虚拟建造在钢结构工程施工中的研究与应用解析

徐国义

摘要：下文首先对建筑领域达成虚拟化后造成的影响进行了论述，其次探讨了建筑领域使用虚拟建造的原因，希望通过本文的论述，能够对这一技术的实际应用提供一定的借鉴作用，为这一技术的推广及完善提供参考价值。

关键词：虚拟建造；钢结构；工程施工；研究与应用

为了使建筑领域内长时间存在的问题可以得到解决，弥补建筑领域、特别是施工行业当中新技术的使用理论存在的缺陷，使用涵盖制作领域以及另外一些行业当中的领先技术，国际上的土木建筑师已经对建筑施工的理论知识进行了反思以及构建，最终提出了虚拟建造这一课题。

一、建筑领域实现虚拟化产生的影响

若是可以科学借鉴制造领域汲取的领先技术以及操作经验，同时把他们使用到建筑领域当中，必然会推动传统建筑领域获得极大的转变。无论是其工作观念，或是使用的技术方面。首先对于业主产生的影响是：能够让他们产生身临其境的这一感受，从更多领域体会之后使用的建筑物。因此，这一技术的使用，必定会为业主的最后决策发挥相对优质的指导作用；其次是对设计企业产生的影响：在建筑领域当中对虚拟产品进行使用，能够让建筑物当中存在差异的方面，在空间当中统一到一起；最后一个就是对承包商产生的影响：在虚拟产品当中开展测试以及对比工作，能够帮助施工人员对于经济、方便、迅速、以及安全可行的施工方案进行制定，很大程度上降低了施工期间存在的风险隐患问题，同时还方便对质量、投入的成本以及施工的进度这三方面进行管控。

虚拟建造的实质是在计算机当中，对实际建筑物进行施工期间的整个流程实施映射。所以，这一方式使用计算机虚拟了建造施工的环境，以实现对建筑物的整体外观构造、具备的使用功能还有施工期间的性能等各个领域以及会发生的问题模拟以及预估，以此方式提升工作人员进行预测和最终决策的水平。虚拟建造为施工人员供给了自建筑物的最初概念的形成、开展施工设计工作，直至施工整个流程的三维可视和进行交互施工的环境，让建设技术实现了全面预测的新时期[1]。

二、建筑领域使用虚拟建造的原因

由于经济全球化的诞生以及飞速转变，所有类型的新技术大面积辐射。目前的市场环境对建筑领域提出了更为严苛的要求，另外就是可持续发展这一战略同时要求工业对环境产生的负面效用相对最低：因此，对建筑领域开展更新以及变革活动势在必行。主要表现为：

首先，建筑领域属于劳动密集类型的产业，要经过对人力以及施工技术进行集成的方式提升其施工质量；其次，建筑领域开展的施工对人们的生存环境产生着极大的负面影响。因此，要开发科学的施工技术，控制这一负面影响等等。

对于上述提到的挑战以及机遇，把先进的技术使用到传统形式的建造领域当中，同时对其进行优化，已经是现在建造领域要进行发展就必须迈过的道路。另外，还变成了国内建筑领域达成快速发展的一个机遇。

遇到上述提到的实际情况，建造行业的工作人员就将目光转向了虚拟现实这项技术，以期经过对建造领域当中获得的经验教训进行借鉴的方式，让建筑领域的更新换代工作十分自然[2]。另外，以长期发展的角度对这一问题进行论述，建筑项目使用工业化进行生产制作的方法，甚至是建筑领域未来发展的潮流等，说明制造领域与建筑领域进行发展期间，存在归一以及趋同这一形势，建筑使用的材料以及建筑行业产品的集中、大数量以及规范化开展建设工作，施工方式的模块化选择，全部对虚拟建造提供了基础前提。

三、实际应用

（一）以最快的速度对钢筋混凝土框架建模

以一个实际施工项目为基础，建筑设计单位为这一工程的实际开展，提供了大约3000份的有关图纸，全部是使用AutoCAD进行绘制的，这些图纸当中的大多数，是对钢筋混凝土的框架结构开展的设计图纸。土建环节当中涉及到的建模工作量巨大，若是不最大限度的对存的AutoCAD二维图形进行使用，就需要消耗大量的时间再一次对二维图纸进行绘制。为了能够最大限度地使用这部AutoCAD二维图形，选取了Mechanical Desktop3.0作为建模过程中使用的软件，它和AutoCAD之间无缝隙的集合成一体，减小了建模耗费的时间，不用再一次进行转换，提升了建模时的精准性。由于建筑所处区域、使用功能等方面存在的差异，能够使用两类方法开展建模工作：第一类是参数化进行建模使用的方法；第二类是非参数化进行建模使用的方法。

（二）对钢结构构件、把杆以及塔吊部分进行建模

将Mechanical Desktop3.0具备的参数化开展建模工作的软件剔除掉以后，Solidedge6.0以及Pro-Engineer18.0这两款软件同样具备这类建模方法。与前面一类软件进行对比，后面提到的这两类进行实际使用期间，更具便捷性。由于钢结构构件、把杆以及塔吊等这些部分的形状相对偏复杂化，在二维AutoCAD图形文件当中对其外形轮廓进行提取的话会相对比较麻烦。因此，就要直接在纸质的图纸当中进行造型。在对这一模型文件进行保存时，需要其能够被Envision所接受，因此，其进行保存的格式可以是：*.iges、*.wrl、*.dxf等这几类[3]。

（三）组装机构模型

把大楼外观、天桥、塔吊、楼梯部分、钢构件以及把杆等这些模型，输入到Envision模块当中，按照自身具备的功能和特性，最终构成大量的机构（Device）。在Envision这一模块内部，Device属于能够独立开展运动的最小单元。经过对Device进行定位，最终实现对整个机构模型进行完整组装操作[4]。

四、结束语

现如今，随着社会的发展和科技的进步，建筑施工技术在逐步稳健的发展中。虚拟建造属于一个新兴的工艺技术，对其进行使用是未来建筑行业发展的一个必然趋势。目前相关行业人员能够做到的，就是通过自身长期的工作经验，对这一技术当中存在的漏洞进行弥补，对存在的问题进行优化以及解决，在未来的某一天，让其能够更好地为建筑行业做出贡献。

参考文献：

[1]李净强.BIM技术在奥体南区2号地项目钢结构施工管理中的应用[J].引文版：工程技术，2015（34）：30-33.

[2]王朝阳，刘星，张臣友，等.BIM技术在武汉中心项目钢结构施工管理中的應用[J].施工技术，2015，44（6）：40-45.

[3]曹乐，徐汉涛，曲径，等.武汉绿地中心项目应用顶升钢平台模架安装中的BIM应用[J].土木建筑工程信息技术，2014，6（5）：38-45.

[4]曹乐，徐汉涛，方理刚，等.BIM技术在武汉绿地中心项目应用实践——BIM技术指导自带塔机顶升模架平台安装应用[J].建设科技，2016（3）：33-36.

（作者单位：安徽恒信建设工程管理有限公司）