虛擬仿真技術在建筑工程中的應用探析

付嘉星

（遼寧建筑標準勘察設計院有限公司，遼寧 沈陽 110001）

我國科技的發(fā)展和計算機技術的不斷成熟，建筑工程事業(yè)發(fā)展的過程中有越來越多的智能先進的技術參與，而虛擬仿真技術就是其中的一種。隨著建筑工程行業(yè)的繁榮，虛擬仿真技術在建筑工程中的應用逐漸推廣，將其應用在建筑工程中，可以更加直觀地反映工程建設過程，因此，具有較高的應用價值。該技術在工程設計、工程質(zhì)量以及施工安全等方面發(fā)揮的作用日益明顯。

1 虛擬仿真技術的概念淺析

虛擬仿真技術實際上是在依托計算機系統(tǒng)的基礎上，模擬衍生出的另一個系統(tǒng)，具有交互功能。虛擬仿真技術作為一項技術系統(tǒng)，能夠結合圖形技術、傳感技術和仿真技術建立虛擬的信息空間，在空間里能夠進行人性化的模擬仿真互動，憑借著系統(tǒng)的優(yōu)越性和實用性，在室內(nèi)設計、建立數(shù)字城市、游戲設計等方面有著廣泛的應用。

2 虛擬仿真技術在建筑工程中的作用分析

虛擬仿真技術在建筑工程中的應用主要是對工程的施工方案進行虛擬驗證，通過驗證結果的分析對方案進行及時的優(yōu)化，提前根據(jù)合理科學的驗證發(fā)現(xiàn)在建筑工程方案中的問題，在極大的程度上避免了建筑工程在施工過程中可能出現(xiàn)的事故和失誤。在建筑工程中應用虛擬仿真技術可以在建筑工程施工之前就顯示按照建筑工程設計和施工方案現(xiàn)實實施之后的效果，給予了建筑工程施工方案更多的設計空間，幫助建筑工程施工實現(xiàn)最優(yōu)化，因此虛擬仿真技術在建筑工程中的應用能夠縮短建筑工程的施工周期、提高施工質(zhì)量、加深相關設計和工作人員對整個建筑工程的結果和流程、有利于保障施工人員的人身安全等。

3 虛擬仿真技術在建筑工程中的應用探析

3.1 在建筑工程方案設計與實施方面

建筑工程在實際的設計工作中，具有以下特點：一是設計工作的復雜性較高；二是涉及的專業(yè)內(nèi)容較多；三是需要滿足較高的專業(yè)技術以及規(guī)范標準；還有就是需要對施工材料和設備有一定的了解。特別是體現(xiàn)在一些規(guī)模較大的建筑工程中，工程的設計難度更大。利用虛擬仿真技術，可以對建筑工程的設計過程進行有效的優(yōu)化，進而提高設計效果。傳統(tǒng)建筑工程施工的合理性只要依靠相關設計人員以往的工作經(jīng)驗來判斷，但是通過經(jīng)驗制定的施工方案并不能真正地保證建筑工程施工的安全有效性，在一定的程度上會造成施工周期過長、施工質(zhì)量出現(xiàn)問題、方案具有局限性。而通過虛擬仿真技術建立起的仿真模型則可以在極大的程度上避免由于人為因素而造成的失誤，科學驗證施工方案的合理性，及時發(fā)現(xiàn)在方案中隱藏的漏洞，與此同時虛擬仿真技術還可以通過大數(shù)據(jù)掌握建筑物周圍的環(huán)境特征，利用計算機技術對工程的具體環(huán)境進行實時交互，及時對建筑工程設計人員給出設計建議，例如通過對不同方案的建筑結構能耗數(shù)據(jù)分析計算，得出節(jié)能效率比例，使得設計人員在對方案修改和選擇時能夠有科學的依據(jù)。

3.2 三維動畫技術在建筑工程中的應用

在傳統(tǒng)的建筑施工過程中，對施工進度的判斷通常是通過相關工作人員的經(jīng)驗進行判斷，而虛擬仿真技術則能夠為建筑過程的施工提供可視化手段，通過三維動畫技術將施工過程中的全部細節(jié)以高仿真動畫的形式展現(xiàn)出來，相關的施工工作人員則能夠通過高仿真動畫了解和掌握其中的每個細節(jié)，由此知道在施工過程中需要注意的事項有哪些，在極大的程度上避免了建筑工程方案的反復修改，縮短建筑工程實施周期。中央電視臺新址和上海的環(huán)球金融中心在施工的過程中都采用了虛擬仿真技術中的三維動畫技術。

3.3 在建筑工程施工安全中的應用

由于我國建筑業(yè)有著人員多、技術落后、管理不嚴等特點，且建筑工程其自身涉及的內(nèi)容相對較多，工作自身就比較危險，建筑業(yè)安全事故層出不窮，且不僅僅在國內(nèi)，甚至在世界范圍內(nèi)，建筑業(yè)發(fā)生的事故傷害數(shù)量和傷亡人數(shù)在各行業(yè)中都是占據(jù)前列。在建筑施工過程中，存在很多不確定危險因素，如果不能采取妥善的安全管理措施，往往會造成不可挽回的損失。

近年來，隨著沉浸式虛擬現(xiàn)實軟硬件技術的高速發(fā)展，現(xiàn)代虛擬仿真技術開發(fā)的安全教育系統(tǒng)已經(jīng)進入實際應用，它融合了虛擬現(xiàn)實技術與BIM技術，可以依據(jù)不同的施工現(xiàn)場及施工條件，進行合理的情景創(chuàng)制。虛擬仿真建筑安全培訓系統(tǒng)在國內(nèi)已有一些高等院校自行開發(fā)，也有高校與專業(yè)公司聯(lián)合的培訓系統(tǒng)進入了使用。虛擬仿真技術作為當代先進應用技術系統(tǒng)之一，依托計算機技術的優(yōu)勢，能夠實現(xiàn)對建筑工程施工方案的最優(yōu)化控制，在這一點上，是傳統(tǒng)建筑工程施工無法比擬的。施工安全是整體建筑工程的重點內(nèi)容，保障施工安全則需要提前預知在施工方案中存在的問題，由此采取及時的措施加以避免失誤的發(fā)生或者盡可能地減少事故發(fā)生之后的損失。虛擬仿真模擬技術則可以提前對建筑工程預備實施的項目方案進行系統(tǒng)的模擬演練，由計算機數(shù)據(jù)分析建筑工程施工方案可能出現(xiàn)的問題，以及問題發(fā)生的概率，通過各項數(shù)據(jù)的顯示和分析，給予適合的建議。

3.4 在復雜鋼結構施工中的應用

復雜鋼結構施工是整個建筑施工過程中難度最大且最關鍵的一個環(huán)節(jié)，由于不同的鋼的結構受力情況和承載力不盡相同，因此在不同的施工階段，相關工作人員需要判斷不同的鋼結構的平衡性，力求在安裝的過程中不要出現(xiàn)差錯，因為一旦鋼結構在設計或者在安裝的過程中出現(xiàn)了差錯，整個建筑工程的受力情況則會受到極大的影響，后期建筑物的安全性也會跟著影響不能夠得到強有力的保障。而精準實現(xiàn)鋼結構的設計和安裝，則可以避免施工成本的無效增加，在對復雜的鋼結構進行施工時，相關工作人員的經(jīng)驗判斷是無法保證復雜鋼結構的精準安裝，而虛擬仿真技術則可以通過計算機技術的精密、準確、快速的計算，對復雜鋼結構的構件位置進行精準定位。與此同時，整個鋼結構施工的全過程會在虛擬仿真技術的跟蹤下，實現(xiàn)有效控制和精準安裝，從而降低了建筑工程施工中由于人為因素所造成的事故的發(fā)生概率，進一步提高建筑工程能夠實現(xiàn)的經(jīng)濟效益，優(yōu)化建筑工程的施工過程。

4 結束語

綜上所述，虛擬仿真技術和建筑工程的結合為建筑工程的具體實施突破時間和空間上的局限，建立具體的仿真模型，根據(jù)建筑工程的施工進行實驗模擬，通過對模擬實驗結果的分析和判斷，發(fā)現(xiàn)在建筑工程施工過程中存在的問題，由此修改完善建筑工程的設計的實施方案。虛擬仿真技術對建筑工程具有前瞻性，能夠提前發(fā)現(xiàn)建筑工程中存在的問題，有效地實現(xiàn)控制施工成本、減少現(xiàn)實誤差、降低建筑工程的施工風險，從而最終達到提高建筑工程的質(zhì)量，促進建筑工程的總體發(fā)展。