虛擬仿真施工技術精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇虛擬仿真施工技術范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

關鍵詞：虛擬施工 虛擬現實 建筑施工

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（a）-0057-01

為了解決返工成本和管理成本這兩個關鍵問題，期望提升建筑業的生產力水平并且以制造業的生產管理經驗為參考，引入了虛擬模型技術機理即“虛擬施工技術”，將此技術應用于建筑施工項目管理當中。

1 虛擬施工的概念

虛擬施工（Virtual Construction，簡稱VC），是通過計算機建模、分析，虛擬現實計算機仿真技術將實際施工過程在計算機上模擬出來。此技術在制造業當中應用較多，在建筑施工當中應用較少。通過虛擬施工技術，業主單位、設計單位和施工方在策劃、投資、設計和施工之前都能夠清楚的看到施工的過程和結果。沉浸虛擬現實（Immersive）和桌面虛擬現實（Desktop）是虛擬現實的兩種形式，但在建筑業當中應用較多的是桌面虛擬現實（Desktop）。國外在建筑施工中應用的是開發漫游系統（Walkthrough）主要包括場地的外形和設計，施工過程的計劃和管理施工方案的預算等等。虛擬施工技術可以進行干涉分析、可靠性檢驗、內力計算、工序的確定等不僅表現為一種技術手段而且提供一種全新的管理模式使得施工的質量、成本、工期都得到最優化，另外還保證施工環保安全。

2 虛擬施工的技術支撐體系

虛擬施工技術涉及到了很多領域，主要包括以下技術：

（1）計算機仿真技術

計算機仿真技術在施工技術與管理、內力計算、結構計算等土木工程領域當中。虛擬施工的核心是計算機仿真技術，它通過建模分析能夠從理論上保證結構的穩定和安全。

（2）建模與優化技術以及相關的軟硬件技術

從建筑工程的規劃、設計、施工、管理等方面，應用優化原理，使得建筑項目質量高、工期短、造價低，實現企業的利益最大化。

（3）虛擬現實技術

虛擬現實技術能夠為人機交互對話提供三維界面，使用戶能夠沉浸在一個創建在多維信息空間上的虛擬信息環境里，具有身臨其境的感覺，這為虛擬施工開發提供可視化的交互環境。

3 虛擬施工作用

虛擬施工技術實施的指導思想以及作用的集中體現是“先試后建”?！跋仍嚭蠼ā蹦軌虮ＷC項目在理論上成功，而且能夠保證結構物的穩定與安全，可以檢測任何階段的性能，模擬任何荷載情況下結構物的抵抗能力。虛擬施工的主要作用歸根到底是優化建筑項目設計、施工過程以及施工管理活動等。

3.1 優化建筑項目設計

建筑項目能夠順利實施的前提和保證是要有一個完善的設計方案。由多個設計方參與完成的建筑項目設計即建筑設計、結構設計、建筑設備設計等，在施工過程中成為聚在一起的建筑構件，由于由多方設計所以經常發生沖突比如建筑結構和設備之間的沖突等。這直接導致返工不僅增加成本而且延誤工期。另外，好多項目從設計角度可行，但實際施工當中不可實施，導致設計失敗，必須變更設計，同樣會增加成本和延誤工期。以上問題的原因就是設計方、施工方在設計階段缺少溝通和協作，缺少一個檢測平臺。針對這些問題應用虛擬施工技術可以得到解決，采用虛擬施工技術優化設計，建立相關3D模型提供了一個有效的平臺，包括建筑、結構及建筑設備等用于設計沖突、可施工性的檢測，及多方溝通。

3.2 優化施工過程

施工過程的順利實施的保證是有一個正確的施工方案作為指導。當前，主要由項目經理及項目組憑借施工經驗來編制施工方案。但是由于工程的復雜性和項目經理經驗的不足，施工方案的編制存在很多漏洞。而且它的可行性有時候也會受到質疑。施工方案必須保證項目實施的可行性、低成本，高質量、短工期同時環保安全也很重要。在虛擬施工技術出現之前，這一問題幾乎找不到有效的解決方案。虛擬施工技術可以實現多方案比選，對不同方案進行檢測，選擇一種最優的施工方案?；谏鲜鼋⒌?D模型，采用虛擬施工技術可模擬和分析相關施工方案。建筑業在施工當中的返工率越來越高，將虛擬施工技術應用于建筑業施工過程中，通過虛擬現實和計算機仿真以實現對施工過程的事前控制和動態管理達到施工方案優化和降低成本的目的。

3.3 優化施工管理活動

管理成本占據建筑項目成本的很大一部分。為了降低管理成本，配備少量管理人員，采用虛擬施工技術，它可以清晰地展示整個施工過程就像栩栩如生的“施工操作說明書”。

4 虛擬施工技術在建筑業的應用實踐

在國外對于虛擬施工技術一系列相關的研究和試驗正在進行。Clasgow Strathclyde大學土木工程系和信息科學系聯合研究一種能夠協同施工的可視計劃。它包括一個可以對全程進行監視并且可以交互的進行的非沉浸虛擬現實接口。針對幾種不同的施工順序和現場組織它允許用戶以交互協同方式進行調查研究，同時優化施工過程。一個3D粗樣軟件包和一種Pangea系統由Bartlestt建筑學校和University College London計算機科學系的研究人員共同開發研究，是測試城市設計和建筑設計的早期原型。Dundee大學正在進行Naives項目，能夠將一個構件元素在任何方向的撓度或內力可視化。建筑設計虛擬環境系統在英國IES公司推出了。在1995年日本清水建設公司采用虛擬系統使施工生產情報例如在計算機屏幕上顯示施工組織計劃。

從國內看應用虛擬施工技術的工程實例不是很多。有一個業內人士都知道的例子那就是上海正大商業廣場。上海正大商業廣場屬于鋼結構施工。它結構龐大，有著類型復雜的構件而且數量非常多，還有一點就是個吊裝空間以及運輸通道都不寬，所以施工難度比較大。為了保證優質、安全和高效地完成該工程的鋼結構安裝，大膽采用了虛擬施工技術，而且非常成功。虛擬施工技術分三個階段進行：

（1）優化鋼結構施工方案。應用虛擬現實和結構仿真成功實現了結構圖由二維向三維跨越。在鋼結構施工之前，在計算機上模擬構件裝配、吊裝，將施工過程可能出現的各種問題充分暴露出來，并經過優化得以解決。（2）模擬分析鋼構件內力焊接變形以及桅桿起重機。為了保障吊裝的安全，利用虛擬施工技術模擬吊裝過程，并分析相關構件的內力。另外對焊接時的應力場和應變場以及溫度場進行模擬，保證焊接的質量。（3）模擬建筑場地和周圍的環境。就是在計算機模擬當建筑物建成后周圍會出現怎樣情景。這項技術的成功應用，能夠清楚的了解到建筑物對周圍環境的影響，為此我們提前做好防護措施。

參考文獻

篇(2)

關鍵詞：虛擬仿真實驗；實驗教學；土木工程；實驗室建設；

作者簡介：徐明(1972—)，男，黑龍江大慶，博士，研究員級高級工程師，實驗教學中心副主任，主要研究方向為實驗教學及實驗技術

1土木工程專業的實驗教學特點

土木工程專業的實驗與實踐教學具有行業的特殊性。

(1)空間體量巨大。土木工程的服務對象是建筑物、橋梁、隧道，一般體量巨大?，F在世界最高的建筑物高度超過800m，橋梁的最大跨度達1991m，超高層建筑物的單根柱子、單根樁基的承載能力上萬噸。進行這些結構或構件的實體實驗幾乎是不可能的，即使是縮尺實驗，也存在實驗構件及加載設備體量大、實驗環境惡劣、實驗費用高的問題，限制了學生的參與。

(2)施工周期長。土木工程的建設周期一般比較長，世界最高建筑物———迪拜塔的建設歷時6年，通常一幢普通的住宅樓施工工期也需要1年以上。由于時間的限制，學生的認識實習和生產實習無法得到工程建設全過程的體驗。

(3)工程參與方多。土木工程存在不同的建設參與方(建設方、設計方、施工方、監理方等)，在學生認識實習和生產實習過程中，往往只能體驗其中某一方的工作，無法從不同參與方的視角去感受和經歷工程。

(4)危險性高。土木工程實驗很多是破壞性試驗，并且是脆性破壞，具有一定的突然性，學生在實驗過程中的安全問題十分突出。同時，由于施工現場工序復雜、人員眾多，而很多學生又缺乏施工經驗和對危險源的判別能力，這使得很多施工單位在安排學生的認識實習和生產實習時存在顧慮。

(5)實驗難度大。在土木工程的實驗中，災害環境(如臺風、火災、地震、滑坡和泥石流等)的模擬設備造價高(大型地震模擬振動臺的造價上億元、大型風洞的造價幾千萬元)。災害環境實驗難度大、危險性大、費用高。

為解決土木工程傳統理論教學與學生工程化培養之間的矛盾，拓展實驗及實踐教學的深度和廣度，提高實驗教學的實效，實現理論教學與實踐教學的緊密結合，特別是進行災害環境對土木工程影響的分析、解決重大工程的防災問題，盡可能減少實驗成本和潛在危害，東南大學在課堂理論教學、原有實體實驗、認識實習和生產實習的基礎上，利用專業的仿真軟件，采用多媒體技術以及網絡通信平臺，構建了具有高度真實感、直觀性和精確性的虛擬仿真實驗教學平臺，作為實體實驗及實踐教學的有益補充和創新［1－5］。

2實驗教學資源建設

早在2005年“工程結構設計原理”與2006年“建筑結構設計”國家精品課程建設期間，東南大學就開始組建土木工程計算機輔助結構設計實驗室，此后結合“土木工程施工”、“工程合同管理”、“結構力學”及“工程結構抗震與防災”幾門國家精品課程和其他相關課程的建設，又相繼成立了土木工程施工虛擬仿真實驗室、土木工程管理信息化等實驗室。2013年通過資源整合，依托國家級土木工程實驗教學示范中心，成立了東南大學土木工程虛擬仿真實驗教學中心。

中心面向土木工程、建筑學、交通工程及其他相關專業，形成了“三層次、四模塊、五結合”的教學體系。

(1)三層次：按照人才培養需求與教學規律，將實驗教學內容劃分為基礎訓練、提高訓練和創新訓練；

(2)四模塊：按專業知識體系與工程實踐規律，搭建土木工程設計、施工、管理、創新實踐4個虛擬仿真實驗平臺；

(3)五結合：與理論課程相結合、與實體實驗相結合、與科研項目相結合、與實際工程相結合、與企業實踐相結合。

其中，四模塊的18門實驗課程支撐8門專業主干課程與12門實體實驗實踐課程，輻射其他16門專業課程，基本覆蓋了土木工程專業的主要專業課。

2.1土木工程結構分析與設計虛擬仿真模塊

模塊主要包括：(1)基本構件虛擬仿真、樓蓋設計虛擬仿真及單層工業廠房設計虛擬仿真等基礎訓練層次的虛擬仿真實驗項目；(2)建筑結構抗震虛擬仿真、高層建筑結構設計虛擬仿真、大跨空間結構設計虛擬仿真及橋梁結構設計虛擬仿真等提高訓練層次的虛擬仿真實驗項目；(3)復雜結構虛擬仿真、基于MTS混合實驗、大跨橋梁抗風虛擬仿真、結構構件抗火虛擬仿真等創新訓練層次的虛擬仿真實驗項目，是“工程結構設計原理”、“建筑結構設計”與“工程結構抗震與防災”這3門國家級精品資源共享課的重要建設內容。

結構分析與設計虛擬仿真實驗項目充分體現了CDIO(conceive-design-implement-operate)的工程教育理念［6－7］，是從工程的構思到概念設計，再進行仿真分析，根據仿真分析結果對概念設計進行優化調整，最后按優化后結構進行施工圖設計的全過程虛擬仿真實驗，實現虛實結合的實踐教學。

以特色實驗項目“基于MTS系統混合模擬實驗平臺”為例，傳統的建筑物抗震防災實驗大多數是對整個結構進行的，由于整體實驗成本較高且實驗項目較多，導致實驗場地和實驗時間安排緊張。為了提高實驗項目的實際效果和設備的有效利用，將結構的大部分替換為數值子結構并采用計算機進行仿真，而只有小部分結構在實驗室進行足尺實驗(見圖1)。仿真實驗具有參數可調、實驗方案可擴展、不存在硬件損耗的特點，能夠加深學生對實驗的理解；實體實驗具有真實可靠、直觀性強的特點，能夠提高學生的動手能力和觀察能力。采用計算機仿真實驗與實體實驗相結合的手段，可以有效提高學生綜合應用所學知識的能力。同時，實時混合實驗作為目前最先進的抗震防災實驗手段之一，有助于培養學生的創新意識，提高學術水平。

2.2土木工程施工虛擬仿真模塊

該模塊主要包含基本施工技術虛擬仿真、復雜工程施工技術虛擬仿真及關鍵施工技術仿真分析3部分?；臼┕ぜ夹g虛擬仿真主要包括土方、樁基礎、模板、鋼筋工程等施工過程的虛擬仿真，是模塊的基礎訓練部分；復雜工程施工技術虛擬仿真主要是針對超高層建筑結構、大跨空間結構、大跨橋梁結構等典型工程施工全過程的虛擬仿真，向學生介紹最新的施工技術和復雜工程的施工組織，它是模塊的提高訓練部分；關鍵施工技術仿真分析部分主要針對全新的施工技術，通過對施工過程中關鍵部分的仿真分析，確保施工的順利和安全，它是模塊的創新訓練部分。

以典型實驗項目“大跨橋梁結構施工虛擬仿真”為例，該實驗項目以銅陵長江大橋工程為案例，與中鐵大橋局集團和柳州歐維姆機械股份有限公司合作完成。對該工程的施工全過程進行了虛擬仿真，包含樁基礎施工、沉井施工、主塔施工、鋼桁梁吊裝施工、斜拉索施工等子系統(見圖2)。通過該項目的學習，學生可以了解大跨斜拉橋施工的主要步驟、施工工藝、技術措施等。

2.3土木工程管理虛擬仿真模塊

該模塊包含工程項目管理、工程造價管理、工程合同管理和工程管理BIM綜合4個部分。傳統的信息技術類課程教學模式比較注重信息系統管理知識的介紹和基礎軟件操作，但是存在信息技術類知識體系在不同部分之間的割裂問題，使學生難以形成結構化、模塊化的專業信息技術能力和素質。土木工程管理虛擬仿真實驗平臺對傳統課程設置模式進行了改革，根據多學科對信息技術的應用需求，注重學生專業核心能力的培養，形成信息技術類實驗課程平臺。

以典型實驗項目“工程管理BIM綜合虛擬仿真”為例，該項目根據給定的工程項目設計(包括建筑、結構、設備等)方案、相應的城市規劃條件以及有關的地理環境數據，從施工單位、設計單位或咨詢單位的角度進行項目建筑設計方案的多維可視化仿真(見圖3)，并利用BIM模型進行輔助施工管理，包括項目的日照分析、建筑能耗分析、綠色建筑評價、建筑體量計算等。

2.4土木工程創新實踐虛擬仿真模塊

本模塊主要分為基于創新訓練計劃的虛擬仿真和基于學生參加科技競賽的虛擬仿真兩部分，以滿足學生課外研學課程的需要，在實驗項目的設計上充分體現CDIO的工程教育理念。學生根據項目的要求，利用已學的專業知識，對結構進行概念設計，然后運用仿真分析軟件進行模型計算分析，根據仿真分析結果對模型設計進行優化，完成實體模型的制作，將制作好的模型進行加載或讓其完成特定功能。通過本模塊實驗項目的訓練，可以加深學生對各類結構體系、設計分析的理解和認識，使學生在知識運用能力、創新能力、動手能力、團隊協作精神等方面得到全面提升［8－9］。

以典型實驗項目“創新結構體系虛擬仿真實驗”為例(見圖4)，要求學生設計并制作創新結構模型，以反映學生的力學概念、結構概念和創新思維。實驗項目鼓勵節能減排、循環經濟的創新思路，旨在通過指導學生對結構概念設計、基本構件受力狀態、空間結構體系及特點、典型工程案例分析等內容的學習，培養學生勤于觀察與思考，并動手制作結構模型的能力，使學生能夠從結構整體上把握建筑物的結構體系及受力特點，并通過學習報告、制作模型及加載體驗的方式提高學生的動手實踐能力和創新意識。

3教學特色

3.1依托優質教學資源建設虛擬仿真實驗平臺

土木工程虛擬仿真實驗教學中心長期堅持實體實驗項目建設和虛擬仿真項目建設相結合，通過國家級教學團隊的規劃，完善了實驗教學體系，并將學生實驗訓練的學時數比例由總學時的19%增加到25%。中心依托國家級土木工程實驗教學示范中心，與理論教學緊密結合，進行虛實結合的實驗教學資源建設，有力地支撐了6門國家精品課程、5門國家級精品資源共享課程和1門國家級視頻公開課的建設，提升了課程建設和專業建設的水平。2013年，土木工程專業以優秀成績第4次通過住建部高等教育土木工程專業評估委員會的評估，在2012年的全國學科評估中，東南大學土木工程學科名列全國第三。

3.2來源于科研項目，面向創新能力培養

中心依托“國家預應力工程技術中心”、“混凝土與預應力混凝土教育部重點實驗室”等國家和部省級科研基地，不斷地將最新科研成果轉化為虛擬仿真實驗項目。通過把科研成果轉化為實驗教學內容，把科研方法融入實驗教學活動，向學生傳授科研理念、科研文化、科研價值，使學生了解科技最新發展和學術前沿動態，激發科研興趣，啟發科研思維，培養科研道德，提升學生科學研究和科技創新能力。

3.3來源于工程實踐，面向工程實踐能力培養

中心的大量虛擬仿真實驗項目來自于真實的工程實例，是以實際工程為背景，解決工程實際問題為目標的“實戰型”項目。通過真實項目的演練，指導學生綜合運用專業知識，進一步培養學生的工程素質和實踐能力，為社會輸送合格的“來之能戰”的畢業生。

已將典型重大工程轉化為實驗項目的實例有：

(1)山東博物館屋蓋薄壁箱型結構虛擬仿真；

(2)廣州南站大跨空間結構溫度應力虛擬仿真；

(3)廣州白云機場復雜鑄鋼節點虛擬仿真；

(4)潤揚長江大橋大跨橋梁抗風虛擬仿真；

(5)深圳大運會體育館鋼結構安裝施工虛擬仿真；

(6)滬通長江大橋橋梁沉井施工全過程虛擬仿真。

3.4面向防災減災，開展災害虛擬仿真

現代土木工程的最大威脅來自于各種自然災害和人為災害———地震、臺風、海嘯、火災、爆炸、泥石流等。各種災害因其巨大的時空尺度而難以再現，因其復雜的生成原因而無法重復，所以要借助現代虛擬仿真技術進行演示。中心依托云計算中心每秒37萬億次峰值浮點計算能力，運用大型虛擬仿真分析軟件，開展地震、臺風、火災及爆炸等災害的模擬，提升學生防災意識和減災水平。

篇(3)

摘要：分析建筑施工技術課程教學目標，闡述建筑施工技術課程虛實一體化教學整體設計的理 念、原則，進行虛實一體化教學內容設計、教學模式設計、培養模式設計以及虛擬教學平臺的開發，以提高教學質量和教學效果，提升學生的職業技能。

關鍵詞：虛實一體；建筑施工技術

《建筑施工技術》課程是建筑工程技術專業群的一門實踐性和綜合性非常強的核心課程，也是從事施工員、質檢員、監理員等崗位的必要專業技能。在《建筑施工技術》課程教學改革的推進過程中，如何實現學生在做中學、學中做的做學一體化教學目標，任務的可動手操作性成了關鍵因素。由于建筑施工本身體量大、施工環境復雜，安全隱患大等特點使得學生在典型任務的動手完成上遇到了困難，故目前的教學形式，不能很好地激發學生的自主學習興趣，不能很好地培養學生的動手操作能力，學習效果不夠理想。BIM技術的出現，將引發建筑業的一次革新，同樣也為《建筑施工技術》課程教學改革提供了新的思路。就建筑工程技術類專業的核心職業技能課程建筑施工技術教學而言，應進行課程整體設計和改革，在整合職業標準要求、課程體系、技能考核內容和考核方式的基礎上，實施虛實結合的一體化教學。這樣能夠將培養和提高學生的職業技能和素質作為核心組成部分，以崗位能力為基 礎，大大提高學生的實踐能力、創造能力、就業能力和創業能力。本文試分析建筑工程技術課程教學目標，闡述建筑施工技術課程虛實一體化教學整體設計的理念、原則以及虛實一體化教學的培養模式，并提出教學內容及課程考核內容。

理實一體化課程對課程教學模式提出新的要求，傳統的老師講、學生聽課程教學模式已不能適應新的課程教學要求，改革課程教學模式、探索并嘗試多種教學方法、應用現代教育技術對理實一體化課程教學目標的實現具有重要意義。[1]

一、課程教學目標

1、能力目標

（1）核心目標

①能夠編寫技術交底文件，并實施技術交底。

②能夠確定施工質量控制點、施工安全防范重點，實施質量、安全和環境交底。

③能負責施工作業的質量、環境與職業健康安全過程控制。

（2）一般目標

①能夠參與編制專項施工方案。

②能夠識別、分析、處理施工質量缺陷和危險源。

2、知識目標

（1）核心目標

①掌握技術交底文件、專項施工方案的內容和編制方法。

②熟悉工程施工工藝和方法。

（2）一般目標

①熟悉建筑構造、建筑結構和建筑設備的基本知識。

②熟悉建筑信息施工軟件的應用知識。

3、素質目標

（1）核心目標

①培養學生自覺遵守職業道德和行業規范的意識。

②培養學生嚴謹的工作作風、愛崗敬業的工作態度、自覺學習的良好習慣。

（2）一般目標

①培養學生的團隊意識和分析解決問題的能力。

②培養學生樹立質量和安全意識，以滿足專業崗位的要求。

二、建筑施工技術課程虛實一體化教學整體設計

《建筑施工技術》是建筑工程技術專業的一門專業核心課程。課程通過虛實一體化以建筑施工技術方案的編寫、交底、實施為核心，以實際工程為載體通過5個模塊來組織教學內容，是一門培養學生建筑施工技術應用能力的項目化課程。每個教學以工程項目中所將遇見的常見施工內容為主線，從圖紙開始，逐步分析講解致完成圖紙要求的內容，在這個過程中，著重于施工工藝，強調質量和成本控制能力，兼顧成本和工期控制。通過這種設計，學生可以在立足施工員的基礎上，較好的拓展到質檢員、安全員、材料員、監理員等相關崗位。

1、虛實一體“五融合”創新理念

“五融合”內涵：虛擬與真實生產性實訓一體化融合；虛擬與真實的施工一體化融合；虛擬與真實職業、實訓環境一體化融合；虛擬與真實實訓工位一體化融合；虛擬與真實仿真教學系統和教學工廠一體化融合。

2、以崗位“六對接”為原則

虛實一體崗位仿真教學模式是虛實一體實訓基地（或“校中廠”）的實訓教學模式。以“虛擬仿真教學平臺”為核心的虛實一體實訓基地，其教學模式應該而且必須是崗位式的仿真教學模式。[2]

所謂的虛實崗位的“六對接”即：虛擬與實際崗位角色規范對接；虛擬與實際崗位工作過程對接；虛擬與實際崗位工作內容對接；虛擬與實際崗位技術規程對接；虛擬與實際崗位工作質量標準對接；教學中的師生關系與實際崗位中工作關系對接。

3、以某典型工程為載體展開項目化教學

在教學環節的設計中應以施工員的技能能力為核心，兼顧其它崗位的技能能力。教學中以某典型工程為載體設計項目，為此，每個教學環節為設計為：施工圖紙提出施工任務，分析圖紙完成所需材料、設備、人員安排等內業工作，學習施工工藝流程并明確施工工藝要點、施工質量控制、施工安全控制等外業工作，兼顧施工成本控制、施工工期控制等能力的培養，在此基礎上，編制施工方案并進行交底。

三、教學內容設計

建筑施工技術課程教學以模塊化教學展開，具體見表

四、教學培養模式設計

在高職生職業技能及素質培養模式中引入虛實一體化理念，就是充分利用現代信息技術，通過學生與校內實訓設備、校外企業設備和管理等教學資源間的虛實結合以及教學環境、教學方法、教學過程的虛實結合，再實施以真實工作任務、社會產品或就業環境為載體的教學方法的同時，有效地融合并使用虛擬實現技術手段，積極開拓虛擬實驗實訓、虛擬創業與職業生涯規劃等體驗性學習和活動，從而有力提高職業技能素質，促進職業能力的發展，為就業和創業提供保障。其具有以下方面的特征：（1）職業特征。實現了實踐教學和就業目標要求的高度一致。（2）應用特征。注重技能，在學中做、做中學。（3）職業拓展特征。學生可獲得多種職業通用的知識和經驗，在提高專業能力的同時，進一步提高社會適應能力，為順利轉崗轉行打下基礎。（4）學生角色轉換特征。學生是實踐教學的中心，可以在虛實結合的實踐活動中扮演幾種職業角色，以個別化方式接受實踐教學指導。

五、虛擬實訓平臺開發

虛擬實踐主要適用于一些真實實訓操作較為困難或更有利于提高學生職業技能素質的場合。如：危險性較大的操作（基坑開挖作業、架子工作業等）；投入費用太高的項目（塔吊安裝、設備拆裝等）；重復實施困難的情境（混凝土澆筑等）；彌補因教師少、學生多而導致的不能一對一實施個性化實訓過程指導的不足；解決現有實訓場地和內容開放性欠缺的問題；實現對實訓全過程的智能化跟蹤與遠程監控等。對校內實訓基地建設中由于資金、場地、技術等原因不能建設的生產工藝、設備、材料等，通過建立虛擬的場景和圖像予以補充；另一方面，要通過虛實結合提高實訓效果，充分發揮虛擬技術直觀、形象的功能，提高生產工藝與設備的透明度，使復雜的工藝與設備問題簡單化，從而促使學生在有限的空間和時間內掌握更多的實踐知識，使知識傳授的速度和強度大大提高。

高職院校需要通過校企深度融合，不斷完善校內實訓基地的虛實一體化建設，實現多樣化功能。目前開發虛擬仿真實訓平臺的公司有不少，如浙江太學科技有限公司，目前對教學工程項目的建模已經完成，在條件成熟的基礎上通過校企合作開發虛實結合生產性實踐教學模式、仿真工作任務和職業環境完全具備可能。

六 結束語：

總之，以“校企合作，工學結合”人才培養模式為基礎，實施工學交替，推進虛實一體化的課程教學改革，是培養高職生職業能力的有效途徑。由于專業設置對接企業崗位需求，因而建筑施工技術課程虛實一w化教學可以推進校企合作，解決專業面向與服務相匹配、專業人才培養與企業需求相一致的問題，大大提高學生的職業技能和職業素養，實現“學生”到“職業人”的培養目標，體現高職教育的人才培養特色。同時，課程標準對接企業職業標準，促進教師自主自愿下企業鍛煉學習，可以著力提高教師的實踐教學能力、產學研水平，使“雙師型”隊伍人數逐年擴大。隨著虛擬現實技術與實踐教學相結合的改革不斷深入和完善，虛實一體化教學的模式將在職業教育教學中發揮更大的作用。

參考文獻：

篇(4)

【關鍵詞】土木工程；施工新技術；技術研究

Research on New Construction Technology of Civil Engineering

Fei Jun

（Kunshan Lejian Housing Development Co.， Ltd Kunshan Jiangsu 215300）

【Abstract】Civil engineering construction technology directly affects the quality of the project and construction safety， as the construction of the most reflect the quality of the part of the construction of civil engineering construction technology and innovation is particularly prominent. Improve the architectural design management， its important impact is to carry out scientific and rational new technology and materials application management. In addition to this work is to improve the construction of the primary basis， the development of architectural design also has a guiding significance.

【Key words】Civil engineering；Construction of new technologies；Technical research

1. 新技術在建筑施工工程中的重要性

建筑施工過程是影響我們建筑工程質量最大的因素，我們必須做好建筑工程施工的過程。同時，我們加大對施工新技術的應用，是為了適應時展的變化，也是為了滿足人們對建筑的質量要求。就現階段而言，各個國家在對建筑工程質量分析的時候，都提出了嚴格的要求。新的技術能夠提高建筑工程的質量，也能夠使我國建筑行業朝著健康的方向發展。自從我國建立市場經濟體制以來，我們在進行建筑施工的時候，遵循了市場的變化，讓建設單位通過招投標的方式，選擇施工單位，這樣選出來的施工單位，能夠做到滿足建設單位的要求，更能夠保證我們建筑市場的穩定。施工單位在進行技術創新的同時，需要對相關的施工人員進行培訓，緩解我國的就業壓力?？偟膩碚f，加大對新技術的應用是我國建筑行業良好發展的基礎。那么在激烈的市場競爭中，施工單位需要不斷地提升自身的實力，保證自己能夠在市場中正常的發展。

2. 土木工程施工技術的創新

2.1 在灌注技術方面的創新。

在土木工程施工技術創新中，灌注技術的創新也是其重要組成部分。灌注技術創新包括兩個方面，第一是鉆孔技術創新。鉆孔技術是灌注施工環節中的基礎性工作，因此對其需要有足夠的重視程度。鉆孔技術創新指的是在鉆孔技術施工環節進行之前，對鉆孔樁周邊環境進行清理，而后運用嚴密精確的測量工具對鉆孔位置做進一步測量確認，從而保證鉆孔統一。其次，在鉆工程序前，技術人員應該事先調試鉆孔機，從而保證作業流暢。當鉆孔過程中發生坍塌或者卡鉆現象的時候，需要立刻停止鉆工程序，首先對發生坍塌或卡鉆的現象進行分析，并且解決對應的深層問題，這也是保證土木工程施工質量的表現。第二，灌注技術的創新還體現在鉆孔灌注泥漿時需要進一步完善灌注技術，補充孔內泥漿，從而達到充分填充的效果，保證樁體穩固。

2.2 生態技術的應用。

（1）在建筑設計工作中，建筑設計時需要在進行正式設計之前，對建筑工程周邊環境條件進行考察工作，進行建筑設計必須結合建筑周邊環境的實際情r。有效實現建筑工程與生態環境的統一，保證兩者共同發展、和諧共處?？梢栽谶M行建筑設計時，加入低碳環保的理念，增加建筑物周邊的綠化面積，提高綠化植物在環境中的整體比例。

（2）進行轉變能源的利用方式。在提倡使用可再生的清潔能源的前提下，結合低碳概念控制建筑物內的機電設備運行維護狀態，避開或錯開使用高峰方式進行環保工作。其次對系統進行更為嚴格的要求，采用先進的主流技術，必須使系統要經得起時代的考驗，要求在操作上簡單方便，在性能上成熟可靠，促使監控技術的管理的統一性，使其發揮更高的功效。對低碳概念進行充分利用。比如在應用過程中采取增強建筑外墻保溫降低空調能耗以及采取照明控制，通過采用提供同等照度降低耗能，變頻調速的技術的產生可有效減少不必要的能源消耗，減少不必要的成本支出。同時加強對其維修保養的力度，保證定期維修，以此來保障其正常運行，降低故障的產生幾率。

2.3 推廣使用先進的信息化應用技術。

信息化技術包括：虛擬仿真施工技術和建設工程資源計劃答理技術、項目多方協同答理信息化技術等。其中虛擬仿真施工技術是虛擬現實、結構仿真等高端信息化技術，可展現并提高建筑企業的市場經營競爭能力、提高施工生產效率、提升工程施工技術水平等重要作用。而項目多方協同管理信息化技術，對推進建設工程總承包的實施、實現設計施工一體化具有重要的支撐作用。而建設工程資源計劃管理技術，既改變了傳統的建筑企業與工程項目管理模式，又提高企業工程管理的經濟與社會效益、企業管理水平、企業綜合競爭能力，并對推進科技進步水平具有重大作用。所以通過信息化技術領域的先進技術，對建筑業的信息化技術發展和推廣應用方面具有深遠的導向作用。

2.4 在深基坑支護技術方面的創新。

目前，現代土木工程施工項目中，高層建筑數量不斷增加，從而對土木工程施工技術要求也越來越高。在高層建筑施工中，抗震設計以及地下空間拓展等都是新的工程要求，而為了保證質量，就需要不斷創新深基坑支護技術。深基坑支護技術指的是在土建施工中，技術人員需要充分了解地質環境，若本身地質環境比較差，就需要采用灌注樁和預應力錨桿來增強施工效果。首先，技術人員要考察包括周圍地下管道、光纜等埋設分布，考察巖土與地下水分布參數，考察深基坑施工技術可能會存在的障礙等，從而做好施工準備。其次，在支護結構設計時，需要與深基坑技術方案契合，包括連續墻等內護支撐，從而做好深基坑支護工程。

2.5 廣應用綠色施工技術。

綠色施工技術的目標是“四節一環?！?，綠色施工技術具有一定的超前性和引導性，具有國內領先乃至國際先進水平。在應用時，應先因地制宜的選擇適用的綠色施工技術，在示范工程中實現后，再結合情況在全國范圍內推廣。下面簡單列舉幾項推廣應用的綠色施工技術：應用基坑施工封閉降水技術，即保證了基坑周邊安全又避免了對周圍環境的影響；通過基坑施工降水和回收利用技術，對雨水、現場生產廢水的回收和再利用，有效的節約了施工用水；應用建筑外墻的保溫隔熱技術，通過對建筑物進行有效的保溫、隔熱、遮陽等，節約了建筑物在使用時的能源，提高了使用的舒適度。

3. 結束語

綜上可知，隨著我國經濟的發展，建筑行業水漲船高，也得到了快速發展，當前，土木工程施工技術在建筑工程施工中有著極其重要的作用，是控制建筑施工質量的直接手段。目前，傳統的土木工程施工技術已經能夠完全滿足人們對居住環境的要求，這就需要土木工程行業不斷革新技術，適應市場和社會的需要。

參考文獻

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關鍵詞：土木工程施工 ；教學改革；BIM技術；信息模型

中圖分類號：G642.42；TU74 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2017）03-0091-05

一、土木工程施工課程設置虛擬教學實驗的必要性

（一）土木工程施工課程教學環境的變化

1.施工技術的快速發展

近幾年來，土木工程施工技術的發展迅速，最主要原因是本學科技術所需的跨學科基礎理論發展和對本學科的滲透，使土木工程施工技術實際融入了多種工程技術成就，特別是現代信息技術，再加上社會生產形態從粗放型向集約型方式的轉換，施工技術呈現精細化的發展趨勢，土木工程施工課程教學環境也必須做出相應的變化。

2.土木工程施工教學加入虛擬實踐操作環節

建筑市場的變化使建設行業對人才呈現多樣性的需求，因此需要學校培養具有較強動手能力、較寬知識面的學生。近年來，高校在課程設置、課程內容、教學方法等方面進行了大膽的探索，并取得了顯著效果。但土木工程施工課程的教學方法基本上采用“教師講，學生聽”的教學方法，不利于調動學生的學習主動性、積極性和創造性[1]?，F如今的實踐教學培養模式存在著一些問題：一是專業課實驗教學，基本上是以驗證性實驗為主，而綜合性實驗和開放性實驗相對較少；二是實踐教學內容單一陳舊，脫離社會實踐的現實需要[2]。為解決上述問題，對虛擬教學課程設置體系進行了較大調整，在課時總數不變的情況下，加入虛擬實踐操作環節，既解決了施工實驗短期內無法完成的難題，又為專業課程所必須的實踐操作環節提供有效支持，彌補了課堂教學的不足，增強學生的動手能力及對專業知識的學習興趣，提高了教學質量。

3.建設行業對掌握建筑信息化（BIM）技術的專門人才需求

在不斷強化以人為本的教育理念前提下，市場對人才的需求促使高校教育向多樣性和市場化方向發展。教師也應給予學生學習的主動權，使學生有積極的精神狀態和學習行為，真正成為學習的主人[3]。根據土木工程專業人才市場的要求，本專業培養的學生不僅能從事傳統的工業與民用土木工程施工，而且應具有目前社會上最新的施工技術，這樣才能在社會工作中處于主動地位。因此，新的培養目標要加強基礎、拓寬專業知識，學生不僅要掌握傳統的土木工程施工技術專業知識，還要掌握與本學科有關的已經或即將應用的新設備、新產品和新技術，目前從國家到地方政府都出臺了推進建筑信息化的相關政策文件，國家及地方信息化標準正相繼頒布實施，可以說，建筑信息化貫穿于規劃、設計、施工、運維的全過程。然而，現在的推進工作受制于人才，所以增加虛擬實驗內容，使學生在短時間內掌握建筑信息化的相關知識，對解決信息化建設人才匱乏短板，提高學生的就業率具有重要意義。

（二）土木工程施工課程教學面臨的矛盾

傳統的應試教育重知識灌輸而忽略了獲得知識的方法，而事實上，獲得知識的方法乃教育之本，學習的真諦在于學會如何學習 [4]。現代教學情境的變遷使目前土木工程施工課程教學面臨著諸多矛盾，主要表現在以下幾方面。

（1）土木工程施工新技術的發展與本課程教材相對落后間的矛盾。

（2）土木工程施工技術內容的豐富與本課程課堂教學學時相對不足的矛盾。

（3）大眾化教育和人才多樣性要求與傳統 “接受性學習”課堂教學模式的矛盾[5]。

二、基于Revit的框架梁、柱虛擬建模實驗設計基本原理

（一） 虛擬建模實驗設計的基本方法

虛擬建模是在土木學院的虛擬仿真信息化實驗室硬件支持下，通過教師講解和示范，以混凝土矩形梁、柱為例，創建一個混凝土梁、柱族，并將載有相應信息的族載入到模型中。從基本術語、基本命令等方面介紹族和項目的基本知識，為深入學習Revit的后續知識奠定堅實的基礎。

（二） 虛擬建模實驗設計的基本原則

（1）Revit基本術語，完成對Revit族編輯界面的認識，包括功能區、應用程序菜單、工具欄、項目瀏覽器、狀態欄、屬性對話框、View Cube等。

（2）基本命令和基本圖元命令。

（3）實現建筑基本模型――梁、柱構件族的建立。

（4） Revit參數化、信息化的由來。

（三）土木工程施工課程教學與“虛擬建模實驗”的有機結合

土木工程施工課程內容具有很強的專業性。學生雖然在日常生活中經常接觸到建筑施工技術，但是對于專業知識的認知很淺。通過虛擬建模實驗，使課堂教學和現場實踐高度結合，通過上機操作達到虛擬仿真的效果，使知識獲得更加形象。

虛擬建模實驗通過上機操作，讓學生在更加廣闊的空間吸取知識，打破了傳統學科一貫以教材為主的課程教學形式，充實了教材內容，彌補土木工程施工教材相對滯后的情況。

通過上機操作，學生對土木工程施工產生直觀認識，達到了人才培養目標的要求。虛擬建模實驗主張學生自己動手，熟悉軟件和操作命令，有目的進行操作，這樣在教學上更加注重學生的直接經驗。課堂教學和上C教學相輔相成，使課堂教學在教學空間上得到延展和豐富，上機教學鞏固了課堂教學所獲得的知識[6]。

建筑施工技術一直處在高速發展的階段，新技術和新工藝層出不窮，掌握最新的技術才能使學生在將來的工作中掌握主動權。而虛擬建模實驗則是基于當前行業應用最具潛力的BIM技術，這也是對土木工程施工課程前沿性教學極大的補充。

三、 基于Revit的框架梁、柱虛擬實驗構建

（一）實驗教學內容

Revit是為建筑信息模型（BIM）而設計的系列軟件，包括建筑、結構及設備相關的功能模塊，為建筑工程行業提供BIM解決方案。以框架梁或柱為例，講述如何創建混凝土梁族或柱族，將從基本術語和命令等方面介紹族設計的基本知識，為深入學習Revit的后續知識奠定基礎。步驟如下：

第一， Revit新建族樣板文件，建立不同的鋼筋形狀族以便后期載入到模型中，包括鋼筋的模型創建和族類型、族參數、族類別的基礎信息建立。

第二，Revit新建族樣板文件，建立不同的框架梁柱族以便于后期載入到模型中，包括框架梁、柱的模型創建和族類型、族參數、族類別的基礎信息建立。

第三，Revit新建建筑項目，把框架梁、柱族和鋼筋族分別載入模型項目，通過定義相應的族參數實現結構梁構件的建立。

通過以上3個步驟的學習，初步認識了Revit軟件，實現構件基本模型――梁、柱構件族的建立，并掌握Revit的參數化、信息化理念，體會建筑信息的關聯功能。

（二）實驗步驟及方法

1.受力鋼筋族創建

繪制鋼筋形狀，創建的過程需要用到“放樣”的命令，“放樣”是用于創建需要繪制或應用輪廓（形狀）并沿路徑拉伸此輪廓的族的一種建模方式。

創建受力鋼筋族過程，在族類型名稱建立之后，創建族類型對話框，如圖1。

在創建受力鋼筋族過程中，需要將添加的族參數與模型關聯。圖2和圖3、圖4和圖5表示族參數實現關聯的過程。

D5 鋼筋直徑d關聯結果在族類型對話框中實現族參數之間的關聯，如圖6。

得到關聯之后的鋼筋受力族，信息模型如圖7。該模型通過族參數之間的關聯，滿足鋼筋的施工構造，實現BIM技術參數化的優勢。

2.梁柱信息模型的創建

Revit創建梁柱信息模型的過程，實質是將系統族組合到項目樣板文件成為一個項目，梁柱信息模型創建過程如下：

（1）梁或柱族的導入，如圖8。

（2）鋼筋形狀族的導入，如圖9。

（3）梁信息模型建立，如圖10。

（4）柱信息模型建立，如圖11。

（三）實驗作業布置

課程實驗作業應與實驗上機操作相輔相成，使之成為課堂知識點的擴展。具體實施方法是通過給出實驗模型的信息，通過Revit軟件來實現模型的建立并完成實驗報告。

1. 實驗模型

鋼筋混凝土簡支梁，跨度為6 m，結構安全等級為Ⅱ級，混凝土強度等級C30及HRB400級鋼筋，截面尺寸為200×500 mm，縱向受力鋼筋為3根直徑18 mm的鋼筋，箍筋選用φ6@200，架立筋為2根14 mm鋼筋。某多層鋼筋混凝土框架房屋底層中柱的底層層高為3.3 m，基礎頂面標高為-0.3 m，結構安全等級為Ⅱ級，混凝土強度等級C30及HRB400級鋼筋，截面尺寸為300×300 mm，縱向受力鋼筋采用4根18 mm鋼筋，箍筋選用φ6@200。

2. 實驗報告撰寫要求

實驗報告包括實驗名稱、實驗目的、實驗原理、實驗過程、實驗心得等內容。

實驗報告要求書寫完整，體現出構件族建立的過程，配合相應的截圖和文字描述。

需提交的模型包括“鋼筋族”和“建筑模型”，鋼筋族的命名方式為“縱向受力鋼筋”，模型的命名方式為“梁模型”或者“柱模型”。

（四）考核方式

與以上實驗實施方案對應的是學生多元化評價體系的建立及執行。一是通過學生在上機實驗課中的表現來判斷，如是否認真參加每一次的上機操作，是否認真完成Revit軟件的操作，是否與教師上課形成良好的互動，將這些表現情況計入平時成績。二是根據學生提交的信息模型來進行判斷，如族參數的關聯函數、建筑模型受力鋼筋和箍筋的布置是否符合規范要求，模型的視覺樣式，實驗報告的撰寫情況等，將這些表現計入最終成績。

虛擬建筑模型在土木工程施工教學改革的實施，提高了學生的學習興趣和上機操作水平，拓展了學生的思維領域，達到了全面培養學生素質的目標，受到廣大學生的好評。同時也完善了優質課程的建設，充分發揮優質課程優勢，增強了土木工程施工課程特色，但仍然在很多方面存在不足，計劃下一步工作是實現建筑、結構和設備三個階段的實驗教學，使學生掌握建設項目三個階段的學習內容，應用BIM于建筑全生命周期，為學生進入工作崗位提供有力的技術支持。

參考文獻：

[1] 田江永.《建筑施工技術》課程教改的探討[J].時代教育：教育教學版，2008（6）：136-137.

[2] 孫楠，劉東，汪志君.土木工程專業多樣化實踐教學模式的構建與實踐[J].高等建筑教育，2009，18（3）：108.

[3]陳鵬，曹雨.“建筑施工技術”課程教改探究[J].中國建設教育，2015（6）：27-28.

[4] 韓慶祥.素質教育的本質：能力教育[J].高等教育研究，2000，21（4）：23-26.

[5] 卜延森.在《建筑施工》教學中實施任務引領學習[J].才智，2010（31）：245-246.

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關鍵詞：施工方案模擬；BIM；施工動畫；可視化；虛擬現實

建筑施工方案可視化模擬技術是一種仿真技術。通過這一技術，可以將施工方案以三維動態的方式直觀地展示出來，改變了原來平面的、靜止的施工方案表現手段。對于復雜的建筑工程施工來說，這一技術可以為施工方案的編制者、決策者提供更為便捷、高效的輔助。所謂三維可視化模擬技術，其本質就是通過計算機的運算和處理，建立三維物體造型并使該物體在三維空間運動。從最初的三維物體造型發展到目前的虛擬現實技術，在三維模擬的建立手段、計算方法以及三維真實效果等方面，技術發展日新月異。

1建筑施工方案可視化模擬現有技術及其不足

建筑施工方案可視化模擬技術的發展在我國已有10多年，從最初的FLASH二維平面動畫模擬技術（圖1）逐步發展到以3DSMAX為代表的三維動畫模擬技術。隨著技術的發展以及建筑工程復雜程度的提高，二維施工動畫很難滿足實際需求，目前更多的是用在PPT演示文稿中，針對一些簡單的工藝進行描述。而三維施工方案模擬技術在建筑施工領域的應用日益廣泛，在施工企業的競標以及施工管理等方面都發揮了重要作用，上海中心大廈工程就專門制作了施工方案三維動畫（圖2）。這期間，PKPM等國內軟件公司開發了針對建筑工程施工現場的專門動畫制作軟件（圖3），簡化了軟件入手難度，但其效果與3DSMAX等專業動畫制作軟件仍有差距。圖1FLASH制作的二維滑模圖2上海中心大廈施工方案三維施工動畫演示動畫演示近年來，BIM技術在建筑業掀起了一場巨大變革。BIM以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達。BIM可以進行3D可視化施工模擬，如果整合施工進度后，就可以實現4D施工模擬（圖4）；再進一步，在整合成本信息后，可以實現5D施工模擬。BIM軟件不少具有動畫模擬的功能，如常用的Navisworks等[1-2]。BIM可視化施工模擬，即虛擬建造的優點在于其基礎模型的精度與實物的吻合度提高了，這樣模擬的真實度就可以得到保證。根據建筑的不同實施階段，其BIM模型的深度可分為LOD100（方案設計階段）、LOD200（初步設計階段）、LOD300（施工設計階段）、LOD400（施工深化階段）以及LOD500（竣工運維階段）。在這方面，以前利用3DSMAX建立的模型精度與之相比，差距就比較大了。因此，當需要表達一些細部的施工工藝時，采用BIM模型更為精準可靠。但目前采用Navisworks等BIM軟件實施的施工方案可視化模擬也存在明顯的不足，即渲染效果無法與3DSMAX等軟件媲美，BIM動畫呈現的效果大多畫面灰暗、場景真實感差，這些都影響了動畫模擬的可視化效果。

2基于BIM的建筑施工方案可視化演示優化探索

針對目前存在的各種三維可視化施工方案模擬技術的優缺點，我們嘗試基于BIM模型進行優化，并采用3DSMAX等軟件進行施工動畫制作。通過探索和實踐，成功實現了BIM施工動畫的優化。整個施工方案三維可視化模擬的基礎模型采用BIM軟件建立，如建筑、結構、機電模型采用AutodeskRevit系列軟件建立，鋼結構模型可以采用更為專業的鋼結構三維深化設計軟件Tekla建立，造型復雜的幕墻則可以借助Rhino犀牛軟件建模。充分利用不同BIM軟件的特性和優點，可以更為便捷、準確地完成建模工作。同時，建立專門的族（family）模型，形成族庫，便于今后快速建模。塔吊、施工電梯、泵車等施工設施也應建立相應的族模型。族模型的建立應盡量采用參數化方式，以提高效率，比如我們采用參數化手段建立的超高層建筑鋼結構常用的FAVCO系列大型動臂式塔吊模型（圖5），可以通過簡單地修改相應參數，系統自動生成M440D、M900D、M1280D等系列塔吊三維模型。圖5塔吊三維參數化BIM模型各專業的BIM模型在Navisworks平臺上進行碰撞檢查，確保專業間的矛盾消除后，形成最終的可供可視化動畫制作用的模型。這個BIM模型中還整合了施工現場的大臨設施、施工機械設備等精確BIM模型。整個施工方案模擬演示的模型文件均基于BIM技術建立，確保了模型的準確度，有效提高了可視化動畫模擬的實際價值。然后將BIM模型導入到3DSMAX軟件中，對模型進行必要的處理，附以各類材質，并在3DSMAX中進一步建立真實的城市環境等素材，提高動畫場景的真實感。模擬動畫的細節程度取決于BIM模型的精細等級，當采用LOD400級別的BIM模型時，結合3DSMAX技術，可以有效提高施工方案可視化模擬的真實性，虛擬現實效果明顯提升。

3案例上海中心大廈主體建筑結構高

580m，總高度632m，與高420.5m的金茂大廈和高492m的上海環球金融中心在頂部呈現弧線上升，勾勒出上海摩天大樓優美的天際線。建筑頂部高546～632m處為造型及功能復雜的塔冠范圍，其外觀延續了主塔樓旋轉收縮上升的建筑形態，共有4個建筑功能分區：塔樓觀光層、機電設備層、阻尼器觀光層、鰭狀鋼桁架幕墻系統。結構上由核心筒八角框架結構、119～121層轉換結構、外幕墻鰭狀桁架支撐結構等組成。整個塔冠集中了觀光電梯、風力發電機、阻尼器、冷卻塔、水箱、擦窗機和衛星天線等大型設備和設施，涉及鋼結構、幕墻、機電、土建、二結構、裝飾等幾乎所有專業。結構組成形式多樣，空間關系異常復雜，深化設計和相關專業施工精度匹配難度大；專業系統集中、界面交錯，施工流程和工藝順序相互制約，施工組織管理難度大。為確保將塔冠打造成精品工程，承包商制訂了詳盡的塔冠施工方案，并借助虛擬可視化技術對施工方案進行模擬演示，以便直觀地向業主、監理、設計等各方進行方案匯報，同時在施工技術和安全交底時，可以更加清晰地進行交底。虛擬可視化施工模擬可以借助Navisworks等BIM軟件進行，但受其渲染等功能制約，可視化效果并不理想。為此，我們嘗試并成功地將BIM與3DSMAX動畫技術相結合，獲得了比較滿意的效果。3.1總體施工流程模擬演示通過對塔冠系統工程的一體化研究分析，將工程實施分為6大階段：塔冠施工準備階段、八角框架施工、119～121層結構轉換層施工、鰭狀桁架系統施工、幕墻板塊安裝以及M900D塔吊拆除階段。其間，在119～128層樓面結構完成后，穿行二結構、機電管線安裝等施工，最后進行裝飾施工。通過完整施工流程的三維可視化演示，可以清晰地展示整個塔冠的施工順序[3-5]。3.2細部流程及工藝演示總體施工流程動畫只是從宏觀角度進行了三維展示，為進一步模擬和演示實際施工方案，針對具體施工方案，進行了深入詳細的動畫模擬。3.2.1塔冠施工準備階段施工順序及工藝這部分動畫詳細真實地展示了塔冠施工準備工作。通過對跳爬式液壓鋼平臺外掛腳手架、施工電梯、塔吊等關鍵設備的拆除與爬升、永久電梯機組穿插吊裝等工序進行細致地三維演示，使原本復雜的施工準備工作得以直觀、簡化地展現（圖6）。3.2.2八角框架施工流程及工藝通過對位于125～130層的八角鋼框架結構的吊裝分段、吊裝順序、樓面混凝土澆筑、冷卻塔和水箱安裝等進行詳細模擬，為該區域鋼結構、土建及機電安裝施工提供了可視化指導。尤其是針對設置在該區域的電渦流阻尼器的安裝，做了詳盡的施工模擬：中央5#筒頂部預留空間吊入阻尼器的電渦流系統，在126層搭設擱置鋼平臺，吊入阻尼器的質量箱體部件進行裝配，封閉頂部桁架，安裝和調試阻尼器吊索，完成阻尼器安裝工程（圖7）。圖6塔冠施工準備——液壓工藝模擬3.2.3119～121層結構轉換層施工流程及工藝該區域結構施工需要綜合考慮M1280D塔吊的拆除及新裝M900D塔吊的穿插安裝等重大技術問題。通過詳細的動畫模擬，形象地展現了塔吊置換與結構施工之間的關系（圖8）。3.2.4鰭狀桁架系統施工流程及工藝通過對25榀鰭狀桁架吊裝分段、吊裝流程以及安全操作設施的模擬，解決了600m超高空凌空施工的安全問題。同時整合模擬了風力發電機、擦窗機軌道等安裝工況（圖9）。圖8塔吊置換工藝模擬圖9鰭狀桁架吊裝模擬3.2.5幕墻板塊施工流程及工藝在118～121層安裝卸料平臺，塔冠幕墻板塊存放在樓層內。利用117層軌道吊安裝116層下口單元板塊。在121層設置伸臂吊機，吊裝116層上口至120層的單元板塊。利用M900D塔吊吊裝121層至塔冠頂部的幕墻板塊，頂部南側部分板塊后裝（圖10）。3.2.6M900D塔吊拆除流程及工藝超高層頂部大型施工塔吊的拆除一直是施工技術上的難題和重點，本工程需要在632m高空拆除M900D重型動臂塔吊。以往的塔吊拆除方案編制時基本采用AutoCAD軟件輔助，拆塔設備與被拆塔吊、永久結構等之間的相互關系很難理清，也很難在方案中表達清楚，對方案的評審也帶來了很大的難度。在本工程中，我們結合精確的三維模型，通過動畫方式對塔吊拆除的每一個工況進行了模擬，為方案制訂及實施交底提供了高效的技術支撐（圖11）?！?/p>

4結語

在BIM模型的基礎上，通過三維可視化施工方案模擬，可以直觀地闡述包括施工部署、施工流程、施工工藝等在內的完整施工方案，為施工方案的選擇和優化、施工方案的評審和交底等提供一種全新的仿真手段[6-8]。虛擬現實（VR）技術是仿真技術的一個重要方向，是仿真技術與計算機圖形學、人機接口技術、多媒體技術、傳感技術、網絡技術等多種技術的集合。筆者認為，目前的BIM施工模擬或者漫游技術還不能稱之為真正意義上的虛擬現實，但目前的探索卻是為實現真正的虛擬現實技術的基石。

作者:孫婷 單位:上海建工集團工程研究總院

參考文獻

[1]葉青,黃炎磊.芻議三維動畫技術在建筑中的應用[J].長春師范學院學報(自然科學版),2012(12):44-45.

[2]周浩華.淺談三維動畫在建筑行業中的應用[J].湖北科技學院學報,2014(6):16-17.

[3]張利,石毅,張希黔.虛擬施工技術應用實踐和研究開發展望[J].工業建筑,2003(11):49-51.

[4]劉獻偉,高洪剛,王續勝.施工領域BIM應用價值和實施思路[J].施工技術,2012(11):84-86.

[5]柳娟花,李艷妮.基于BIM的虛擬施工技術應用探究[J].計算機工程應用技術,2011(10X):7266-7268.

[6]陳緒義.港口碼頭施工模擬BIM技術應用探討[J].工程技術(全文版),2016(12):103.

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關鍵詞：建筑工程；施工；虛擬仿真技術；應用發展

Abstract: with the rapid development of social economy, the virtual simulation technology in architectural engineering in the construction of use, can prompt found construction, the deficiencies in the improvement of construction quality at the same time, still can fundamentally save the cost of construction project investment for the future of input use lay the foundation. In this, this article in view of the construction of the application of the virtual simulation technology development, do the following discusses.

Keywords: building engineering; The construction; Virtual simulation technology; Application development

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：

在21實際科學技術迅速發展的時代，計算機技術的普及，在推動社會發展的同時，還極大的改變了人們的日常生活。計算機智能系統在建筑工程施工中的運用，能夠有效的規范工程施工技術，提高工程的管理水平，為建筑工程的施工質量提供有效的保障。在當前我國建筑工程施工領域中，常用的軟件系統主要包括專家系統、 智能管理系統、 辦公自動化系統等幾個方面，這些計算機技術的應用，在原有的基礎上彌補了傳統施工方法及理論上的不足，避免了工程施工中不必要的麻煩。在此，本文從虛擬仿真技術、虛擬仿真系統在建筑施工中的應用以及虛擬仿真技術在工程施工中的研究和應用展望等三個方面出發，針對虛擬仿真技術在工程施工中存在的問題及完善途徑，做以下簡要分析：

一．虛擬仿真技術

在當前工程施工建設中，虛擬仿真技術是指通過計算機圖形技術、計算機仿真技術、傳感器技術、顯示技術等多種學科的優勢，為人機 對話提供了更直接和更真實的三維界面，并能在多維信息空間上創建一個虛擬信息環境，使用戶身臨其境。在虛擬技術使用的過程中，除了能夠對制定技術進行虛擬模仿外，還能通過真實逼真的環境，為技術的實提供相應的環境支持，在當前社會發展的過程中，虛擬仿真技術在多個領域中得到了飛速發展。而虛擬仿真技術在建筑工程施工中的運用，其核心在于通過同虛擬仿真技術，真實的再現工程施工中的各個環節，確保施工程序的規范化、科學化，在保障施工質量的同時，還能發現施工過程中存在的問題，以便在實際施工中能夠將其造成的損失降到最低。由此可見，虛擬仿真技術在建筑工程施工中有著極其重要的作用。

二．虛擬仿真系統在建筑施工中的應用

在當前人們的日常生活中，虛擬仿真技術作為一門新興的學科，已經廣泛應用到各個行業中，而虛擬建造在形成使用的過程中，至今仍沒有形成統一完善的體系，其中既包括技術原有，也在一定程度上存在著較大的資金投入。在當前我國虛擬建造理論形成的過程中，主要體現在以下幾個方面：首先，通過對建筑理論的研究，將建筑理論融入到虛擬建造中，為其下一步的施工環節奠定基礎。其次，在虛擬仿真技術在建筑施工領域的運用，能夠憑借自身的可視化仿真優勢，將施工過程中的整體施工體系，清晰的反映出來，以便在實際施工中能夠及時的彌補施工過程中存在的不足，確保施工活動的順利進行，在節省大量施工成本的同時，還能為其下一步的發展奠定基礎。最后，虛擬仿真技術在建筑行業中的應用，其核心在于計算機軟件研制與系統開發。

三．虛擬仿真技術在工程施工中的研究和展望

隨著社會經濟的迅速發展，建筑行業也在原有的基礎上取得了進步，而虛擬仿真技術在建筑工程施工領域中的運用，不是一朝一夕就能形成的，而是需要長時間的積累與發展。且在其具體實施的過程中，其核心取決于計算機硬件和仿真軟件本身的發展。在當前虛擬仿真技術實施的過程中，其存在的問題主要表現在以下幾個方面：

首先，在虛擬仿真系統開發實施的過程中，對計算機的硬件平臺提出了較高的要求，且在研究開發的同時，需要在專業的工作站及實驗室中進行。由此不難看出，企業在進行虛擬系統研究開發的過程中，需要投入大量的資金建造實驗室，同時還要購買國外先進的設備與軟件，這些，都在一定程度上限制了虛擬仿真技術的應用。

其次，虛擬仿真技術在建造工程施工運用的過程中，需要借助國外進口的軟件平臺。然而在其實際實施的過程中，結合著我國當前社會的發展現狀，在施工企業虛擬仿真系統的集中型軟件幾乎不存在，再加上建造工程本身施工周期長、規模大、施工程序多等影響因素，對項目開發的成本及技術都提出了較高的要求，而這些，都是當前從事虛擬仿真技術研究人員應解決的。

最后，在虛擬仿真技術研究開發的過程中，人才作為其研究的主體，不僅關系著虛擬仿真技術的研制開發，還在一定程度上關系著建造企業的生產發展。由此就需要建造企業在實施虛擬仿真技術的過程中，其核心基礎自愛與培養自己的開發骨干，確保在軟硬設施具備的前提下，能夠全方面的開展虛擬仿真技術的研究。

面對當前社會經濟的發展形式，虛擬仿真技術在建造工程施工中的運用，已經成為社會發展的必然形式，同時也是科技發展的必然結果。在我國一些大型施工企業，其工程技術人員具備高水平的軟件研發能力，且在研究的過程中，加上計算機的輔助，能夠結合著建造工程的實際狀況，將虛擬仿真技術運用進去，真實的再現建筑施工中的每一個施工環節，通過逼真的環境渲染，能夠使施工管理人員第一時間發現施工活動中存在的問題，并及時的采取措施進行避免，在減少建筑工程成本投入的同時，還能保障工程的施工質量，為其今后的投入使用奠定基礎。

仿真技術的應用使仿真軟件取得了飛速發展，新的并行計算方法、 新的仿真平臺和編程技術使其具有更好的可擴展性。實行校企 （研） 聯合是加快建筑業科技進步， 推進施工現代化的一個重要捷徑。建筑企業采用與專門科研院所合作的方式， 充分利用高等院校的科研實力和人才優勢， 建立起長期的合作伙伴關系， 積極開發和應用虛擬仿真系統。

總結：

綜上所述，隨著社會經濟的迅速發展，虛擬仿真技術在建筑工程施工中的運用，能夠及時的發現施工過程中存在的問題，通過相應的措施將其避免；同時能夠在原有的基礎上規范施工程序，完善工程的施工管理，在確保工程施工質量的同時，還能在原有的基礎上促進我國建筑行業的發展，為我國社會的發展做出杰出的貢獻。

參考文獻：

[1]禹祿君.探究虛擬仿真技術應用的新模式[J].長沙通信職業技術學院學報，2008，(04) .

[2]吳青萍，張慧敏.建筑工程施工中虛擬仿真技術探索與實踐[J].常州信息職業技術學院學報，2009，(06) .