)行起來，不但可以大幅度減少和降低建筑施工安全的風(fēng)險(xiǎn)，還可以使其能很好地有效控制建筑施工的成本，最終有效地求得建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)控制的最優(yōu)實(shí)施和化解。為此，我們務(wù)須不斷地探索和完善虛擬建筑仿真技術(shù)在社會(huì)主義建筑施工運(yùn)行過程中的具體應(yīng)用和策略，以便更好地為實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義的現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)。