虛擬仿真施工技術(shù)精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。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(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇虛擬仿真施工技術(shù)范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

關(guān)鍵詞：虛擬施工 虛擬現(xiàn)實 建筑施工

中圖分類號：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)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(guān)鍵問題，期望提升建筑業(yè)的生產(chǎn)力水平并且以制造業(yè)的生產(chǎn)管理經(jīng)驗為參考，引入了虛擬模型技術(shù)機(jī)理即“虛擬施工技術(shù)”，將此技術(shù)應(yīng)用于建筑施工項目管理當(dāng)中。

1 虛擬施工的概念

虛擬施工（Virtual Construction，簡稱VC），是通過計算機(jī)建模、分析，虛擬現(xiàn)實計算機(jī)仿真技術(shù)將實際施工過程在計算機(jī)上模擬出來。此技術(shù)在制造業(yè)當(dāng)中應(yīng)用較多，在建筑施工當(dāng)中應(yīng)用較少。通過虛擬施工技術(shù)，業(yè)主單位、設(shè)計單位和施工方在策劃、投資、設(shè)計和施工之前都能夠清楚的看到施工的過程和結(jié)果。沉浸虛擬現(xiàn)實（Immersive）和桌面虛擬現(xiàn)實（Desktop）是虛擬現(xiàn)實的兩種形式，但在建筑業(yè)當(dāng)中應(yīng)用較多的是桌面虛擬現(xiàn)實（Desktop）。國外在建筑施工中應(yīng)用的是開發(fā)漫游系統(tǒng)（Walkthrough）主要包括場地的外形和設(shè)計，施工過程的計劃和管理施工方案的預(yù)算等等。虛擬施工技術(shù)可以進(jìn)行干涉分析、可靠性檢驗、內(nèi)力計算、工序的確定等不僅表現(xiàn)為一種技術(shù)手段而且提供一種全新的管理模式使得施工的質(zhì)量、成本、工期都得到最優(yōu)化，另外還保證施工環(huán)保安全。

2 虛擬施工的技術(shù)支撐體系

虛擬施工技術(shù)涉及到了很多領(lǐng)域，主要包括以下技術(shù)：

（1）計算機(jī)仿真技術(shù)

計算機(jī)仿真技術(shù)在施工技術(shù)與管理、內(nèi)力計算、結(jié)構(gòu)計算等土木工程領(lǐng)域當(dāng)中。虛擬施工的核心是計算機(jī)仿真技術(shù)，它通過建模分析能夠從理論上保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全。

（2）建模與優(yōu)化技術(shù)以及相關(guān)的軟硬件技術(shù)

從建筑工程的規(guī)劃、設(shè)計、施工、管理等方面，應(yīng)用優(yōu)化原理，使得建筑項目質(zhì)量高、工期短、造價低，實現(xiàn)企業(yè)的利益最大化。

（3）虛擬現(xiàn)實技術(shù)

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

3 虛擬施工作用

虛擬施工技術(shù)實施的指導(dǎo)思想以及作用的集中體現(xiàn)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(jié)構(gòu)物的穩(wěn)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(jié)構(gòu)物的抵抗能力。虛擬施工的主要作用歸根到底是優(yōu)化建筑項目設(shè)計、施工過程以及施工管理活動等。

3.1 優(yōu)化建筑項目設(shè)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(shè)計方案。由多個設(shè)計方參與完成的建筑項目設(shè)計即建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、建筑設(shè)備設(shè)計等，在施工過程中成為聚在一起的建筑構(gòu)件，由于由多方設(shè)計所以經(jīng)常發(fā)生沖突比如建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)備之間的沖突等。這直接導(dǎo)致返工不僅增加成本而且延誤工期。另外，好多項目從設(shè)計角度可行，但實際施工當(dāng)中不可實施，導(dǎo)致設(shè)計失敗，必須變更設(shè)計，同樣會增加成本和延誤工期。以上問題的原因就是設(shè)計方、施工方在設(shè)計階段缺少溝通和協(xié)作，缺少一個檢測平臺。針對這些問題應(yīng)用虛擬施工技術(shù)可以得到解決，采用虛擬施工技術(shù)優(yōu)化設(shè)計，建立相關(guān)3D模型提供了一個有效的平臺，包括建筑、結(jié)構(gòu)及建筑設(shè)備等用于設(shè)計沖突、可施工性的檢測，及多方溝通。

3.2 優(yōu)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(dǎo)。當(dāng)前，主要由項目經(jīng)理及項目組憑借施工經(jīng)驗來編制施工方案。但是由于工程的復(fù)雜性和項目經(jīng)理經(jīng)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(zhì)疑。施工方案必須保證項目實施的可行性、低成本，高質(zhì)量、短工期同時環(huán)保安全也很重要。在虛擬施工技術(shù)出現(xiàn)之前，這一問題幾乎找不到有效的解決方案。虛擬施工技術(shù)可以實現(xiàn)多方案比選，對不同方案進(jìn)行檢測，選擇一種最優(yōu)的施工方案?；谏鲜鼋⒌?D模型，采用虛擬施工技術(shù)可模擬和分析相關(guān)施工方案。建筑業(yè)在施工當(dāng)中的返工率越來越高，將虛擬施工技術(shù)應(yīng)用于建筑業(yè)施工過程中，通過虛擬現(xiàn)實和計算機(jī)仿真以實現(xiàn)對施工過程的事前控制和動態(tài)管理達(dá)到施工方案優(yōu)化和降低成本的目的。

3.3 優(yōu)化施工管理活動

管理成本占據(jù)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(shù)，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(shù)在建筑業(yè)的應(yīng)用實踐

在國外對于虛擬施工技術(shù)一系列相關(guān)的研究和試驗正在進(jìn)行。Clasgow Strathclyde大學(xué)土木工程系和信息科學(xué)系聯(lián)合研究一種能夠協(xié)同施工的可視計劃。它包括一個可以對全程進(jìn)行監(jiān)視并且可以交互的進(jìn)行的非沉浸虛擬現(xiàn)實接口。針對幾種不同的施工順序和現(xiàn)場組織它允許用戶以交互協(xié)同方式進(jìn)行調(diào)查研究，同時優(yōu)化施工過程。一個3D粗樣軟件包和一種Pangea系統(tǒng)由Bartlestt建筑學(xué)校和University College London計算機(jī)科學(xué)系的研究人員共同開發(fā)研究，是測試城市設(shè)計和建筑設(shè)計的早期原型。Dundee大學(xué)正在進(jìn)行Naives項目，能夠?qū)⒁粋€構(gòu)件元素在任何方向的撓度或內(nèi)力可視化。建筑設(shè)計虛擬環(huán)境系統(tǒng)在英國IES公司推出了。在1995年日本清水建設(shè)公司采用虛擬系統(tǒng)使施工生產(chǎn)情報例如在計算機(jī)屏幕上顯示施工組織計劃。

從國內(nèi)看應(yīng)用虛擬施工技術(shù)的工程實例不是很多。有一個業(yè)內(nèi)人士都知道的例子那就是上海正大商業(yè)廣場。上海正大商業(yè)廣場屬于鋼結(jié)構(gòu)施工。它結(jié)構(gòu)龐大，有著類型復(fù)雜的構(gòu)件而且數(shù)量非常多，還有一點就是個吊裝空間以及運(yùn)輸通道都不寬，所以施工難度比較大。為了保證優(yōu)質(zhì)、安全和高效地完成該工程的鋼結(jié)構(gòu)安裝，大膽采用了虛擬施工技術(shù)，而且非常成功。虛擬施工技術(shù)分三個階段進(jìn)行：

（1）優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)施工方案。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實和結(jié)構(gòu)仿真成功實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)圖由二維向三維跨越。在鋼結(jié)構(gòu)施工之前，在計算機(jī)上模擬構(gòu)件裝配、吊裝，將施工過程可能出現(xiàn)的各種問題充分暴露出來，并經(jīng)過優(yōu)化得以解決。（2）模擬分析鋼構(gòu)件內(nèi)力焊接變形以及桅桿起重機(jī)。為了保障吊裝的安全，利用虛擬施工技術(shù)模擬吊裝過程，并分析相關(guān)構(gòu)件的內(nèi)力。另外對焊接時的應(yīng)力場和應(yīng)變場以及溫度場進(jìn)行模擬，保證焊接的質(zhì)量。（3）模擬建筑場地和周圍的環(huán)境。就是在計算機(jī)模擬當(dāng)建筑物建成后周圍會出現(xiàn)怎樣情景。這項技術(shù)的成功應(yīng)用，能夠清楚的了解到建筑物對周圍環(huán)境的影響，為此我們提前做好防護(hù)措施。

參考文獻(xiàn)

篇(2)

關(guān)鍵詞：虛擬仿真實驗；實驗教學(xué)；土木工程；實驗室建設(shè)；

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(xué)中心副主任，主要研究方向為實驗教學(xué)及實驗技術(shù)

1土木工程專業(yè)的實驗教學(xué)特點

土木工程專業(yè)的實驗與實踐教學(xué)具有行業(yè)的特殊性。

(1)空間體量巨大。土木工程的服務(wù)對象是建筑物、橋梁、隧道，一般體量巨大?，F(xiàn)在世界最高的建筑物高度超過800m，橋梁的最大跨度達(dá)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(jìn)行這些結(jié)構(gòu)或構(gòu)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(gòu)件及加載設(shè)備體量大、實驗環(huán)境惡劣、實驗費用高的問題，限制了學(xué)生的參與。

(2)施工周期長。土木工程的建設(shè)周期一般比較長，世界最高建筑物———迪拜塔的建設(shè)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(xué)生的認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)無法得到工程建設(shè)全過程的體驗。

(3)工程參與方多。土木工程存在不同的建設(shè)參與方(建設(shè)方、設(shè)計方、施工方、監(jiān)理方等)，在學(xué)生認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)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(jīng)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(xué)生在實驗過程中的安全問題十分突出。同時，由于施工現(xiàn)場工序復(fù)雜、人員眾多，而很多學(xué)生又缺乏施工經(jīng)驗和對危險源的判別能力，這使得很多施工單位在安排學(xué)生的認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)時存在顧慮。

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

為解決土木工程傳統(tǒng)理論教學(xué)與學(xué)生工程化培養(yǎng)之間的矛盾，拓展實驗及實踐教學(xué)的深度和廣度，提高實驗教學(xué)的實效，實現(xiàn)理論教學(xué)與實踐教學(xué)的緊密結(jié)合，特別是進(jìn)行災(zāi)害環(huán)境對土木工程影響的分析、解決重大工程的防災(zāi)問題，盡可能減少實驗成本和潛在危害，東南大學(xué)在課堂理論教學(xué)、原有實體實驗、認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上，利用專業(yè)的仿真軟件，采用多媒體技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信平臺，構(gòu)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(xué)平臺，作為實體實驗及實踐教學(xué)的有益補(bǔ)充和創(chuàng)新［1－5］。

2實驗教學(xué)資源建設(shè)

早在2005年“工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”與2006年“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計”國家精品課程建設(shè)期間，東南大學(xué)就開始組建土木工程計算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗室，此后結(jié)合“土木工程施工”、“工程合同管理”、“結(jié)構(gòu)力學(xué)”及“工程結(jié)構(gòu)抗震與防災(zāi)”幾門國家精品課程和其他相關(guān)課程的建設(shè)，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(xué)示范中心，成立了東南大學(xué)土木工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心。

中心面向土木工程、建筑學(xué)、交通工程及其他相關(guān)專業(yè)，形成了“三層次、四模塊、五結(jié)合”的教學(xué)體系。

(1)三層次：按照人才培養(yǎng)需求與教學(xué)規(guī)律，將實驗教學(xué)內(nèi)容劃分為基礎(chǔ)訓(xùn)練、提高訓(xùn)練和創(chuàng)新訓(xùn)練；

(2)四模塊：按專業(yè)知識體系與工程實踐規(guī)律，搭建土木工程設(shè)計、施工、管理、創(chuàng)新實踐4個虛擬仿真實驗平臺；

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

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

2.1土木工程結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計虛擬仿真模塊

模塊主要包括：(1)基本構(gòu)件虛擬仿真、樓蓋設(shè)計虛擬仿真及單層工業(yè)廠房設(shè)計虛擬仿真等基礎(chǔ)訓(xùn)練層次的虛擬仿真實驗項目；(2)建筑結(jié)構(gòu)抗震虛擬仿真、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計虛擬仿真、大跨空間結(jié)構(gòu)設(shè)計虛擬仿真及橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計虛擬仿真等提高訓(xùn)練層次的虛擬仿真實驗項目；(3)復(fù)雜結(jié)構(gòu)虛擬仿真、基于MTS混合實驗、大跨橋梁抗風(fēng)虛擬仿真、結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗火虛擬仿真等創(chuàng)新訓(xùn)練層次的虛擬仿真實驗項目，是“工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”、“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計”與“工程結(jié)構(gòu)抗震與防災(zāi)”這3門國家級精品資源共享課的重要建設(shè)內(nèi)容。

結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計虛擬仿真實驗項目充分體現(xiàn)了CDIO(conceive-design-implement-operate)的工程教育理念［6－7］，是從工程的構(gòu)思到概念設(shè)計，再進(jìn)行仿真分析，根據(jù)仿真分析結(jié)果對概念設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，最后按優(yōu)化后結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工圖設(shè)計的全過程虛擬仿真實驗，實現(xiàn)虛實結(jié)合的實踐教學(xué)。

以特色實驗項目“基于MTS系統(tǒng)混合模擬實驗平臺”為例，傳統(tǒng)的建筑物抗震防災(zāi)實驗大多數(shù)是對整個結(jié)構(gòu)進(jìn)行的，由于整體實驗成本較高且實驗項目較多，導(dǎo)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(shè)備的有效利用，將結(jié)構(gòu)的大部分替換為數(shù)值子結(jié)構(gòu)并采用計算機(jī)進(jìn)行仿真，而只有小部分結(jié)構(gòu)在實驗室進(jìn)行足尺實驗(見圖1)。仿真實驗具有參數(shù)可調(diào)、實驗方案可擴(kuò)展、不存在硬件損耗的特點，能夠加深學(xué)生對實驗的理解；實體實驗具有真實可靠、直觀性強(qiáng)的特點，能夠提高學(xué)生的動手能力和觀察能力。采用計算機(jī)仿真實驗與實體實驗相結(jié)合的手段，可以有效提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識的能力。同時，實時混合實驗作為目前最先進(jìn)的抗震防災(zāi)實驗手段之一，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提高學(xué)術(shù)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(shù)虛擬仿真、復(fù)雜工程施工技術(shù)虛擬仿真及關(guān)鍵施工技術(shù)仿真分析3部分?；臼┕ぜ夹g(shù)虛擬仿真主要包括土方、樁基礎(chǔ)、模板、鋼筋工程等施工過程的虛擬仿真，是模塊的基礎(chǔ)訓(xùn)練部分；復(fù)雜工程施工技術(shù)虛擬仿真主要是針對超高層建筑結(jié)構(gòu)、大跨空間結(jié)構(gòu)、大跨橋梁結(jié)構(gòu)等典型工程施工全過程的虛擬仿真，向?qū)W生介紹最新的施工技術(shù)和復(fù)雜工程的施工組織，它是模塊的提高訓(xùn)練部分；關(guān)鍵施工技術(shù)仿真分析部分主要針對全新的施工技術(shù)，通過對施工過程中關(guān)鍵部分的仿真分析，確保施工的順利和安全，它是模塊的創(chuàng)新訓(xùn)練部分。

以典型實驗項目“大跨橋梁結(jié)構(gòu)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(tuán)和柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司合作完成。對該工程的施工全過程進(jìn)行了虛擬仿真，包含樁基礎(chǔ)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(tǒng)(見圖2)。通過該項目的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解大跨斜拉橋施工的主要步驟、施工工藝、技術(shù)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(tǒng)的信息技術(shù)類課程教學(xué)模式比較注重信息系統(tǒng)管理知識的介紹和基礎(chǔ)軟件操作，但是存在信息技術(shù)類知識體系在不同部分之間的割裂問題，使學(xué)生難以形成結(jié)構(gòu)化、模塊化的專業(yè)信息技術(shù)能力和素質(zhì)。土木工程管理虛擬仿真實驗平臺對傳統(tǒng)課程設(shè)置模式進(jìn)行了改革，根據(jù)多學(xué)科對信息技術(shù)的應(yīng)用需求，注重學(xué)生專業(yè)核心能力的培養(yǎng)，形成信息技術(shù)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(jù)給定的工程項目設(shè)計(包括建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等)方案、相應(yīng)的城市規(guī)劃條件以及有關(guān)的地理環(huán)境數(shù)據(jù)，從施工單位、設(shè)計單位或咨詢單位的角度進(jìn)行項目建筑設(shè)計方案的多維可視化仿真(見圖3)，并利用BIM模型進(jìn)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(chuàng)新實踐虛擬仿真模塊

本模塊主要分為基于創(chuàng)新訓(xùn)練計劃的虛擬仿真和基于學(xué)生參加科技競賽的虛擬仿真兩部分，以滿足學(xué)生課外研學(xué)課程的需要，在實驗項目的設(shè)計上充分體現(xiàn)CDIO的工程教育理念。學(xué)生根據(jù)項目的要求，利用已學(xué)的專業(yè)知識，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行概念設(shè)計，然后運(yùn)用仿真分析軟件進(jìn)行模型計算分析，根據(jù)仿真分析結(jié)果對模型設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，完成實體模型的制作，將制作好的模型進(jìn)行加載或讓其完成特定功能。通過本模塊實驗項目的訓(xùn)練，可以加深學(xué)生對各類結(jié)構(gòu)體系、設(shè)計分析的理解和認(rèn)識，使學(xué)生在知識運(yùn)用能力、創(chuàng)新能力、動手能力、團(tuán)隊協(xié)作精神等方面得到全面提升［8－9］。

以典型實驗項目“創(chuàng)新結(jié)構(gòu)體系虛擬仿真實驗”為例(見圖4)，要求學(xué)生設(shè)計并制作創(chuàng)新結(jié)構(gòu)模型，以反映學(xué)生的力學(xué)概念、結(jié)構(gòu)概念和創(chuàng)新思維。實驗項目鼓勵節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新思路，旨在通過指導(dǎo)學(xué)生對結(jié)構(gòu)概念設(shè)計、基本構(gòu)件受力狀態(tài)、空間結(jié)構(gòu)體系及特點、典型工程案例分析等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生勤于觀察與思考，并動手制作結(jié)構(gòu)模型的能力，使學(xué)生能夠從結(jié)構(gòu)整體上把握建筑物的結(jié)構(gòu)體系及受力特點，并通過學(xué)習(xí)報告、制作模型及加載體驗的方式提高學(xué)生的動手實踐能力和創(chuàng)新意識。

3教學(xué)特色

3.1依托優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)虛擬仿真實驗平臺

土木工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心長期堅持實體實驗項目建設(shè)和虛擬仿真項目建設(shè)相結(jié)合，通過國家級教學(xué)團(tuán)隊的規(guī)劃，完善了實驗教學(xué)體系，并將學(xué)生實驗訓(xùn)練的學(xué)時數(shù)比例由總學(xué)時的19%增加到25%。中心依托國家級土木工程實驗教學(xué)示范中心，與理論教學(xué)緊密結(jié)合，進(jìn)行虛實結(jié)合的實驗教學(xué)資源建設(shè)，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(shè)，提升了課程建設(shè)和專業(yè)建設(shè)的水平。2013年，土木工程專業(yè)以優(yōu)秀成績第4次通過住建部高等教育土木工程專業(yè)評估委員會的評估，在2012年的全國學(xué)科評估中，東南大學(xué)土木工程學(xué)科名列全國第三。

3.2來源于科研項目，面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)

中心依托“國家預(yù)應(yīng)力工程技術(shù)中心”、“混凝土與預(yù)應(yīng)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(zhuǎn)化為虛擬仿真實驗項目。通過把科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)內(nèi)容，把科研方法融入實驗教學(xué)活動，向?qū)W生傳授科研理念、科研文化、科研價值，使學(xué)生了解科技最新發(fā)展和學(xué)術(shù)前沿動態(tài)，激發(fā)科研興趣，啟發(fā)科研思維，培養(yǎng)科研道德，提升學(xué)生科學(xué)研究和科技創(chuàng)新能力。

3.3來源于工程實踐，面向工程實踐能力培養(yǎng)

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(biāo)的“實戰(zhàn)型”項目。通過真實項目的演練，指導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和實踐能力，為社會輸送合格的“來之能戰(zhàn)”的畢業(yè)生。

已將典型重大工程轉(zhuǎn)化為實驗項目的實例有：

(1)山東博物館屋蓋薄壁箱型結(jié)構(gòu)虛擬仿真；

(2)廣州南站大跨空間結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力虛擬仿真；

(3)廣州白云機(jī)場復(fù)雜鑄鋼節(jié)點虛擬仿真；

(4)潤揚(yáng)長江大橋大跨橋梁抗風(fēng)虛擬仿真；

(5)深圳大運(yùn)會體育館鋼結(jié)構(gòu)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(zāi)減災(zāi)，開展災(zāi)害虛擬仿真

現(xiàn)代土木工程的最大威脅來自于各種自然災(zāi)害和人為災(zāi)害———地震、臺風(fēng)、海嘯、火災(zāi)、爆炸、泥石流等。各種災(zāi)害因其巨大的時空尺度而難以再現(xiàn)，因其復(fù)雜的生成原因而無法重復(fù)，所以要借助現(xiàn)代虛擬仿真技術(shù)進(jìn)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(yùn)用大型虛擬仿真分析軟件，開展地震、臺風(fēng)、火災(zāi)及爆炸等災(zāi)害的模擬，提升學(xué)生防災(zāi)意識和減災(zāi)水平。

篇(3)

摘要：分析建筑施工技術(shù)課程教學(xué)目標(biāo)，闡述建筑施工技術(shù)課程虛實一體化教學(xué)整體設(shè)計的理 念、原則，進(jìn)行虛實一體化教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)模式設(shè)計、培養(yǎng)模式設(shè)計以及虛擬教學(xué)平臺的開發(fā)，以提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，提升學(xué)生的職業(yè)技能。

關(guān)鍵詞：虛實一體；建筑施工技術(shù)

《建筑施工技術(shù)》課程是建筑工程技術(shù)專業(yè)群的一門實踐性和綜合性非常強(qiáng)的核心課程，也是從事施工員、質(zhì)檢員、監(jiān)理員等崗位的必要專業(yè)技能。在《建筑施工技術(shù)》課程教學(xué)改革的推進(jìn)過程中，如何實現(xiàn)學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做的做學(xué)一體化教學(xué)目標(biāo)，任務(wù)的可動手操作性成了關(guān)鍵因素。由于建筑施工本身體量大、施工環(huán)境復(fù)雜，安全隱患大等特點使得學(xué)生在典型任務(wù)的動手完成上遇到了困難，故目前的教學(xué)形式，不能很好地激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，不能很好地培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力，學(xué)習(xí)效果不夠理想。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，將引發(fā)建筑業(yè)的一次革新，同樣也為《建筑施工技術(shù)》課程教學(xué)改革提供了新的思路。就建筑工程技術(shù)類專業(yè)的核心職業(yè)技能課程建筑施工技術(shù)教學(xué)而言，應(yīng)進(jìn)行課程整體設(shè)計和改革，在整合職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求、課程體系、技能考核內(nèi)容和考核方式的基礎(chǔ)上，實施虛實結(jié)合的一體化教學(xué)。這樣能夠?qū)⑴囵B(yǎng)和提高學(xué)生的職業(yè)技能和素質(zhì)作為核心組成部分，以崗位能力為基 礎(chǔ)，大大提高學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)造能力、就業(yè)能力和創(chuàng)業(yè)能力。本文試分析建筑工程技術(shù)課程教學(xué)目標(biāo)，闡述建筑施工技術(shù)課程虛實一體化教學(xué)整體設(shè)計的理念、原則以及虛實一體化教學(xué)的培養(yǎng)模式，并提出教學(xué)內(nèi)容及課程考核內(nèi)容。

理實一體化課程對課程教學(xué)模式提出新的要求，傳統(tǒng)的老師講、學(xué)生聽課程教學(xué)模式已不能適應(yīng)新的課程教學(xué)要求，改革課程教學(xué)模式、探索并嘗試多種教學(xué)方法、應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)對理實一體化課程教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)具有重要意義。[1]

一、課程教學(xué)目標(biāo)

1、能力目標(biāo)

（1）核心目標(biāo)

①能夠編寫技術(shù)交底文件，并實施技術(shù)交底。

②能夠確定施工質(zhì)量控制點、施工安全防范重點，實施質(zhì)量、安全和環(huán)境交底。

③能負(fù)責(zé)施工作業(yè)的質(zhì)量、環(huán)境與職業(yè)健康安全過程控制。

（2）一般目標(biāo)

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(zhì)量缺陷和危險源。

2、知識目標(biāo)

（1）核心目標(biāo)

①掌握技術(shù)交底文件、專項施工方案的內(nèi)容和編制方法。

②熟悉工程施工工藝和方法。

（2）一般目標(biāo)

①熟悉建筑構(gòu)造、建筑結(jié)構(gòu)和建筑設(shè)備的基本知識。

②熟悉建筑信息施工軟件的應(yīng)用知識。

3、素質(zhì)目標(biāo)

（1）核心目標(biāo)

①培養(yǎng)學(xué)生自覺遵守職業(yè)道德和行業(yè)規(guī)范的意識。

②培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、愛崗敬業(yè)的工作態(tài)度、自覺學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣。

（2）一般目標(biāo)

①培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊意識和分析解決問題的能力。

②培養(yǎng)學(xué)生樹立質(zhì)量和安全意識，以滿足專業(yè)崗位的要求。

二、建筑施工技術(shù)課程虛實一體化教學(xué)整體設(shè)計

《建筑施工技術(shù)》是建筑工程技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程。課程通過虛實一體化以建筑施工技術(shù)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(xué)內(nèi)容，是一門培養(yǎng)學(xué)生建筑施工技術(shù)應(yīng)用能力的項目化課程。每個教學(xué)以工程項目中所將遇見的常見施工內(nèi)容為主線，從圖紙開始，逐步分析講解致完成圖紙要求的內(nèi)容，在這個過程中，著重于施工工藝，強(qiáng)調(diào)質(zhì)量和成本控制能力，兼顧成本和工期控制。通過這種設(shè)計，學(xué)生可以在立足施工員的基礎(chǔ)上，較好的拓展到質(zhì)檢員、安全員、材料員、監(jiān)理員等相關(guān)崗位。

1、虛實一體“五融合”創(chuàng)新理念

“五融合”內(nèi)涵：虛擬與真實生產(chǎn)性實訓(xùn)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(yè)、實訓(xùn)環(huán)境一體化融合；虛擬與真實實訓(xùn)工位一體化融合；虛擬與真實仿真教學(xué)系統(tǒng)和教學(xué)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(xué)模式是虛實一體實訓(xùn)基地（或“校中廠”）的實訓(xùn)教學(xué)模式。以“虛擬仿真教學(xué)平臺”為核心的虛實一體實訓(xùn)基地，其教學(xué)模式應(yīng)該而且必須是崗位式的仿真教學(xué)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(guī)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(nèi)容對接；虛擬與實際崗位技術(shù)規(guī)程對接；虛擬與實際崗位工作質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對接；教學(xué)中的師生關(guān)系與實際崗位中工作關(guān)系對接。

3、以某典型工程為載體展開項目化教學(xué)

在教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計中應(yīng)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(xué)中以某典型工程為載體設(shè)計項目，為此，每個教學(xué)環(huán)節(jié)為設(shè)計為：施工圖紙?zhí)岢鍪┕と蝿?wù)，分析圖紙完成所需材料、設(shè)備、人員安排等內(nèi)業(yè)工作，學(xué)習(xí)施工工藝流程并明確施工工藝要點、施工質(zhì)量控制、施工安全控制等外業(yè)工作，兼顧施工成本控制、施工工期控制等能力的培養(yǎng)，在此基礎(chǔ)上，編制施工方案并進(jìn)行交底。

三、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

建筑施工技術(shù)課程教學(xué)以模塊化教學(xué)展開，具體見表

四、教學(xué)培養(yǎng)模式設(shè)計

在高職生職業(yè)技能及素質(zhì)培養(yǎng)模式中引入虛實一體化理念，就是充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，通過學(xué)生與校內(nèi)實訓(xùn)設(shè)備、校外企業(yè)設(shè)備和管理等教學(xué)資源間的虛實結(jié)合以及教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方法、教學(xué)過程的虛實結(jié)合，再實施以真實工作任務(wù)、社會產(chǎn)品或就業(yè)環(huán)境為載體的教學(xué)方法的同時，有效地融合并使用虛擬實現(xiàn)技術(shù)手段，積極開拓虛擬實驗實訓(xùn)、虛擬創(chuàng)業(yè)與職業(yè)生涯規(guī)劃等體驗性學(xué)習(xí)和活動，從而有力提高職業(yè)技能素質(zhì)，促進(jìn)職業(yè)能力的發(fā)展，為就業(yè)和創(chuàng)業(yè)提供保障。其具有以下方面的特征：（1）職業(yè)特征。實現(xiàn)了實踐教學(xué)和就業(yè)目標(biāo)要求的高度一致。（2）應(yīng)用特征。注重技能，在學(xué)中做、做中學(xué)。（3）職業(yè)拓展特征。學(xué)生可獲得多種職業(yè)通用的知識和經(jīng)驗，在提高專業(yè)能力的同時，進(jìn)一步提高社會適應(yīng)能力，為順利轉(zhuǎn)崗轉(zhuǎn)行打下基礎(chǔ)。（4）學(xué)生角色轉(zhuǎn)換特征。學(xué)生是實踐教學(xué)的中心，可以在虛實結(jié)合的實踐活動中扮演幾種職業(yè)角色，以個別化方式接受實踐教學(xué)指導(dǎo)。

五、虛擬實訓(xùn)平臺開發(fā)

虛擬實踐主要適用于一些真實實訓(xùn)操作較為困難或更有利于提高學(xué)生職業(yè)技能素質(zhì)的場合。如：危險性較大的操作（基坑開挖作業(yè)、架子工作業(yè)等）；投入費用太高的項目（塔吊安裝、設(shè)備拆裝等）；重復(fù)實施困難的情境（混凝土澆筑等）；彌補(bǔ)因教師少、學(xué)生多而導(dǎo)致的不能一對一實施個性化實訓(xùn)過程指導(dǎo)的不足；解決現(xiàn)有實訓(xùn)場地和內(nèi)容開放性欠缺的問題；實現(xiàn)對實訓(xùn)全過程的智能化跟蹤與遠(yuǎn)程監(jiān)控等。對校內(nèi)實訓(xùn)基地建設(shè)中由于資金、場地、技術(shù)等原因不能建設(shè)的生產(chǎn)工藝、設(shè)備、材料等，通過建立虛擬的場景和圖像予以補(bǔ)充；另一方面，要通過虛實結(jié)合提高實訓(xùn)效果，充分發(fā)揮虛擬技術(shù)直觀、形象的功能，提高生產(chǎn)工藝與設(shè)備的透明度，使復(fù)雜的工藝與設(shè)備問題簡單化，從而促使學(xué)生在有限的空間和時間內(nèi)掌握更多的實踐知識，使知識傳授的速度和強(qiáng)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(nèi)實訓(xùn)基地的虛實一體化建設(shè)，實現(xiàn)多樣化功能。目前開發(fā)虛擬仿真實訓(xùn)平臺的公司有不少，如浙江太學(xué)科技有限公司，目前對教學(xué)工程項目的建模已經(jīng)完成，在條件成熟的基礎(chǔ)上通過校企合作開發(fā)虛實結(jié)合生產(chǎn)性實踐教學(xué)模式、仿真工作任務(wù)和職業(yè)環(huán)境完全具備可能。

六 結(jié)束語：

總之，以“校企合作，工學(xué)結(jié)合”人才培養(yǎng)模式為基礎(chǔ)，實施工學(xué)交替，推進(jìn)虛實一體化的課程教學(xué)改革，是培養(yǎng)高職生職業(yè)能力的有效途徑。由于專業(yè)設(shè)置對接企業(yè)崗位需求，因而建筑施工技術(shù)課程虛實一w化教學(xué)可以推進(jìn)校企合作，解決專業(yè)面向與服務(wù)相匹配、專業(yè)人才培養(yǎng)與企業(yè)需求相一致的問題，大大提高學(xué)生的職業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)，實現(xiàn)“學(xué)生”到“職業(yè)人”的培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)高職教育的人才培養(yǎng)特色。同時，課程標(biāo)準(zhǔn)對接企業(yè)職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)教師自主自愿下企業(yè)鍛煉學(xué)習(xí)，可以著力提高教師的實踐教學(xué)能力、產(chǎn)學(xué)研水平，使“雙師型”隊伍人數(shù)逐年擴(kuò)大。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)與實踐教學(xué)相結(jié)合的改革不斷深入和完善，虛實一體化教學(xué)的模式將在職業(yè)教育教學(xué)中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵詞】土木工程；施工新技術(shù)；技術(shù)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(shù)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(zhì)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(shù)的應(yīng)用，是為了適應(yīng)時展的變化，也是為了滿足人們對建筑的質(zhì)量要求。就現(xiàn)階段而言，各個國家在對建筑工程質(zhì)量分析的時候，都提出了嚴(yán)格的要求。新的技術(shù)能夠提高建筑工程的質(zhì)量，也能夠使我國建筑行業(yè)朝著健康的方向發(fā)展。自從我國建立市場經(jīng)濟(jì)體制以來，我們在進(jìn)行建筑施工的時候，遵循了市場的變化，讓建設(shè)單位通過招投標(biāo)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(shè)單位的要求，更能夠保證我們建筑市場的穩(wěn)定。施工單位在進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的同時，需要對相關(guān)的施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，緩解我國的就業(yè)壓力?？偟膩碚f，加大對新技術(shù)的應(yīng)用是我國建筑行業(yè)良好發(fā)展的基礎(chǔ)。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(fā)展。

2. 土木工程施工技術(shù)的創(chuàng)新

2.1 在灌注技術(shù)方面的創(chuàng)新。

在土木工程施工技術(shù)創(chuàng)新中，灌注技術(shù)的創(chuàng)新也是其重要組成部分。灌注技術(shù)創(chuàng)新包括兩個方面，第一是鉆孔技術(shù)創(chuàng)新。鉆孔技術(shù)是灌注施工環(huán)節(jié)中的基礎(chǔ)性工作，因此對其需要有足夠的重視程度。鉆孔技術(shù)創(chuàng)新指的是在鉆孔技術(shù)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行之前，對鉆孔樁周邊環(huán)境進(jìn)行清理，而后運(yùn)用嚴(yán)密精確的測量工具對鉆孔位置做進(jìn)一步測量確認(rèn)，從而保證鉆孔統(tǒng)一。其次，在鉆工程序前，技術(shù)人員應(yīng)該事先調(diào)試鉆孔機(jī)，從而保證作業(yè)流暢。當(dāng)鉆孔過程中發(fā)生坍塌或者卡鉆現(xiàn)象的時候，需要立刻停止鉆工程序，首先對發(fā)生坍塌或卡鉆的現(xiàn)象進(jìn)行分析，并且解決對應(yīng)的深層問題，這也是保證土木工程施工質(zhì)量的表現(xiàn)。第二，灌注技術(shù)的創(chuàng)新還體現(xiàn)在鉆孔灌注泥漿時需要進(jìn)一步完善灌注技術(shù)，補(bǔ)充孔內(nèi)泥漿，從而達(dá)到充分填充的效果，保證樁體穩(wěn)固。

2.2 生態(tài)技術(shù)的應(yīng)用。

（1）在建筑設(shè)計工作中，建筑設(shè)計時需要在進(jìn)行正式設(shè)計之前，對建筑工程周邊環(huán)境條件進(jìn)行考察工作，進(jìn)行建筑設(shè)計必須結(jié)合建筑周邊環(huán)境的實際情r。有效實現(xiàn)建筑工程與生態(tài)環(huán)境的統(tǒng)一，保證兩者共同發(fā)展、和諧共處?？梢栽谶M(jìn)行建筑設(shè)計時，加入低碳環(huán)保的理念，增加建筑物周邊的綠化面積，提高綠化植物在環(huán)境中的整體比例。

（2）進(jìn)行轉(zhuǎn)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(jié)合低碳概念控制建筑物內(nèi)的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行維護(hù)狀態(tài)，避開或錯開使用高峰方式進(jìn)行環(huán)保工作。其次對系統(tǒng)進(jìn)行更為嚴(yán)格的要求，采用先進(jìn)的主流技術(shù)，必須使系統(tǒng)要經(jīng)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(jiān)控技術(shù)的管理的統(tǒng)一性，使其發(fā)揮更高的功效。對低碳概念進(jìn)行充分利用。比如在應(yīng)用過程中采取增強(qiáng)建筑外墻保溫降低空調(diào)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(diào)速的技術(shù)的產(chǎn)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(qiáng)對其維修保養(yǎng)的力度，保證定期維修，以此來保障其正常運(yùn)行，降低故障的產(chǎn)生幾率。

2.3 推廣使用先進(jìn)的信息化應(yīng)用技術(shù)。

信息化技術(shù)包括：虛擬仿真施工技術(shù)和建設(shè)工程資源計劃答理技術(shù)、項目多方協(xié)同答理信息化技術(shù)等。其中虛擬仿真施工技術(shù)是虛擬現(xiàn)實、結(jié)構(gòu)仿真等高端信息化技術(shù)，可展現(xiàn)并提高建筑企業(yè)的市場經(jīng)營競爭能力、提高施工生產(chǎn)效率、提升工程施工技術(shù)水平等重要作用。而項目多方協(xié)同管理信息化技術(shù)，對推進(jìn)建設(shè)工程總承包的實施、實現(xiàn)設(shè)計施工一體化具有重要的支撐作用。而建設(shè)工程資源計劃管理技術(shù)，既改變了傳統(tǒng)的建筑企業(yè)與工程項目管理模式，又提高企業(yè)工程管理的經(jīng)濟(jì)與社會效益、企業(yè)管理水平、企業(yè)綜合競爭能力，并對推進(jìn)科技進(jìn)步水平具有重大作用。所以通過信息化技術(shù)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，對建筑業(yè)的信息化技術(shù)發(fā)展和推廣應(yīng)用方面具有深遠(yuǎn)的導(dǎo)向作用。

2.4 在深基坑支護(hù)技術(shù)方面的創(chuàng)新。

目前，現(xiàn)代土木工程施工項目中，高層建筑數(shù)量不斷增加，從而對土木工程施工技術(shù)要求也越來越高。在高層建筑施工中，抗震設(shè)計以及地下空間拓展等都是新的工程要求，而為了保證質(zhì)量，就需要不斷創(chuàng)新深基坑支護(hù)技術(shù)。深基坑支護(hù)技術(shù)指的是在土建施工中，技術(shù)人員需要充分了解地質(zhì)環(huán)境，若本身地質(zhì)環(huán)境比較差，就需要采用灌注樁和預(yù)應(yīng)力錨桿來增強(qiáng)施工效果。首先，技術(shù)人員要考察包括周圍地下管道、光纜等埋設(shè)分布，考察巖土與地下水分布參數(shù)，考察深基坑施工技術(shù)可能會存在的障礙等，從而做好施工準(zhǔn)備。其次，在支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要與深基坑技術(shù)方案契合，包括連續(xù)墻等內(nèi)護(hù)支撐，從而做好深基坑支護(hù)工程。

2.5 廣應(yīng)用綠色施工技術(shù)。

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

3. 結(jié)束語

綜上可知，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑行業(yè)水漲船高，也得到了快速發(fā)展，當(dāng)前，土木工程施工技術(shù)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(zhì)量的直接手段。目前，傳統(tǒng)的土木工程施工技術(shù)已經(jīng)能夠完全滿足人們對居住環(huán)境的要求，這就需要土木工程行業(yè)不斷革新技術(shù)，適應(yīng)市場和社會的需要。

參考文獻(xiàn)

篇(5)

關(guān)鍵詞：土木工程施工 ；教學(xué)改革；BIM技術(shù)；信息模型

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

一、土木工程施工課程設(shè)置虛擬教學(xué)實驗的必要性

（一）土木工程施工課程教學(xué)環(huán)境的變化

1.施工技術(shù)的快速發(fā)展

近幾年來，土木工程施工技術(shù)的發(fā)展迅速，最主要原因是本學(xué)科技術(shù)所需的跨學(xué)科基礎(chǔ)理論發(fā)展和對本學(xué)科的滲透，使土木工程施工技術(shù)實際融入了多種工程技術(shù)成就，特別是現(xiàn)代信息技術(shù)，再加上社會生產(chǎn)形態(tài)從粗放型向集約型方式的轉(zhuǎn)換，施工技術(shù)呈現(xiàn)精細(xì)化的發(fā)展趨勢，土木工程施工課程教學(xué)環(huán)境也必須做出相應(yīng)的變化。

2.土木工程施工教學(xué)加入虛擬實踐操作環(huán)節(jié)

建筑市場的變化使建設(shè)行業(yè)對人才呈現(xiàn)多樣性的需求，因此需要學(xué)校培養(yǎng)具有較強(qiáng)動手能力、較寬知識面的學(xué)生。近年來，高校在課程設(shè)置、課程內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)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(xué)方法基本上采用“教師講，學(xué)生聽”的教學(xué)方法，不利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、積極性和創(chuàng)造性[1]?，F(xiàn)如今的實踐教學(xué)培養(yǎng)模式存在著一些問題：一是專業(yè)課實驗教學(xué)，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(xué)內(nèi)容單一陳舊，脫離社會實踐的現(xiàn)實需要[2]。為解決上述問題，對虛擬教學(xué)課程設(shè)置體系進(jìn)行了較大調(diào)整，在課時總數(shù)不變的情況下，加入虛擬實踐操作環(huán)節(jié)，既解決了施工實驗短期內(nèi)無法完成的難題，又為專業(yè)課程所必須的實踐操作環(huán)節(jié)提供有效支持，彌補(bǔ)了課堂教學(xué)的不足，增強(qiáng)學(xué)生的動手能力及對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)質(zhì)量。

3.建設(shè)行業(yè)對掌握建筑信息化（BIM）技術(shù)的專門人才需求

在不斷強(qiáng)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(fā)展。教師也應(yīng)給予學(xué)生學(xué)習(xí)的主動權(quán)，使學(xué)生有積極的精神狀態(tài)和學(xué)習(xí)行為，真正成為學(xué)習(xí)的主人[3]。根據(jù)土木工程專業(yè)人才市場的要求，本專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生不僅能從事傳統(tǒng)的工業(yè)與民用土木工程施工，而且應(yīng)具有目前社會上最新的施工技術(shù)，這樣才能在社會工作中處于主動地位。因此，新的培養(yǎng)目標(biāo)要加強(qiáng)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)知識，學(xué)生不僅要掌握傳統(tǒng)的土木工程施工技術(shù)專業(yè)知識，還要掌握與本學(xué)科有關(guān)的已經(jīng)或即將應(yīng)用的新設(shè)備、新產(chǎn)品和新技術(shù)，目前從國家到地方政府都出臺了推進(jìn)建筑信息化的相關(guān)政策文件，國家及地方信息化標(biāo)準(zhǔn)正相繼頒布實施，可以說，建筑信息化貫穿于規(guī)劃、設(shè)計、施工、運(yùn)維的全過程。然而，現(xiàn)在的推進(jìn)工作受制于人才，所以增加虛擬實驗內(nèi)容，使學(xué)生在短時間內(nèi)掌握建筑信息化的相關(guān)知識，對解決信息化建設(shè)人才匱乏短板，提高學(xué)生的就業(yè)率具有重要意義。

（二）土木工程施工課程教學(xué)面臨的矛盾

傳統(tǒng)的應(yīng)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(xué)習(xí)的真諦在于學(xué)會如何學(xué)習(xí) [4]?，F(xiàn)代教學(xué)情境的變遷使目前土木工程施工課程教學(xué)面臨著諸多矛盾，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

（1）土木工程施工新技術(shù)的發(fā)展與本課程教材相對落后間的矛盾。

（2）土木工程施工技術(shù)內(nèi)容的豐富與本課程課堂教學(xué)學(xué)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(tǒng) “接受性學(xué)習(xí)”課堂教學(xué)模式的矛盾[5]。

二、基于Revit的框架梁、柱虛擬建模實驗設(shè)計基本原理

（一） 虛擬建模實驗設(shè)計的基本方法

虛擬建模是在土木學(xué)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(chuàng)建一個混凝土梁、柱族，并將載有相應(yīng)信息的族載入到模型中。從基本術(shù)語、基本命令等方面介紹族和項目的基本知識，為深入學(xué)習(xí)Revit的后續(xù)知識奠定堅實的基礎(chǔ)。

（二） 虛擬建模實驗設(shè)計的基本原則

（1）Revit基本術(shù)語，完成對Revit族編輯界面的認(rèn)識，包括功能區(qū)、應(yīng)用程序菜單、工具欄、項目瀏覽器、狀態(tài)欄、屬性對話框、View Cube等。

（2）基本命令和基本圖元命令。

（3）實現(xiàn)建筑基本模型――梁、柱構(gòu)件族的建立。

（4） Revit參數(shù)化、信息化的由來。

（三）土木工程施工課程教學(xué)與“虛擬建模實驗”的有機(jī)結(jié)合

土木工程施工課程內(nèi)容具有很強(qiáng)的專業(yè)性。學(xué)生雖然在日常生活中經(jīng)常接觸到建筑施工技術(shù)，但是對于專業(yè)知識的認(rèn)知很淺。通過虛擬建模實驗，使課堂教學(xué)和現(xiàn)場實踐高度結(jié)合，通過上機(jī)操作達(dá)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(jī)操作，讓學(xué)生在更加廣闊的空間吸取知識，打破了傳統(tǒng)學(xué)科一貫以教材為主的課程教學(xué)形式，充實了教材內(nèi)容，彌補(bǔ)土木工程施工教材相對滯后的情況。

通過上機(jī)操作，學(xué)生對土木工程施工產(chǎn)生直觀認(rèn)識，達(dá)到了人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。虛擬建模實驗主張學(xué)生自己動手，熟悉軟件和操作命令，有目的進(jìn)行操作，這樣在教學(xué)上更加注重學(xué)生的直接經(jīng)驗。課堂教學(xué)和上C教學(xué)相輔相成，使課堂教學(xué)在教學(xué)空間上得到延展和豐富，上機(jī)教學(xué)鞏固了課堂教學(xué)所獲得的知識[6]。

建筑施工技術(shù)一直處在高速發(fā)展的階段，新技術(shù)和新工藝層出不窮，掌握最新的技術(shù)才能使學(xué)生在將來的工作中掌握主動權(quán)。而虛擬建模實驗則是基于當(dāng)前行業(yè)應(yīng)用最具潛力的BIM技術(shù)，這也是對土木工程施工課程前沿性教學(xué)極大的補(bǔ)充。

三、 基于Revit的框架梁、柱虛擬實驗構(gòu)建

（一）實驗教學(xué)內(nèi)容

Revit是為建筑信息模型（BIM）而設(shè)計的系列軟件，包括建筑、結(jié)構(gòu)及設(shè)備相關(guān)的功能模塊，為建筑工程行業(yè)提供BIM解決方案。以框架梁或柱為例，講述如何創(chuàng)建混凝土梁族或柱族，將從基本術(shù)語和命令等方面介紹族設(shè)計的基本知識，為深入學(xué)習(xí)Revit的后續(xù)知識奠定基礎(chǔ)。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(chuàng)建和族類型、族參數(shù)、族類別的基礎(chǔ)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(chuàng)建和族類型、族參數(shù)、族類別的基礎(chǔ)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(yīng)的族參數(shù)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)梁構(gòu)件的建立。

通過以上3個步驟的學(xué)習(xí)，初步認(rèn)識了Revit軟件，實現(xiàn)構(gòu)件基本模型――梁、柱構(gòu)件族的建立，并掌握Revit的參數(shù)化、信息化理念，體會建筑信息的關(guān)聯(lián)功能。

（二）實驗步驟及方法

1.受力鋼筋族創(chuàng)建

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

創(chuàng)建受力鋼筋族過程，在族類型名稱建立之后，創(chuàng)建族類型對話框，如圖1。

在創(chuàng)建受力鋼筋族過程中，需要將添加的族參數(shù)與模型關(guān)聯(lián)。圖2和圖3、圖4和圖5表示族參數(shù)實現(xiàn)關(guān)聯(lián)的過程。

D5 鋼筋直徑d關(guān)聯(lián)結(jié)果在族類型對話框中實現(xiàn)族參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)，如圖6。

得到關(guān)聯(lián)之后的鋼筋受力族，信息模型如圖7。該模型通過族參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)，滿足鋼筋的施工構(gòu)造，實現(xiàn)BIM技術(shù)參數(shù)化的優(yōu)勢。

2.梁柱信息模型的創(chuàng)建

Revit創(chuàng)建梁柱信息模型的過程，實質(zhì)是將系統(tǒng)族組合到項目樣板文件成為一個項目，梁柱信息模型創(chuàng)建過程如下：

（1）梁或柱族的導(dǎo)入，如圖8。

（2）鋼筋形狀族的導(dǎo)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(yè)布置

課程實驗作業(yè)應(yīng)與實驗上機(jī)操作相輔相成，使之成為課堂知識點的擴(kuò)展。具體實施方法是通過給出實驗?zāi)Ｐ偷男畔?，通過Revit軟件來實現(xiàn)模型的建立并完成實驗報告。

1. 實驗?zāi)Ｐ?/p>

鋼筋混凝土簡支梁，跨度為6 m，結(jié)構(gòu)安全等級為Ⅱ級，混凝土強(qiáng)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(chǔ)頂面標(biāo)高為-0.3 m，結(jié)構(gòu)安全等級為Ⅱ級，混凝土強(qiáng)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?zāi)康摹嶒炘?、實驗過程、實驗心得等內(nèi)容。

實驗報告要求書寫完整，體現(xiàn)出構(gòu)件族建立的過程，配合相應(yīng)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(yīng)的是學(xué)生多元化評價體系的建立及執(zhí)行。一是通過學(xué)生在上機(jī)實驗課中的表現(xiàn)來判斷，如是否認(rèn)真參加每一次的上機(jī)操作，是否認(rèn)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(xiàn)情況計入平時成績。二是根據(jù)學(xué)生提交的信息模型來進(jìn)行判斷，如族參數(shù)的關(guān)聯(lián)函數(shù)、建筑模型受力鋼筋和箍筋的布置是否符合規(guī)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(xiàn)計入最終成績。

虛擬建筑模型在土木工程施工教學(xué)改革的實施，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和上機(jī)操作水平，拓展了學(xué)生的思維領(lǐng)域，達(dá)到了全面培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)的目標(biāo)，受到廣大學(xué)生的好評。同時也完善了優(yōu)質(zhì)課程的建設(shè)，充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)課程優(yōu)勢，增強(qiáng)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(xiàn)建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備三個階段的實驗教學(xué)，使學(xué)生掌握建設(shè)項目三個階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容，應(yīng)用BIM于建筑全生命周期，為學(xué)生進(jìn)入工作崗位提供有力的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

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[5] 卜延森.在《建筑施工》教學(xué)中實施任務(wù)引領(lǐng)學(xué)習(xí)[J].才智，2010（31）：245-246.

篇(6)

關(guān)鍵詞：施工方案模擬；BIM；施工動畫；可視化；虛擬現(xiàn)實

建筑施工方案可視化模擬技術(shù)是一種仿真技術(shù)。通過這一技術(shù)，可以將施工方案以三維動態(tài)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(xiàn)手段。對于復(fù)雜的建筑工程施工來說，這一技術(shù)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(shù)，其本質(zhì)就是通過計算機(jī)的運(yùn)算和處理，建立三維物體造型并使該物體在三維空間運(yùn)動。從最初的三維物體造型發(fā)展到目前的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，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(shù)發(fā)展日新月異。

1建筑施工方案可視化模擬現(xiàn)有技術(shù)及其不足

建筑施工方案可視化模擬技術(shù)的發(fā)展在我國已有10多年，從最初的FLASH二維平面動畫模擬技術(shù)（圖1）逐步發(fā)展到以3DSMAX為代表的三維動畫模擬技術(shù)。隨著技術(shù)的發(fā)展以及建筑工程復(fù)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(jìn)行描述。而三維施工方案模擬技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，在施工企業(yè)的競標(biāo)以及施工管理等方面都發(fā)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(nèi)軟件公司開發(fā)了針對建筑工程施工現(xiàn)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(yè)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(shù)在建筑業(yè)掀起了一場巨大變革。BIM以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對工程項目設(shè)施實體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)。BIM可以進(jìn)行3D可視化施工模擬，如果整合施工進(jìn)度后，就可以實現(xiàn)4D施工模擬（圖4）；再進(jìn)一步，在整合成本信息后，可以實現(xiàn)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(yōu)點在于其基礎(chǔ)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(jù)建筑的不同實施階段，其BIM模型的深度可分為LOD100（方案設(shè)計階段）、LOD200（初步設(shè)計階段）、LOD300（施工設(shè)計階段）、LOD400（施工深化階段）以及LOD500（竣工運(yùn)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(dāng)需要表達(dá)一些細(xì)部的施工工藝時，采用BIM模型更為精準(zhǔn)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(xiàn)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(yōu)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(shù)的優(yōu)缺點，我們嘗試基于BIM模型進(jìn)行優(yōu)化，并采用3DSMAX等軟件進(jìn)行施工動畫制作。通過探索和實踐，成功實現(xiàn)了BIM施工動畫的優(yōu)化。整個施工方案三維可視化模擬的基礎(chǔ)模型采用BIM軟件建立，如建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電模型采用AutodeskRevit系列軟件建立，鋼結(jié)構(gòu)模型可以采用更為專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)三維深化設(shè)計軟件Tekla建立，造型復(fù)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(yōu)點，可以更為便捷、準(zhǔn)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(shè)施也應(yīng)建立相應(yīng)的族模型。族模型的建立應(yīng)盡量采用參數(shù)化方式，以提高效率，比如我們采用參數(shù)化手段建立的超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)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(yīng)參數(shù)，系統(tǒng)自動生成M440D、M900D、M1280D等系列塔吊三維模型。圖5塔吊三維參數(shù)化BIM模型各專業(yè)的BIM模型在Navisworks平臺上進(jìn)行碰撞檢查，確保專業(yè)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(xiàn)場的大臨設(shè)施、施工機(jī)械設(shè)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(shù)建立，確保了模型的準(zhǔn)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(dǎo)入到3DSMAX軟件中，對模型進(jìn)行必要的處理，附以各類材質(zhì)，并在3DSMAX中進(jìn)一步建立真實的城市環(huán)境等素材，提高動畫場景的真實感。模擬動畫的細(xì)節(jié)程度取決于BIM模型的精細(xì)等級，當(dāng)采用LOD400級別的BIM模型時，結(jié)合3DSMAX技術(shù)，可以有效提高施工方案可視化模擬的真實性，虛擬現(xiàn)實效果明顯提升。

3案例上海中心大廈主體建筑結(jié)構(gòu)高

580m，總高度632m，與高420.5m的金茂大廈和高492m的上海環(huán)球金融中心在頂部呈現(xiàn)弧線上升，勾勒出上海摩天大樓優(yōu)美的天際線。建筑頂部高546～632m處為造型及功能復(fù)雜的塔冠范圍，其外觀延續(xù)了主塔樓旋轉(zhuǎn)收縮上升的建筑形態(tài)，共有4個建筑功能分區(qū)：塔樓觀光層、機(jī)電設(shè)備層、阻尼器觀光層、鰭狀鋼桁架幕墻系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)上由核心筒八角框架結(jié)構(gòu)、119～121層轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、外幕墻鰭狀桁架支撐結(jié)構(gòu)等組成。整個塔冠集中了觀光電梯、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、阻尼器、冷卻塔、水箱、擦窗機(jī)和衛(wèi)星天線等大型設(shè)備和設(shè)施，涉及鋼結(jié)構(gòu)、幕墻、機(jī)電、土建、二結(jié)構(gòu)、裝飾等幾乎所有專業(yè)。結(jié)構(gòu)組成形式多樣，空間關(guān)系異常復(fù)雜，深化設(shè)計和相關(guān)專業(yè)施工精度匹配難度大；專業(yè)系統(tǒng)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(shù)對施工方案進(jìn)行模擬演示，以便直觀地向業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計等各方進(jìn)行方案匯報，同時在施工技術(shù)和安全交底時，可以更加清晰地進(jìn)行交底。虛擬可視化施工模擬可以借助Navisworks等BIM軟件進(jìn)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(shù)相結(jié)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(tǒng)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(zhǔn)備階段、八角框架施工、119～121層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層施工、鰭狀桁架系統(tǒng)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(jié)構(gòu)完成后，穿行二結(jié)構(gòu)、機(jī)電管線安裝等施工，最后進(jìn)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(xì)部流程及工藝演示總體施工流程動畫只是從宏觀角度進(jìn)行了三維展示，為進(jìn)一步模擬和演示實際施工方案，針對具體施工方案，進(jìn)行了深入詳細(xì)的動畫模擬。3.2.1塔冠施工準(zhǔn)備階段施工順序及工藝這部分動畫詳細(xì)真實地展示了塔冠施工準(zhǔn)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(guān)鍵設(shè)備的拆除與爬升、永久電梯機(jī)組穿插吊裝等工序進(jìn)行細(xì)致地三維演示，使原本復(fù)雜的施工準(zhǔn)備工作得以直觀、簡化地展現(xiàn)（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(jié)構(gòu)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(jìn)行詳細(xì)模擬，為該區(qū)域鋼結(jié)構(gòu)、土建及機(jī)電安裝施工提供了可視化指導(dǎo)。尤其是針對設(shè)置在該區(qū)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(yù)留空間吊入阻尼器的電渦流系統(tǒng)，在126層搭設(shè)擱置鋼平臺，吊入阻尼器的質(zhì)量箱體部件進(jìn)行裝配，封閉頂部桁架，安裝和調(diào)試阻尼器吊索，完成阻尼器安裝工程（圖7）。圖6塔冠施工準(zhǔn)備——液壓工藝模擬3.2.3119～121層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層施工流程及工藝該區(qū)域結(jié)構(gòu)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(shù)問題。通過詳細(xì)的動畫模擬，形象地展現(xiàn)了塔吊置換與結(jié)構(gòu)施工之間的關(guān)系（圖8）。3.2.4鰭狀桁架系統(tǒng)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(shè)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(fēng)力發(fā)電機(jī)、擦窗機(jī)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(nèi)。利用117層軌道吊安裝116層下口單元板塊。在121層設(shè)置伸臂吊機(jī)，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(cè)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(shù)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(shè)備與被拆塔吊、永久結(jié)構(gòu)等之間的相互關(guān)系很難理清，也很難在方案中表達(dá)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(jié)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(jìn)行了模擬，為方案制訂及實施交底提供了高效的技術(shù)支撐（圖11）?！?/p>

4結(jié)語

在BIM模型的基礎(chǔ)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(nèi)的完整施工方案，為施工方案的選擇和優(yōu)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(xiàn)實（VR）技術(shù)是仿真技術(shù)的一個重要方向，是仿真技術(shù)與計算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合。筆者認(rèn)為，目前的BIM施工模擬或者漫游技術(shù)還不能稱之為真正意義上的虛擬現(xiàn)實，但目前的探索卻是為實現(xiàn)真正的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基石。

作者:孫婷 單位:上海建工集團(tuán)工程研究總院

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篇(7)

關(guān)鍵詞：建筑工程；施工；虛擬仿真技術(shù)；應(yīng)用發(fā)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(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

在21實際科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的時代，計算機(jī)技術(shù)的普及，在推動社會發(fā)展的同時，還極大的改變了人們的日常生活。計算機(jī)智能系統(tǒng)在建筑工程施工中的運(yùn)用，能夠有效的規(guī)范工程施工技術(shù)，提高工程的管理水平，為建筑工程的施工質(zhì)量提供有效的保障。在當(dāng)前我國建筑工程施工領(lǐng)域中，常用的軟件系統(tǒng)主要包括專家系統(tǒng)、 智能管理系統(tǒng)、 辦公自動化系統(tǒng)等幾個方面，這些計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，在原有的基礎(chǔ)上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)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(shù)、虛擬仿真系統(tǒng)在建筑施工中的應(yīng)用以及虛擬仿真技術(shù)在工程施工中的研究和應(yīng)用展望等三個方面出發(fā)，針對虛擬仿真技術(shù)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(shù)

在當(dāng)前工程施工建設(shè)中，虛擬仿真技術(shù)是指通過計算機(jī)圖形技術(shù)、計算機(jī)仿真技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)等多種學(xué)科的優(yōu)勢，為人機(jī) 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(chuàng)建一個虛擬信息環(huán)境，使用戶身臨其境。在虛擬技術(shù)使用的過程中，除了能夠?qū)χ贫夹g(shù)進(jìn)行虛擬模仿外，還能通過真實逼真的環(huán)境，為技術(shù)的實提供相應(yīng)的環(huán)境支持，在當(dāng)前社會發(fā)展的過程中，虛擬仿真技術(shù)在多個領(lǐng)域中得到了飛速發(fā)展。而虛擬仿真技術(shù)在建筑工程施工中的運(yùn)用，其核心在于通過同虛擬仿真技術(shù)，真實的再現(xiàn)工程施工中的各個環(huán)節(jié)，確保施工程序的規(guī)范化、科學(xué)化，在保障施工質(zhì)量的同時，還能發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的問題，以便在實際施工中能夠?qū)⑵湓斐傻膿p失降到最低。由此可見，虛擬仿真技術(shù)在建筑工程施工中有著極其重要的作用。

二．虛擬仿真系統(tǒng)在建筑施工中的應(yīng)用

在當(dāng)前人們的日常生活中，虛擬仿真技術(shù)作為一門新興的學(xué)科，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各個行業(yè)中，而虛擬建造在形成使用的過程中，至今仍沒有形成統(tǒng)一完善的體系，其中既包括技術(shù)原有，也在一定程度上存在著較大的資金投入。在當(dāng)前我國虛擬建造理論形成的過程中，主要體現(xiàn)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(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)。其次，在虛擬仿真技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域的運(yùn)用，能夠憑借自身的可視化仿真優(yōu)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(bǔ)施工過程中存在的不足，確保施工活動的順利進(jìn)行，在節(jié)省大量施工成本的同時，還能為其下一步的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。最后，虛擬仿真技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用，其核心在于計算機(jī)軟件研制與系統(tǒng)開發(fā)。

三．虛擬仿真技術(shù)在工程施工中的研究和展望

隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，建筑行業(yè)也在原有的基礎(chǔ)上取得了進(jìn)步，而虛擬仿真技術(shù)在建筑工程施工領(lǐng)域中的運(yùn)用，不是一朝一夕就能形成的，而是需要長時間的積累與發(fā)展。且在其具體實施的過程中，其核心取決于計算機(jī)硬件和仿真軟件本身的發(fā)展。在當(dāng)前虛擬仿真技術(shù)實施的過程中，其存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

首先，在虛擬仿真系統(tǒng)開發(fā)實施的過程中，對計算機(jī)的硬件平臺提出了較高的要求，且在研究開發(fā)的同時，需要在專業(yè)的工作站及實驗室中進(jìn)行。由此不難看出，企業(yè)在進(jìn)行虛擬系統(tǒng)研究開發(fā)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(jìn)的設(shè)備與軟件，這些，都在一定程度上限制了虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用。

其次，虛擬仿真技術(shù)在建造工程施工運(yùn)用的過程中，需要借助國外進(jìn)口的軟件平臺。然而在其實際實施的過程中，結(jié)合著我國當(dāng)前社會的發(fā)展現(xiàn)狀，在施工企業(yè)虛擬仿真系統(tǒng)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(guī)模大、施工程序多等影響因素，對項目開發(fā)的成本及技術(shù)都提出了較高的要求，而這些，都是當(dāng)前從事虛擬仿真技術(shù)研究人員應(yīng)解決的。

最后，在虛擬仿真技術(shù)研究開發(fā)的過程中，人才作為其研究的主體，不僅關(guān)系著虛擬仿真技術(shù)的研制開發(fā)，還在一定程度上關(guān)系著建造企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展。由此就需要建造企業(yè)在實施虛擬仿真技術(shù)的過程中，其核心基礎(chǔ)自愛與培養(yǎng)自己的開發(fā)骨干，確保在軟硬設(shè)施具備的前提下，能夠全方面的開展虛擬仿真技術(shù)的研究。

面對當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展形式，虛擬仿真技術(shù)在建造工程施工中的運(yùn)用，已經(jīng)成為社會發(fā)展的必然形式，同時也是科技發(fā)展的必然結(jié)果。在我國一些大型施工企業(yè)，其工程技術(shù)人員具備高水平的軟件研發(fā)能力，且在研究的過程中，加上計算機(jī)的輔助，能夠結(jié)合著建造工程的實際狀況，將虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用進(jìn)去，真實的再現(xiàn)建筑施工中的每一個施工環(huán)節(jié)，通過逼真的環(huán)境渲染，能夠使施工管理人員第一時間發(fā)現(xiàn)施工活動中存在的問題，并及時的采取措施進(jìn)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(zhì)量，為其今后的投入使用奠定基礎(chǔ)。

仿真技術(shù)的應(yīng)用使仿真軟件取得了飛速發(fā)展，新的并行計算方法、 新的仿真平臺和編程技術(shù)使其具有更好的可擴(kuò)展性。實行校企 （研） 聯(lián)合是加快建筑業(yè)科技進(jìn)步， 推進(jìn)施工現(xiàn)代化的一個重要捷徑。建筑企業(yè)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(yōu)勢， 建立起長期的合作伙伴關(guān)系， 積極開發(fā)和應(yīng)用虛擬仿真系統(tǒng)。

總結(jié)：

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)在建筑工程施工中的運(yùn)用，能夠及時的發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的問題，通過相應(yīng)的措施將其避免；同時能夠在原有的基礎(chǔ)上規(guī)范施工程序，完善工程的施工管理，在確保工程施工質(zhì)量的同時，還能在原有的基礎(chǔ)上促進(jìn)我國建筑行業(yè)的發(fā)展，為我國社會的發(fā)展做出杰出的貢獻(xiàn)。

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