虚拟现实技术在建筑施工中作用

'虚拟现实技术在建筑施工中作用　　【摘要】随着社会的不断发展，虚拟现实技术的应用范围和程度不断扩大。在建筑施工中，为了建设的高效、有序，必须制定出准确详实的施工方案。虚拟现实技术，采用新技术和计算工具，将建筑施工过程的仿真，能够使设计方案得到有效的优化。【关键词】虚拟现实，建筑施工，应用中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：一、前言随着信息技术变革对现代社会带来了巨大的冲击和影响，针对建筑施工这一领域，如何加快施工生产的信息化是改造和提升传统建筑业、促使施工生产进步与发展的方向。研究和开发土木工程施工技术的数字化和集成化，可促进我国建筑业的发展，改造和提升建筑业的生产水平。特别是虚拟现实所衍生的虚拟建筑技术的诞生，促使建筑业发生着根本性的变革。二、虚拟现实技术概述所谓虚拟现实是20世纪90年代以来在美国兴起的一门崭新的综合性信息技术、它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接7 口技术、传感器技术、高度并行的实时计算技术及人的行为学研究等多项关键信息技术,是这些技术高层次的集成和渗透,并以模拟方式为用户创造了一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图像世界,给用户以视、听、触、嗅等感知行为的逼真体验,为人们探索宏观世界和微观世界中由于种种原因而不便直接观察的事物的运动变化规律,提供了极大的便利。虚拟现实技术具有以下几个明显的特征:动态性、系统性、分布性、交互性、实时性、一致性、可信性、直观性。三、虚拟现实技术在建筑施工中的应用1、在培训中的应用7 在虚拟环境中对施工人员进行培训,能有效地保证复杂结构施工安全高效.另外,现代新型的结构形式,结构的最终受力状态和结构的施工安装过程有密切关系,建筑结构施工中前往往要对施工方案进行受力状态复核，如在预应力空间结构中,索的张拉次序及张拉力对结构最终成形的受力状态及使用状态都影响巨大,施工阶段的内力复核非常必要，基于计算机仿真技术的虚拟现实技术可以很好的解决这个问题,在施工过程计算中,可以针对不同的施工阶段,不同的边界条件,适时的修改结构的内力计算条件,动态的跟踪观察复杂结构在施工阶段的内力及变形状态,为结构的成形安装和最终使用状态下结构的受力安全提供保障，上海海湾国家森林公园内茶长厅钢结构设计及钢构件的安装均是钢结构施工中在虚拟施工上的一个成功尝试,另外园中超过24米跨度的2摊拱桥施工,更是验证了虚拟现实技术在工程实践中的运用.在工程施工中其工作主要包括三部分:首先，钢结构施工方案及其优化。其次，桅杆起重机和钢构件内力及焊接变形分析。最后，建筑外观与公园景观的虚拟漫游。即在建筑物建成之前,虚拟显现建筑物建成后周围的环境,获得直观的视觉效果.该项目的开发研究为虚拟施工的应用提供了重要经验，在大跨度结构施工中,由虚拟现实技术构造的虚拟施工环境,可以虚拟大跨度钢结构工程施工的全过程,技术人员可以通过该虚拟施工环境对施工方案进行验证，在茶餐厅钢构架的建设中,通过虚拟现实技术真实地反映了这座六边形,室内空间超过30米的宝塔形钢结构在各施工阶段中各结构节点的内力情况,对工程建设的施工方案，施工流程起到指导性的作用。综上所述,虚拟现实技术己基本应用到建筑产业链的全过程,从规划构思、方案可行性研究、建筑设计、结构设计、施工管理和施工方案制定等全过程,虚拟现实技术都发挥了巨大的作用,并取得了一些成就,虚拟现实技术是一项高尖端技术,它还有很多不完善的地方，但是虚拟现实技术在建筑业中有着广阔的应用前景,它将改变人们的传统理念,带给工程界一个崭新的天地。2、在设计中的应用7 虚拟现实施工方案设计是利用虚拟现实技术构造一个虚拟施工环境,在此虚拟环境中,建立围场景、结构构件及机械设备等的三维CAD模型和有限元模型,形成基于计算机的具有一定功能的仿真系统,让系统中的模型具有动态性能,并对系统中的模型进行虚拟装配,根据虚拟装配的结果,在人机交互的可视化环境中对施工方案进行修改。沉浸性和交互性是虚拟现实系统关键的两个特性,这两个特性充分反映了建筑施工方案设计在人机关系上的基本特征,它们充分反映了设计者的主导作用:从过去只能在计算结束后查看计算结果,到能沉浸到虚拟现实的环境中参与整个计算过程;由过去的经验、静态和类比设计转向动态优化设计。在虚拟现实的环境中进行建筑施工方案的分析和设计时,设计人员能对可视化的虚拟模型进行适时修改,从而优化施工方案。（一）搭建用户与设计者的交流平台7 当设计者根据用户最初提供的需求确定设计方案时，设计者往往确定一个方案与用户进行交流、确认。通过传统的介绍虽然也能使用户了解到，但由于设计者的表达能力和客户最专业知识的认知程度不同，交流的过程可能会出现很多问题。然而设计者可以通过虚拟现实技术，展示给用户一个虚拟的施工方案进行过程，以及施工过程中出现的问题都将呈现给用户。用户可以根据现象来告诉给设计者方案与自己的需求之间是否吻合，哪里需要改进。这样，通过虚拟建造技术给用户和设计者搭建了一个非常直观的交流，省去了其中很多不必要的中间环节，使得用户能更好的提出设计需求，设计者能够更加明确用户需求而建立其需要的设计方案。（二）设计者的方案的自我修正在实际的方案制定的过程中，设计者往往根据自己的经验来确定施工方案，然而，对于一些高难度的或者从未涉及的领域来说，经验往往会付出很高的代价。有些设计者根据自身自己能够估计到的问题进行考虑，然而往往现实总是与设计者所估计的有偏差，而这其中的偏差大小取决于设计者的水平。为此，设计者往往考虑到所有可能的问题，根据经验和运算来使自己的设计能够和实际更加接近。但是，正是由于建筑施工中使用传统的方式进行设计，使得很多方案在实际的操作过程中遇到问题，施工人员将问题反馈给设计者，设计者此时根据施工的现状对方案进行调整。虽然大多都能完成施工任务，但在此过程中所浪费的人力、物力、时间等问题确是十分巨大的。因此，通过虚拟建造技术，设计者可以在计算机上模拟出施工中可能出现的问题，进而对施工方案进行考察，从而使得设计者对自己的设计方案进行自我修正，达到设计者能够更好的确定施工方案的目的。3、虚拟现实在建筑施工安全工程中的应用7 （1）首先可以用在评价施工安全价值工程中。在施工过程中出现危险事故的原因主要有人的不安全行为、物的不安全状态、环境隐患和组织管理不力等。可以根据这四个因素的重要程度进行各个方面的安全价值分析，指定不同的安全方案。可以达到资金与安全程度的最大优化。（2）各种施工设备的操作训练。尤其是某些重要工程中要采用先进的特种设备，而这些设备是不允许出现失误且需要不断反复的操作训练。即使一般的起重机、挖掘机、塔吊也需要熟练的操作，还有混凝土搅拌站等等。采用虚拟现实技术开发相应的设备模型用户通过各种传感及输入装置与虚拟场景的交互，使之通过虚拟的设备得到“真实”地训练。还可以观察操作过程中存在那些不规范的操作，可以提前改正，还可以观察～些设备的操作隐患。以此好采取相应的措施预防和加强。(3）可以进行按事故过程模拟。有经验的工程师了解工程当中那些部位容易出现隐患，那些部位容易发生事故。比如爆炸、坍塌、坠落、交通事故等。利用虚拟现实技术可协助建立安全事故发生过程三维动态仿真模型，为以后类似的事故的分析、职工安全教育停工有力的工具支撑。四、结束语以上就是本人结合多年的实践经验和理论知识，对建筑施工过程中，虚拟现实技术的应用及作用做的浅要分析，希望可以为广大施工技术人员提供一些建议，从而促进我国建筑虚拟现实技术的飞跃发展。7 参考文献[1]杨明玉.虚拟现实技术在复杂建筑施工中的应用[J].淮南职业技术学院学报,2006,6(18):85-87.[2]张茂军.虚拟现实系统[M].北京:科学出版社,2001.[3]张利,张希黔,陶全军等.虚拟建造技术及其应用展望[J].建筑技术,2003,5:334-337.[4]沈金良.虚拟现实技术在工程设计中的应用[J].科技交流2004(3).[5]张希黔.建筑施工科技创新与应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.7'