建筑施工中虚拟仿真技术的运用探讨

杨金凤 焦亚军

阜阳职业技术学院，安徽阜阳 236031

受到科学技术快速发展的积极影响，模拟仿真技术取得了很大的进步，已在许多行业中广泛应用。建筑施工中对虚拟仿真技术的应用也越来越广泛，该技术使得施工设计人员能够及时发现设计的不足，通过模拟测试的形式来减少施工问题，降低施工成本，让建筑施工的质量与效率得到很大的改善。

1 虚拟仿真技术概述

虚拟仿真技术也称作虚拟现实技术，是一种模仿真实物体的虚拟系统，通过该系统将真实物体的相关信息进行还原，从而更利于对其进行有针对性的管理[1]。通过分享相关研究者的报告发现，虚拟仿真技术具有沉浸性、交互性等多种优势，通过计算机系统对图形进行处理、仿真和传感等，使得相关技术人员与管理人员能够观察到现实环境的多维空间，给人带来一种身临其境的感受，提升了虚拟事物的感官性能。

一直以来虚拟仿真技术的探索与应用研究受到了许多行业的广泛关注，也是许多科研人员的研究对象之一。与此同时，计算机技术的快速提升也促进了虚拟技术的发展，拓宽了虚拟仿真技术的应用范围，便于研究。目前的虚拟仿真技术在许多行业都已经展现出其巨大的优势，取得了较为理想的应用成果。医学、航天、建筑、制造业等行业与领域中都能看到虚拟仿真技术的应用。

2 建筑工程施工中虚拟仿真技术的运用意义

计算机技术与其他科技技术的快速发展，仿真技术得到了快速提高，也使得传统的建筑施工技术得到了新的突破。

2.1 促进建筑工程施工方案的优化选择

在传统建筑中，施工方案与施工技术的选择与优化在很大程度上依赖于施工人员的施工经验，导致建筑施工受到较大限制，无法得到创新发展。但是，虚拟仿真技术能够直观、科学地反映出不同施工工序与技术能够达到的施工效果，进而便于各个方案与技术的对比，使得施工方案得到更好的优化，筛选出最合适的施工方案[2]。

2.2 促进施工技术的改革创新

虚拟仿真技术应用于建筑施工中，可以在较低成本的情况下对新的施工工艺与思路进行试验，验证这些新工艺与思路的可靠性。还能够将新技术可以达到的施工效果展现出来，促使新的施工技术能够被快速引入并进行应用，有效降低了新工艺、新技术的实验风险。

2.3 促进了施工管理水平的提高

虚拟仿真技术不仅能够模拟出静态的施工建筑物，还可以对施工全过程进行模拟，使得管理者能够提前掌握施工管理中的质量与安全问题，从而采取针对性的预防及强化措施，保证工程施工的质量，维护施工现场的秩序，提高了施工管理水平，实现工程质量控制与风险控制的目标。

3 建筑施工中对虚拟仿真技术的具体运用

3.1 建筑施工设计中对虚拟仿真技术的应用

模拟仿真的含义是通过模仿实体事物形成的虚拟物体，这个虚拟物体能够被人们观察和分析，更好地了解实体事物的形态。施工设计中一般会应用仿真技术模拟出设计图纸上所反映出来的建筑物、街道、绿化带、人行道等，负责建筑设计的人员可以从虚拟的建筑物种观察实际的施工环境，也可观察到建筑物的内部结构，还能够通过鼠标来尝试改动其中的某些设计，从而使得设计更加合理。施工单位也能够提前对即将建设的建筑物进行全面规划，选择合理的施工技术，提高施工效率。此外，仿真技术所形成的虚拟施工环境既能够与实际的施工环境保持同等大小，还可以根据设计人员或观察者的要求进行放大或缩小，便于进一步观察设计的合理性。施工设计中应用虚拟仿真技术，还能够将环境中的声音与动作进行仿真，包括街道上的喧闹声、交通流动声以及人们的交流活动发出来的声音，且具有很强的真实性，能够给人带来身临其境的感受。

3.2 建筑施工中对虚拟施工技术的应用

在传统的施工工艺中，仅根据图纸来完成建筑施工，想要实现建筑物与设计图纸的一致性是十分困难的。由于实际的施工过程会受到太多不确定因素的影响，在使用多种施工方式与技术工艺的情况下，各个技术与工艺之间难以达到相互协调，不好掌握技术与工艺的先后顺序，施工人员通常只能依靠个人或团队的施工经验来选择合适的施工方案，这种依靠经验的方式存在较大的主观能动性，会出现一些难以避免的缺陷或错误，影响施工进展，建设出来的建筑物会在设计图纸的基础上发生一定的改变[4]。但是，通过使用虚拟施工技术，以数字化的集合模型来科学设计施工方案，并通过利用现代化网络信息技术所具有的交互性与仿真性，设计出与施工方案相同的虚拟化施工模型，再使用计算机演练，发现施工方案中存在的不足，并进行改进，从而有效减少施工成本，保证施工质量与效率。虚拟施工技术常被应用于施工前期的方案选择于施工预演中，深受建筑行业的喜爱。

3.3 建筑施工中对三维动画技术的应用

建筑施工中应用三维动画技术的主要目的在于分析建筑工程施工的全程。所以，这里的三维动画技术是以施工全过程的记录为基础的，以一种具有记录性质的三维动画来标注好施工中的重点难点以及注意事项，展现出具有3D效果的高仿真记录，便于对建筑施工进行全面监控。应用三维动画技术的优势为：其一，便于施工管理者快速、便捷地了解施工中的每一个细节，并优化管理每一个施工阶段中的工艺以及施工顺序，及时发现施工错误并进行调整或修改。其二，三维动画技术在建筑施工中的应用，对专业人员没有太高的技术要求，所以也减少了建筑工程施工中的资本投入。因此，三维动画技术是建筑施工过程中应用比较广泛的一种仿真技术，取得了很好的反馈。当前，除建筑施工行业外，其他的许多行业也十分关注和重视三维动画技术的应用与发展。

3.4 复杂空间钢结构中对虚拟仿真技术的应用

钢结构已经成为现代大型建筑物中必不可少的部分，其中以具有复杂空间的钢结构的应用最为广泛。具有复杂空间的钢结构被应用于建筑物中，其负载受力情况、形态、边界等都会受到施工进度的影响，且一些已经完成的复杂空间钢结构还会受到新安装的钢结构的影响，使其性能发生一定的改变[6]。因此，复杂空间钢结构应用于建筑施工中，对施工人员的专业技术具有较高的要求，必须使用最佳的钢结构安装与施工方法，尽量保证复杂空间钢结构的整体性能。通过虚拟仿真技术将复杂空间钢结构的施工进程进行追踪记录，不仅能够检验钢结构的安装质量，还能分析出最合适的施工方案，也可对各种施工方案进行优化组合。

3.5 建筑施工安全管理中对虚拟仿真技术的应用

安全问题一直以来就是建筑工程中十分关注和重视的问题。这是因为建筑施工中一旦发生安全事故，不仅会给施工单位以及业主造成经济上的损失，还可能影响到施工人员的人身安全，也会导致工期延迟，降低建筑的经济效益。建筑施工安全管理中应用虚拟仿真技术，通过模拟施工方案的施工过程，也可模拟仿真可能发生的安全事故，从而促使技术人员制定出优化的施工方案。施工现场管理人员也可以根据预演结果来加强施工现场的安全管理，全面评估施工现场可能存在的安全隐患，提高施工人员的安全保障。此外，进行施工预演时，也可以组织施工人员共同观看，便于他们了解施工中存在安全隐患的工序与位置，从而在实际施工中更加注意规避安全风险。

4 结语

虚拟仿真技术被应用到建筑施工中，促进了虚拟仿真技术的发展，推动了建筑施工行业的进步。建筑施工中通过应用虚拟仿真技术，能够将施工环境和施工设计技能模拟仿真，从而尽早发现设计中的不足，减少设计错误，降低施工成本；通过模拟施工过程，使得管理人员能够清楚地掌握施工的各个环节，了解施工中存在的安全隐患，从而对施工方案进行优化处理，提高施工质量与安全。因此，应积极探索虚拟仿真技术在建筑施工中的应用途径和方法，并不断提高虚拟仿真技术，为社会发展做出更大的贡献。