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（一）工程概況

全國組織干部學院E區結構設計復雜，采用型鋼混凝土框架-剪力墻混合結構、鋼桁架結構、預應力懸索鋼結構和穹頂鋼結構等多種結構形式。

1屋面穹頂鋼結構采用全隱框玻璃幕墻，共約3000 m2，幕墻玻璃采用8+1.52PVB+8mm和10+1.52PVB+10mm兩種鋼化夾膠玻璃，穹頂最頂部水平位置采用10+1.52PVB+10mm玻璃，共計32塊；開啟扇玻璃共3排，即第8排、第9排和最底部1排，共計144塊；其它玻璃共計476塊，合計穹頂夾膠玻璃為652塊，每塊玻璃面積約4.0m2至5.3 m2不等，玻璃自重約250/塊。

2 屋面穹頂高42.3m，施工中設計圖紙變更，在E區鋼桁架層與屋面穹頂之間增加一層懸索預應力鋼結構層，即多功能廳（二層）上增加屋面花園平臺（五層）。

懸索預應力鋼結構平臺（圖4中紅色虛線部分）整體形狀為圓環形，由24榀鋼桁架以15°角度成放射狀均勻布置，圓環直徑28.90m，內圓環鏤空，直徑7.30m，桁架高1.80m，上下弦為焊接H型鋼，中間為三根無縫鋼管與之焊接相連，每榀重量為6.1t，長10.7m。結構的下層由環向拉索和徑向拉索組成，構成穩定的空間結構受力體系。

3、E區屋面造型獨特，穹頂鋼結構及玻璃幕墻、懸索預應力鋼結構層施工復雜，需利用虛擬仿真施工技術，對其施工及各階段受力情況、安裝精度、構件尺寸等進行詳細的分析研究，并優化設計、施工方案，以達到最好的工程效果。

3.1 為達到屋面穹頂完美的半球體效果，利用仿真技術，通過建立三維模型，確定玻璃幕墻空間分格尺寸，逐一確定每塊玻璃的具體加工、安裝尺寸；

3.2 施工前，為確保懸索預應力鋼結構質量安全可靠，對空間張弦結構施工進行仿真計算，模擬懸索預應力張拉，確保整個鋼平臺的施工萬無一失；

3.3 為確保原竣工日期的實現，項目部成立QC小組進行現場攻關，利用虛擬仿真施工技術，對比模擬鋼桁架層、懸索預應力鋼結構平臺層、屋面穹頂施工工序，比選、優化施工方案，從而確保了最終竣工工期目標的實現。

（二）施工難點

1 本工程E區復雜的建筑造型和鋼結構大跨度空間的設計，給穹頂玻璃幕墻的施工帶來很大難度。

1.1 屋面穹頂半球體造型，采用平面幕墻玻璃達到曲面圓弧效果，確定空間分格位置、大小難度大。

1.2 玻璃規格形狀多樣，加工難度大。

穹頂全部為鋼結構，弧形鋼梁放射性設計致使幕墻玻璃成梯形規格，玻璃尺寸由上至下逐層遞變。同時，考慮鋼結構施工偏差，幕墻玻璃無法提前批量加工，必須在鋼構件焊接完對每個位置的玻璃尺寸現場實量、定位編號，加工周期長。

1.3 幕墻玻璃吊裝難度大

本工程穹頂位于建筑物的中心位置，且幕墻玻璃單片面積最大的為5.3m2，施工時既要考慮汽車吊吊臂傾斜角度，又要保證玻璃本身不被損壞。同時，汽車吊無法覆蓋的區域還要由人工進行二次倒運。

1.4 穹頂打膠質量要求高

五層屋面花園平臺位于穹頂以內，雨水和積雪會完全淋灑在穹頂上，所以玻璃縫隙及遮陽鋁板打膠質量要求高，任何一點質量隱患都會造成穹頂漏水。

2 模擬仿真受力計算多。

本工程懸索預應力鋼結構造型新穎獨特、受力復雜，預應力鋼結構從結構的拼裝，到預應力張拉完成以及最后支撐架的拆除，其間經歷很多受力狀態，為了保證工程質量能夠符合設計要求，必須進行大量的施工模擬計算。

3 工程量大，工期緊張

3.1 本工程穹頂豎向弧梁為放射形布置，需高空拼裝焊接，對接角度、位置確定困難，吊裝、定位、焊接完成一榀完整的豎向弧梁需要6個小時，24榀共需15天時間；支撐體系及吊裝焊接操作平臺構造復雜，搭設困難，搭設架體至少需要15天時間，嚴重影響施工速度。

3.2 鋼桁架層標高為13.05m，共有大小桁架梁112榀，從單榀重量從0.304t至9.691t不等，長度超過10m的鋼桁架梁，單段重量最大達到5.017t，需分成兩至三段運送至進場。桁架梁采用分段吊裝，起吊次數多，嚴重制約施工速度。

（三）虛擬仿真技術的應用

1 空間張弦結構施工仿真計算

施工過程會使結構經歷不同的初始幾何態和預應力態，兩個狀態的分析理論和方法都不同的，加載方式、加載次序及加載量級都對結構受力具有很大影響，因此，施工仿真計算是預應力鋼結構施工方案中極其重要的工作。實際施工過程必須和結構設計初衷吻合，施工中必須嚴格組織施工順序，確定加載、提升方式，準確實施加載量、提升量等。施工仿真具體項目如下：

（1）驗證張拉方案的可行性，確保張拉過程的安全；

（2）給出每張拉步鋼索張拉力的大小，為實際張拉時的張拉力值的確定提供理論依據；

（3）給出每張拉步結構的變形及應力分布，為張拉過程中變形及應力監測提供理論依據；

（4）根據計算出來的張拉力的大小，選擇合適的張拉機具、設備，并設計合理的張拉工裝；

（5）確定合理的張拉順序，具體張拉步驟如下所示：

第1步：結構全部安裝完成后

第2步：第1批拉索張拉到設計初張力的30％

第3步：第2批拉索張拉到設計初張力的30％

第4步：第3批拉索張拉到設計初張力的30％

第5步：第4批拉索張拉到設計初張力的30％

第6步：第4批拉索張拉到設計初張力的70％

第7步：第3批拉索張拉到設計初張力的70％

第8步：第2批拉索張拉到設計初張力的70％

第9步：第1批拉索張拉到設計初張力的70％

第10步：支撐塔架拆除后

第11步：第1批拉索張拉到設計初張力的100％

第12步：第2批拉索張拉到設計初張力的100％

第13步：第3批拉索張拉到設計初張力的100％

第14步：第4批拉索張拉到設計初張力的100％

2 虛擬仿真優化施工工序

方案經優化后，懸索預應力平臺層與穹頂鋼構兩大施工區域間，由原來的順序施工，改為平行立體穿插施工，大大縮短了E區鋼結構施工關鍵線路的總用時，大大縮短了工期。

我們運用虛擬仿真技術，融合了計算機圖形學、多媒體工業建筑技術、網絡技術、電子技術等高新技術，對懸索平臺層、屋面穹頂施工過程建立仿真模型，虛擬、對比原方案施工過程及優化方案，利用計算機硬件、軟件及各種傳感器創造出一個四維空間虛擬環境， 使所需解決的問題得到清晰和直觀的認識。

（四）實施效益

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我國在將虛擬仿真技術應用在房建施工方面，有許多成功的案例，比如中央電視臺新址、上海的環球金融中心以及廣州珠江新城西塔等等。在房建施工中，應用虛擬仿真技術具有很多的優勢，可以對其進行推廣和應用。

1、虛擬仿真技術

虛擬仿真技術指的是人們借助于計算機技術、傳感技術、仿真技術以及多媒體技術等，來研究外界環境感知模型。以往的系統仿真技術很少涉及到這個領域，因此，可以說虛擬仿真技術是一項重大的科技突破。

2、虛擬仿真技術在房建施工中的應用

虛擬施工技術的應用研究：從理論層面上來講，依據相關的要求來將施工設計圖具體的實施，是非常簡單的過程，但是，在實際的施工中，這個過程卻是十分困難的。因為，在具體的施工中，會遇到各種各樣的地質情況，會選擇各種各樣的施工方法，那么在施工的過程中，必然會遇到一些突發的事情。在以往，我們遇到困難的時候，總是依靠施工經驗來進行解決，優化施工方法和施工組織，但是施工經驗會有一定的局限存在，那么在局限的經驗下指導施工，就很可能出現一些失誤。特別是隨著建筑風格和結構的多樣化，這種全新的建筑是沒有經驗可循的，如果依然走過去那種老路，就會產生很多的問題，施工的質量和施工的安全得不到保證，此外，還會增加施工成本和能源資源消耗。

在建筑施工中應用虛擬施工技術，就可以有效的解決這些問題；利用虛擬施工技術，可以依據相關的工程情況來建立幾何模型，有著高度的仿真性和交互性。工作人員可以依據相關的要求來進行模擬施工，在施工中尋找最為合適的方法和手段。相對于傳統的方法，這種方法可以有效的降低施工成本，縮短工期，并且還可以有效的提升施工質量。目前，很多的企業都開始應用虛擬施工技術，他們只需要建立一個三維模型，可視化模擬施工的全過程，在實際施工之前，就可以對各種構件的關系和位置進行準確的把握，這樣施工安全控制參數就可以依據比對來有效地的出來。

仿真技術在建筑施工中的應用研究：在建筑施工中應用仿真技術，主要的作用就是讓虛擬的建筑物更加的真實。應用仿真技術，可以讓建筑物周圍環境的外景十分逼真。只需要按照設計圖紙的樣本來進行建筑物的施工，就可以建模渲染建筑物和周圍的各種元素，比如周圍的建筑、場景和道路等等。在仿真場景中，任何一個物體的高度都和現實中一樣，并且有靜有動，有著十分強烈的真實感，讓人仿佛身臨其境。設計人員要想體驗其中，只需要從多個角度來觀察仿真環境即可。目前，在很多的建筑中都應用了這種仿真技術，并且取得了不錯的效果。

虛擬仿真技術在復雜空間鋼結構施工中的應用：現代建筑中鋼結構施工十分常見，它非常重要，并且十分復雜；它的復雜性指的是鋼結構并不是一下子完成的，需要一個部分一個部分來進行，在不同的施工階段，會有著不同的結構形態、受力特性、邊界條件和負載情況，那么下一個環節施工的時候，平衡狀況可能就達不到相應的要求。并且，再接著進行下一個階段的施工時，新的平衡又會產生。也就是說，接下來的每一個階段都需要重新尋找平衡。要想保證這么復雜的工程質量，就需要在實施的過程中認真的把握每一個微小細節，對所有的因素進行綜合的考慮。鋼結構工程對建筑整體十分的重要，如果在這個工程的施工分析中出現了問題，那么就不能有效的指導具體的施工，從而增加資源浪費和施工成本，還有可能導致一些重大安全事故的發生。如果依然采用的是傳統的施工方法和經驗，那么就不能保證這個工程的質量，針對這種情況，就可以采用虛擬仿真技術；通過實踐研究證明，在工程施工中采用虛擬仿真技術，可以全程跟蹤分析復雜的空間鋼結構施工，這樣比較危險的階段就可以及時的找出來，從而采取一系列的措施來進行控制和防范，降低事故發生的幾率。

虛擬仿真的三維動畫在施工中的應用：在以往，分析研究工程進度的時候，依據的是主觀的判斷和經驗，這樣研究出來的結果也不具備指導意義，因為它沒有足夠的科學性。而在建筑施工中應用了虛擬仿真技術中的三維動畫，就可以科學合理的分析施工的全過程。采用虛擬仿真技術的三維動畫，可以詳細的表現出施工過程中的每一個細節；那么設計員、業主和專家就可以迅速的找到工程施工中的一些重難點、關鍵環節以及注意事項等等；并且依據具體的需要來及時的調整和修改施工方案。虛擬仿真技術不需要投入大量的資金，也沒有很大的難度，因此，可以進行積極的推廣和應用。

虛擬仿真技術在施工安全方面的應用：主要體現在兩個方面，一是可以實現施工安全控制方案的最優化；如果采用傳統的模式，很可能會遺漏一些安全隱患；而采用虛擬仿真技術就不會出現這個問題，因為它可以模擬演練各種各樣的施工安全管理方案，對演練效果進行分析，采用科學的手段來綜合比較施工中不安全的人、物以及可能存在的一些安全隱患等等，制定出合理的施工方案，既能夠減小安全事故發生幾率，又可以保證工程施工的質量。二是可以實現安全預防和演練的最優化，首先依據虛擬仿真模擬，工程師就可以及時發現一些可能存在安全隱患的環節和部位，并且，三維動態仿真模型的建立，也可以起到協助的作用，總結本次現場模擬的分析和演示結果，避免日后發生類似的事故；其次，緊急逃生可以用三維動態仿真模型來進行有效的模擬，現場人員可以依據在模型中出現的建筑物事故模型，來充分的了解并且有效的選擇事故發生現場的應急措施、自救方式以及逃生路線，從而在很大程度上降低事故所造成的損失。

3、結語

通過大量的實踐研究表明，在建筑施工中應用虛擬仿真技術，可以有效的控制施工成本和安全風險，提高施工質量。隨著時代的發展和社會經濟的進步，虛擬仿真技術的應用范圍將會越來越廣。本文簡要分析了虛擬仿真技術在房建施工中的應用，希望可以提供一些有價值的參考意見。

參考文獻：

[1]嚴勇.建筑施工中虛擬仿真技術的實踐應用探究[J].建筑與文化，2012,2（3）：123-125.

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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) .

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一、虛擬仿真技術在建筑施工中的應用

虛擬現實技術主要結合了計算機方針技術、計算機圖形技術以及現實技術等多種學科的優勢于一身，使人機交互對話成為了可能，為其提供了更加真實、直接的三維界面，同時還在多維的信息空間中搭建虛擬的信息環境，用戶在使用時會產生一種身臨其境的感覺。虛擬現實技術一方面結合了仿真技術的優點，另一方面為用戶提供更加真實的環境效果，在很多領域中都有非常廣泛的應用。

仿真技術是基于系統動態模型的一種實驗方式，具有經濟性與安全性的優勢，在很多領域中都有廣泛的應用，例如航空航天、電力、交通等等，此外，在煤炭、化工等領域中也有很好的應用。

二、虛擬仿真系統在建筑施工中應用的意義

虛擬現實技術主要指在工程施工過程中對施工進行模擬，首先需要在施工之前掌握各種構建在結構中的相互關系即相對位置，在實驗中通過多種方法，對工況應力進行計算，使方案得到優化，其產生的意義主要可以從以下幾方面進行探討。

（一）優化施工方案

在建筑工程施工過程中，施工組織、施工方法的選擇都要建立在一定的施工經驗基礎上，從這一方面來說具有一定的局限性。與此同時，現代建筑都具有鮮明的個性，所以施工就不能完全重復，虛擬仿真技術的使用可以在方案中將施工組織與施工方法科學、直觀的展示出來，并將方案的對比定量完成，這對于方案的優化是非常有利的，促進了最有施工的真正實現。

（二）引入新的施工技術

虛擬仿真技術在工程施工中的應用可以最大限度的降低技術人員對施工工藝進行試驗的成本，幫助施工人員革新思路，同時還可以將新技術的成效完美的展示出來，大大縮短新技術的引入與推廣時間。

（三）施工管理更加便利

施工仿真技術可以對施工全過程進行事先的模擬，在模擬的過程中就可以將施工管理中容易出現的安全、質量等隱患及時找出來，并采取相應的措施對這些隱患區域進行強化，使施工現場的管理效果及施工質量得到明顯提高。

（四）便于進行安全生產培訓

施工虛擬仿真技術可以將施工過程情況直觀的顯示出來，有了這種技術的幫助，操作人員就可以更加全面的來哦接操作流程，做到優質的完成工程施工任務。

（五）大型工程設計

施工虛擬仿真技術可以對設計是否合理進行考察，從而可以更好的修改擬改進部位，獲得的設計效果將會更加令人滿意。同時，設計的方針對設計單位與施工單位以及業主之間進行設計交底也是非常有利的。

（六）建筑市場管理

在招標過程中，施工虛擬技術可以直觀的對比各方的成效，評標的公正性與透明度因此得到增加，這對建筑市場的規范性管理是非常重要的。

（七）其它方面

施工虛擬仿真技術的開發一定會帶動虛擬現實技術的廣泛應用，應用到建筑業的其它方面，并充分帶動城市規劃的優化和虛擬現實技術的發展。

三、建筑施工中虛擬仿真系統的研究與應用前景展望

（一）應用現狀

現階段虛擬現實始終作為一門新興科學而存在，虛擬建造直到現在也沒有得到一個十分明確的提法，現階段的研究主要集中的理論、研究以及系統的層面上。

（二）應用展望

仿真技術是否可以在建筑施工領域中得到廣泛引用，主要取決于仿真軟件及計算機硬件的發展，現在虛擬仿真技術在工程施工中存在的問題主要有：1）虛擬仿真系統的開發及應用對硬件的要求比較高，而且要在專用的實驗室或工作站中進行，進行系統開發時需要投入大量的人力和資金，同時演示過程中還會受到設備的限制，移動起來也不是很方便。2）在開發單項工程時，需要用到從國外進口的VR軟件平臺。因為現在工程施工中幾乎沒有成型的虛擬仿真系統軟件，所以需要開發一個新項目，這需要較高的成本，開發出的系統應該是專用的集成型的軟件系統，從而為單項工程的開發奠定堅實的基礎。3）現階段我國的一些建筑集團已經建立了屬于自己的設計研究院，這無疑為施工企業技術人才的培養創造了有利條件。

目前我國一些施工企業洪的技術人員已經具有非常高的技術研發能力，很多建筑施工集團已經成為施工軟件研發的主力軍。另外，一些高校和科研機構也開始極力開發工程施工中涉及的技術軟件，在工程實踐等方面對集成控制等技術進行積極的探索與引用。真個工程施工領域中的計算機輔助軟件正在逐步形成，并為人工智能理論與方法的推廣奠定了基礎。

隨著仿真技術應用的領域越來越廣泛，相關軟件也取得了突飛猛進的發展，同時新的仿真平平臺、計算方法以及編程技術將會體現出更好的可擴展性，并在多種領域中得到應用。此外，對仿真系統進行的微機化探索在在不斷發展之中，并已經取得了一定的成效，這為虛擬現實在微機上的應用成為了可能。通過對集成型、通用性施工軟件的開發，一定會加快軟件的普及速度，并使單項工程的開發成本得到降低。

結語：

綜上所述，目前高新技術已經開始日益發展，建筑也一定要勇于創造，積極吸納新技術，從而促進工程施工技術的不斷發展，為現代化的實現創造條件，這成為建筑工程施工企業適應激烈的市場競爭的重要途徑。

參考文獻：

[1]杜曉剛. 虛擬仿真技術在建筑施工中的應用分析[J]. 中華民居，2011，（6）.

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中圖分類號：G421 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）07（a）-0153-02

高校工科類專業中，操作實踐是教學中重要的組成部分，我國大部分院校都設立了工科類的專業操作實驗室，為學生動手能力和創新能力的提高創造條件。在傳統的機械工程實驗教學中，使用儀器設備的密集程度非常的高，使得實驗的復雜程度大大增加。很多儀器設備的價值昂貴，體積結構為實驗的操作帶來極大不便。學生只能在教材知識的基礎上刻板地進行實驗的操作，在這種情況下學生的創新能力和主觀能動性就不能得到發揮。眾多高校在實驗室的更新建設中，因為受到資金的限制，會繼續使用舊的儀器設備，這些設備在長期的使用過程中出現機能老化，已經不能滿足當前機械工程實驗教學的需要。在計算機技術不斷發展的基礎上，虛擬仿真技術的應用成為現在機械工程實驗教學中普遍的教學手段。

1 機械工程實驗室的虛擬實驗改進

現在高校實驗教學中的問題越來越突出，制約著教學效率和質量，突出體現在很多院校的實驗基地和實驗單位的建設能力非常有限，不能滿足學生自己動手操作要求，不能實現對學生進行基礎理論知識深化和了解。很多院校為了節省資金，減少出現實驗設備的安全問題等，在進行實驗教學的時候，主要是以參觀和講座的形式進行實踐培訓，學生基本沒有實踐動手的機會。在這種情況下，就會造成學生畢業后，參加相關工作沒有機械設備操作的經驗，無法獨立完成工作的內容。尤其在是實驗教學的過程中，學生會逐漸失去對實驗知識的學習動力和興趣，對學生長遠發展造成負面影響。所以在科學技術不斷發展的今天，機械工程該實驗室教學要轉變傳統的教學模式，采用先進的科學技術更新教學理念和教學手段，實現實驗教學方法和教學的完善。在院校的機械教學中，實驗教學是學生進行知識學習和鞏固的重要手段，是學生實踐操作能力培養的根本方法，是當今院校機械制造專業教學中最為重要的環節，是現代化機械人才培養的基本途徑。通過現代化的教學方式可以最大程度提高學生實踐動手能力，保證學生在實驗動手操作的基礎上對基本理論知識進行理解和完善。通過這樣的實踐實驗教學，可以使學生合理將基礎知識理論與實踐內容相結合，在動手實踐過程中逐漸形成獨特的自我知識技能認知能力。現在大多數院校利用的是CAD機房，然后在此硬件設施的基礎上，實現部分實驗室教學方式的改革。并且引進虛擬仿真技術對現有的實驗設備進行更新和改進。在機械工程實驗室教學中應用虛擬仿真技術，不但可以避免在實驗教學過程中出現設備的故障隱患，還能最大程度提高學生的實踐動手能力，為學生專業理論知識的學習提供科學實踐依據。對實驗室部分設備裝置進行傳動性能實驗、數控加工仿真實驗和減速器裝配實驗，最大程度提高了機械工程實驗教學的效率和質量。

2 虛擬仿真技術在機械工程實驗教學中的典型應用

2.1 帶傳動性能測試實驗

帶傳動性能測試實驗是機械工程專業實驗室教學中的一個重要組成部分，其主要是讓學生能夠直觀地觀察帶傳動的彈性滑動和打滑現象，還能有效地對實驗中的相關機電設備的承載能力進行分析，根據分析的數據參數實現對帶動問題的控制。進行傳動性能測試實驗的時候，需要利用的機械設備有力傳感器、電動機、轉矩力測桿、光電測速裝置、發電機等。這些實驗機械設備主要通過人工實現傳動性能測試，這樣的測試方式主要的特點是人工費用會高于設備使用的費用。在虛擬仿真技術的基礎上，進行帶傳動性能測試系統的設計可以最大程度提升機械工程實驗教學效率和教學質量。

2.2 數控加工仿真實驗

數字加工技術是現代制造業中一個核心的技術，在現代制造業的進步和發展過程中發揮著至關重要的作用。數字加工技術是綜合計算機應用技術中的微電子技術和機械加工技術。現在眾多院校的機械自動化成為一門重要的專業，這門專業的核心內容是在數控機床的操作中利用數控加工技術。但是數控機床的價格非常高，設備運作形式單一，并且運行程序的設置相當復雜，不能實現對每一位學生實驗操作需求的滿足，這種復雜性的實驗操作，只能滿足極少部分學生的需求，嚴重制約了機械工程實驗教學的效率。虛擬仿真技術在機械工程實驗教學中的應用，可以實現讓每一位學生加入到具體的機械工程實驗中來，對機械機床加工環境和流程才形成一個系統認知。

2.3 減速器裝配實驗

機械設計的一個基礎項目是減速器在機械設備中的使用。在傳統的減速器實驗教學中，都會利用實物代替減速器的教學方法。虛擬仿真技術在機械工程實驗教學中的應用，實現了通過實物模擬模型的拆卸，進行減速器的構成結構的直觀講解。

3 虛擬實驗室建設的構想

在進行虛擬實驗室建設思路設計的時候，首先，可以不考慮實驗室應用設備的操作性，也就是保證實驗室需要操作實踐的目標和任務與相關機械工程專業知識系統相統一，然后再研究實驗設備的穩定性。其次，要構思虛擬仿真平臺的建設，例如：機械操作平臺中的仿真器、ECU和虛擬演示平臺等。在整個虛擬仿真系統框架的設計中，主要是滿足院校機械工程類專業學生實驗操作的需要，所以一定要保證虛擬仿真實驗結果的精確性，才能確保學生對理論知識的掌握和鞏固。一般構建虛擬實驗室要進行仿真計算，觀察相關系數，觀察預先系數與實際操作系統是否統一。再次，仿真器的構建設計，隨著計算機軟件技術在機械工程實驗中的應用，虛擬仿真器代替了原來操作實驗中的實物操作，最大程度簡化了實驗步驟。并且仿真器可以利用USB實現與虛擬演示平臺的鏈接，在實驗的過程中可以保證虛擬演示平臺及時接收到虛擬實驗仿真信號，通過PWM模塊實現向ECU傳輸一定頻率的方波，在多媒體上模擬機械設備的工作原理，在虛擬實驗進行的時候仿真器利用USB將仿真實驗得到的數據傳送到模擬演示平臺，實現學生實驗操作的參數需要。最后，建立虛擬仿真系統，利用相關的計算機應用軟件，編輯建立應用模塊，結合相關的3Dmax建模工具建立虛擬演示平臺中的技術模塊，將模塊中的內容以特定的文件格式導入虛擬演示平臺中，最終讓學生在虛擬演示平臺中進行相關機械工程實驗操作。

4 結語

綜上所述，虛擬仿真技術在現代院校機械工程專業實驗教學中的應用，可以克服傳統實驗中的眾多實驗問題，保證學生能夠主動參與到實驗操作中來，提高機械工程實驗教學的質量。所以，院校應該重視對機械工程實驗室的虛擬實驗改進，以及虛擬仿真技術在機械工程實驗教學中的具體應用手段和方法，對傳統的實驗教學進行更新和補充。虛擬實驗要緊密結合現代科學技術和先進的計算機應用技術，滿足機械工程專業學生實驗操作要求的同時，適應院校實驗室敬愛教學的改革和發展。

參考文獻

[1] 蔡衛國.虛擬仿真技術在機械工程實驗教學中的應用[J].實驗技術與管理，2011（8）：76-78，82.

篇6

在服裝教學上體現虛擬仿真技術的特點主要有教學方法的形象化、教學情境的仿真性以及教學內容比較實用。1.教學方式的形象化，在服裝工藝虛擬仿真教學的特色就是教學方式的形象化。在服裝企業的生產技術、生產順序，以及服裝工藝教學通過虛擬仿真技術，學生可以直面地了解以及學習。這樣可以進一步加強學生對該專業的技能及知識的學習與了解，最終掌握相應技術，在很大程度上降低了教師在教學中的工作量，而且也最大限度地實現了教學目標。2.教學情境的仿真性，這是服裝工藝虛擬仿真教學的關鍵所在，可以將服裝企業的生產狀況采用虛擬技術進行模擬，學生可以直觀地看到服裝生產場景，利于學生的學習與思考。通過虛擬仿真服裝生產場景，可以使學生在虛擬仿真情景學習中能夠感受到服裝企業生產場景以及其他問題，這樣可以進一步提高學生技術的實踐能力。3.教學內容實用性，在服裝工藝虛擬仿真教學中的基礎是教學內容的實用性。在進行服裝工藝學科教學中，它的實踐性以及技術性都比較強，所以教師在服裝工藝技能教學過程中，應該對現代英語技術的實用性進行充分考慮，在服裝工藝理論教學過程中，也要注意加強服裝工藝技術理論知識。只有充分發揮服裝工藝理論教學的實用性，才能不讓虛擬仿真技術在對服裝工藝教學內容中失去本身意義，才能更有效地培養現代生產技術型人才。

二、服裝工藝教學中虛擬仿真技術的應用

篇7

近年來，我國加工制造業得到了空前發展，高端數控設備的使用已經成為制造業發展的必然趨勢。五軸數控機床作為高端設備的代表，在我國制造業得到了廣泛使用。然而，能夠操作五軸數控設備的技A術人員卻嚴重短缺。培養技術人員的職業院校在五軸加工課程建設方面的不科學，是造成技術人員短缺的主要原因。當然，許多職業院校的教育工作者亦發現了此問題，并進行了相關改革和研究。但目前大多數與五軸加工教學模式相關的研究都僅適用于各學校自身，推廣性和復制性不強。因此，建立一種適用于大多數職業院校的五軸加工實訓教學模式具有重大意義。

一、五軸加工實訓課程的特點

實訓的最終目的是全面提高學生的職業素質，最終達到學生滿意就業，企業滿意用人。然而，五軸加工實訓教學對硬件配置的要求較高，開展此類高新技術領域的實訓課程一般很難模擬實際工作環境，配置昂貴的實訓設備。因此，五軸加工實訓課程具有設備昂貴，不易實現大范圍教學；課程難度大，技術不易掌握；涉及知識面廣，不易入門等特點。這使得開展五軸加工實訓課程必須首先解決這些問題。

一般數字制造類實訓課程由編程和操作加工兩大部分組成，由于五軸機床價格昂貴，學校配置數量很少，因此，課程教學中與機床依賴關系較弱的“編程訓練環節”可在課堂上完成，以減少對機床的需求。首先，數控編程分為手工編程和自動編程兩部分，由于五軸機床軸數較多，其中自動編程CAM技術為主要訓練環節，手工編程為基礎訓練環節，因此，手工編程與自動編程CAM技術宜分開進行訓練。其次，五軸加工分“定向加工”和“聯動加工”兩大類，無論是哪一類加工方式，都容易產生機床的碰撞和干涉問題。因此，五軸加工程序在執行前，需要脫離機床進行仿真，以驗證加工程序的正確性，避免由于程序錯誤造成機床碰撞，所以需要設置加工仿真環節。

二、五軸加工實訓教學模式的建立

（一）虛擬仿真系統與教學模式的建立

由于五軸機床的體積大，購置、維護及運行成本都很高，且與其他數控設備相比，危險程度高，一旦不能正確操作，輕則損壞刀具、刀柄，重則損壞機床，甚至發生人身事故。虛擬仿真技術在五軸加工實訓中的合理采用，在一定程度上可以解決設備數量短缺問題，并避免安全事故的發生。然而，單一仿真軟件教學與實際機床操作不符，且完全依靠計算機操作，也不能有效地訓練學生的操作和編程能力。因此，需要將虛擬仿真技術與五軸機床的操作加工進行合理整合，構建一套科學的實訓教學模式。

五軸加工虛擬仿真系統由三部分組成，如圖1所示，分別是海德漢iTNC530系統編程仿真工作站，CAD/CAM編程與加工軟件及Vericut加工仿真工作站。在仿真系統中，這三個部分之間可以進行NC程序的交互驗證和切削仿真訓練。其中，基礎教學可采用海德漢iTNC530系統編程仿真工作站完成仿真訓練。高級教學由于程序和加工內容的難度較高，需要增加另外兩部分內容進行仿真訓練，首先，可在CAD/CAM軟件內進行編程及仿真訓練，然后，將編輯的程序傳入Vericut加工仿真工作站進行仿真訓練。其次，每一個教學環節的設置都有其目的和意義，iTNC530系統編程仿真工作站為基礎環節，該環節主要完成手工程序編輯訓練，當手工編程訓練完成后，學生可以進行五軸機床操作及加工訓練，從而完成基礎教學。如果學生需要進行高級學習，則需要在虛擬仿真系統中完成CAD/CAM編程及Vericut仿真的訓練，具體教學流程如圖2所示。

（二）課程內容的構建

以虛擬仿真系統為基礎，將虛擬仿真系統與五軸機床操作進行合理整合，可在不增加機床數量和課程開設成本的前提下，最大限度地提升學生對五軸加工技術的理解和熟練程度。以此為課程內容構建目標，可建立如圖3所示的五軸加工實訓課程內容。

五軸加工實訓課程的內容，包括理論知識與編程、五軸加工仿真、五軸操作與加工三個部分，與教學模式流程相對應。基礎教學需要進行理論知識與編程和五軸操作與加工兩部分知識的學習，高級教學在此基礎上進行手工編程、CAM軟件、五軸加工仿真、五軸操作幾個部分的學習。

（三）教學模式有效性的對比

為驗證新教學模式的有效性，可開展實驗性教學。實驗教學設置A、B兩個組，每組15名學生，A組教學按傳統模式，B組教學采用新模式。實驗要求A、B兩組的30名學生經過基礎、綜合兩項測試進行選拔，這兩項測試主要對學生的專業基礎知識及綜合能力進行判定，依照測試成績將30名學生進行分組，保證兩個組學生的基礎和能力基本一致。依照表1進行實驗準備，表中設施為我校目前五軸加工實訓教學設備的配備標準，該實驗強調在不增加實訓設備的前提下改善五軸教學的效果并驗證新教學模式的有效性。

教學實驗通過對比學生的測試成績分析兩種教學模式的區別。由于學生人數較多，分別對比離散數據難度較大，因此，通過每科平均數和每人平均數對比的方式對實驗數據進行處理，以柱狀圖的形式得出對比結果。根據實驗源數據，得到處理后的平均數，分別包括每人平均數和每科平均數兩欄數值，最后，將兩欄數值進行柱狀比較和方差分析處理，見如圖4和下頁表2所示。

通過對比A、B兩組學生從選拔考試開始至學習結束整個過程中所有的測試成績可知，選拔基礎考試和選拔綜合考試A、B兩組學生的成績基本一致，從而說明學生開始學習課程前的基礎不存在大的差異。從第一次測試開始，B組的測試成績呈平緩上升的趨勢，且每次測試平均分數均高于A組的平均分數，另外，A組的平均分數存在不規則突變，表明學生每次測試時表現很不穩定，不是一個循序漸進的學習過程，受測試難易程度影響較大。

為檢驗A、B兩組教學效果之間的差異，采用方差齊性檢驗對兩個班每人的平均成績進行對比。方差齊性檢驗又稱作F檢驗法，是英國統計學家Fisher提出的，主要通過比較幾組數據的方差，以確定對檢驗對象檢驗的精密度是否有顯著性差異，從而可得出哪一組教學效果較優。先將A、B兩組的平均分數和樣本標準差求出（見表2），然后假設兩組教學效果無明顯差異，并進行F值檢驗，過程如下：

假設H0 ： ？滋A=？滋B

dfb=k-1=1

dfw=nA+nB-k=28

F=■=6.38

其中H0為條件假設，dfb、dfw為自由度，k為對象個數，nA、nB、nC為對象人數，SSb、SSw為方差估計值。

根據dfb=1，dfw=28，查F值表，找到F（1，28）0.05=4.2，由于F=6.38>F（1，28）0.05=4.2，則假設不成立，即A、B兩組教學效果存在較大差異，B組教學效果優于A組教學效果。實驗結果表明，基于虛擬仿真系統的五軸課程內容及教學模式更加有效。

建立基于虛擬仿真技術的實訓教學仿真系統，將虛擬仿真系統應用到實訓課程中，構建五軸加工實訓教學模式，根據教學模式完善五軸課程內容，并對課程內容進行合理安排，最后開展教學對比實驗。實驗數據的分析結果表明，新教學模式在不增加五軸機床數量的前提下，有效地提高了教學效果。

參考文獻：

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[7]張成軍.實驗設計與數據處理[M].北京：化學工業出版社，2009.

Research on the Teaching Mode of Five-Axis Machining based on Virtual Simulation Technology

LI Jie，TAN Ji-ming

篇8

1.1 教學內容多且廣泛

環境工程學包含廢水污染控制、大氣污染控制、固體廢物處理以及噪聲控制等，內容多而雜，容易造成學生對知識的掌握廣而不深，學而不精。對應的專業教材知識更新慢；理論課程課時過多，實踐課程課時少，專業技能訓練難以保證[1]。

1.2 實習實訓教學效果差

環境工程課程實習實訓都是集中將學生帶到某個與專業相關的單位比如污水處理廠，學生只能參觀某些處理單元，不得隨便操作任何設備、儀器，對于如何控制管理水處理工藝的運行、如何解決運行問題等，仍然得不到學習和鍛煉。實習實訓教學現場通常比較嘈雜，學生對參觀的內容往往是“走馬觀花”，不能達到實習實訓的目的。

1.3 實驗項目偏少且單一

環境工程實驗作為環境工程學理論課程的后續實驗課程，該課程不僅能加深、鞏固學生對環境工程基本理論的理解，同時還可增強分析問題和進行科學實驗的獨立工作能力；有利于掌握有關環境工程實驗研究方法和實驗技巧，培養整理、分析數據能力，提高環境工藝、工程方面的科研思維能力和創新意識。但是目前環境工程實驗教學僅限于幾個固定實驗，比如：活性污泥實驗、大氣除塵演示實驗、氧傳遞系數測定實驗等，實驗項目偏少。教學方式大多是在教師講解之后，學生“依樣畫葫蘆”進行實驗，學生對實驗目的和步驟理解得不夠透徹，在整個實驗過程中處于一種被動的地位。另外，學生對實驗設備缺乏感性認識，即使把實驗指導書中對設備的基本構造、使用方法和注意事項看了多遍，仍不得要領，甚至不能正確地操作設備。另外，某些實驗項目受到設備數量、品種、成本等方面的限制而無法開展。

2 虛擬仿真技術在環境工程學理論及實驗教學中的應用

虛擬仿真教學是指利用實物和計算機軟件共同模擬出真實的情境，讓學生在模擬的情境下進行探究和學習。隨著科學技術的迅猛發展，虛擬仿真技術越來越廣泛地被應用于各領域的專業教學，如自動化[2]、水電機組監測與故障診斷等[3]。虛擬仿真教學可以根據教學的實際需要和效果，對教學內容進行動態的組織和修改，具有很強的針對性和互動性，能夠充分發揮學生的主動思維[4]。

2.1 虛擬仿真技術水污染控制的運用

虛擬仿真技術教學可以提升學生對城市生活廢水、工業廢水處理系統的認識，提高教學效果。在仿真系統中，學生按照時間操作規程的要求對各個工藝參數進行調整，最終確定處理后的廢水與污泥能否與實際設計的標準要求相符[5]。學生可根據提示熟悉虛擬水廠構筑物分布和水廠概況，查看主要動力設備的知識點，了解水廠主要動設備能耗和藥劑成本，了解污水處理廠的相關工作規定和安全章程等。比如：虛擬仿真水廠包含巡檢項目和事故預案工況等，分別是正常工況巡檢、出水總氮超標、出水總磷超標、出水COD超標、反應池曝氣量調節、初沉池排泥撇渣、內回流的調節、SVI調節，從而掌握污水處理廠常見事故的應急處理預案和解決措施。

篇9

一、建設的任務和原則

《電力電子技術》虛擬仿真實驗教學中心的建設任務是實現真實實驗不具備或難以完成的教學功能，在涉及高危或極端的環境、不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或綜合訓練以及現有實驗條件不足或學生自主開展實驗與訓練等情況時，提供可靠、安全和經濟的實驗項目。《電力電子技術》虛擬仿真實驗教學中心的建設必須充分體現虛實結合、相互補充、能實不虛的原則。

二、建設的內容

《電力電子技術》虛擬仿真實驗教學中心的建設內容為：

1.虛擬仿真實驗教學資源。發揮學院的電氣工程學科專業優勢，積極利用企業的開發實力和支持服務能力，充分整合信息化實驗教學資源，以培養學生綜合設計和創新能力為出發點，創造性地建設與應用高水平實驗教學資源（包括軟件共享虛擬實驗、儀器共享虛擬實驗和遠程控制虛擬實驗等），提高實驗教學能力，拓展實驗領域，豐富實驗教學內容，降低成本和風險，開展綠色實驗教學。

2.虛擬仿真實驗教學的管理和共享平臺。建設具有擴展性、兼容性、前瞻性的管理和共享平臺，高效管理實驗教學資源，實現校內外、本地區及更廣范圍內的實驗教學資源共享，滿足多地區、多學校和多專業的虛擬仿真實驗教學的需求。探索學校和企事業單位（包括企業、科研機構、政府機構等）共建共管的新模式和新途徑，建立可持續發展的虛擬仿真實驗教學服務支撐體系。

3.虛擬仿真實驗教學和管理隊伍。建設教學、科研、技術人員結合，核心骨干人員相對穩定，結構合理的虛擬仿真實驗教學團隊，形成一支教育理念先進、學術水平高、教學科研能力強、實踐經驗豐富、勇于創新的虛擬仿真實驗教學和管理隊伍。

4.虛擬仿真實驗教學中心的管理體系。以虛擬仿真實驗教學資源的開放共享和充分使用為目標，系統制定并有效實施保障虛擬仿真實驗教學的教師工作績效考核、經費使用管理、實驗教學中心維護與可持續發展等政策措施，建立有利于激勵學生學習和提高學生創新能力的教學效果考核、評價和反饋機制。

三、建設的辦法

為了確保《電力電子技術》虛擬仿真實驗教學中心建設工作的順利開展，需要采取切實可行的辦法：

首先，學院制定出臺相關政策措施、中心建設與管理的各項規章制度等文件，并責成相關人員出具中心建設規劃與實施方案。

其次，中心開發教學軟件、多媒體課件、在線網絡課程、教學視頻等數字教學資源，且課件要求可在瀏覽器環境播放。

再有，虛擬仿真實驗教學中心的視頻材料包含實驗教學中心環境全貌、設備全貌、實驗項目操作界面和功能界面等內容，反映虛擬仿真實驗教學建設、應用和共享的基本情況。

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虛擬施工技術是一種在虛擬環境中建模、模擬、分析建筑設計與與施工過程的數字化、可視化技術。 虛擬施工技術的主導思想是“先試后建”，即基于一個虛擬平臺，在真實工程開工之前，對建筑項目的設計方案進行檢測分析，對項目施工方案進行模擬、分析與優化，以便提前發現問題、解決問題，直至獲得最佳的設計和施工方案，從而指導真實的施工。這一理念的實施，將大大降低返工成本和管理成本。

目前，國內外對虛擬施工技術的研究仍處于初期階段，香港理工大學建筑虛擬模型實驗室則是這方面研究的先驅者，其技術水平一直處于世界領先地位。虛擬施工技術是對建造過程中的各個環節進行統一建模，形成一個可運行的虛擬建造環境，以軟件技術為支撐，借助于高性能的硬件，在計算機局網絡上，生成數字化產品，實現規劃設計、性能分析、施工方案決策和質量檢驗、管理。它是數字化形式的廣義建造系統，是對實際施工過程的動態模擬。基本上不消耗資源和能源，也不生產實際產品，而是產品的設計、開發與實現過程在計算機上的本質體現，強調的是建造系統運行過程的計算機化。

二、虛擬施工技術內容

1、技術內容

工程施工過程是一項將設計圖紙轉化為實際建筑的復雜工作，利用計算機，擇適當的軟件平臺，采用參數化的方式建立建筑結構構件及機械設備的虛擬模型，對不需要模擬施工過程的部位，則將單個的模型靜態地組裝起來；對那些需要模擬的施工過程，則采用正、反運動鏈的定義，通過編程，實現了施工過程的運動模擬。將虛擬仿真技術應用于復雜工程施工的結構、方案設計，通過三維圖形的形式動態實時地顯示施工方案實施的全過程，讓方案設計人員置身在虛擬的環境中，隨時調整、優化施工方案，對實際建造施工過程進行全面的仿真再現，對結構施工過程的各個環節進行跟蹤模擬，從而實現施工中的事前控制和動態管理.

（1）建模技術

虛擬產品建模特別強調產品在計算機上的本質實現，施工模型要將工藝參數與影響施工的屬性聯系起來，以反應施工模型與設計模型之聞的交互作用，施工模型要具有可重用性，因此必須建立產品主模型描述框架，隨著產品開發的推進，模型描述日益詳細，但應保持模型的一致性及模型信息的可繼承性，實現虛擬施工過程各階段和各方面的有效集成。

（2）仿真技術

計算機仿真是應用計算機對復雜的現實系統經過抽象和簡化形成系統模型，然后在分析的基礎上運行此模型，從而得到系統一系列的統計性能。仿真的基本步驟為；研究系統——收集數據——建立系統模型——確定仿真算法一建立仿真模型——運行仿真模型——輸出結果，包括數值仿真、可視化仿真和虛擬現實。

（3）優化技術

優化技術將現實的物理模型經過仿真過程轉化為數學模型以后，通過設定優化目標和運算方法，在制定的約束條件下，使目標函數達到最優，從而為決策者提供科學的、定量的依據。它使用的方法包括：線性規劃、非線性規劃、動態規劃、運籌學、決策論和對策論等等。

（4）虛擬現實技術

虛擬建造是在虛擬環境下實現的，虛擬現實技術當然是虛擬建造系統的核心技術。虛擬現實技術則是一門融合了人工智能、計算機圖形學、人機接口技術、多媒體工業建筑技術、網絡技術、電子技術、機械技術等高新技術的綜合信息技術。目的是利用計算機硬件、軟件以及各種傳感器創造出一個融合視覺、聽覺、觸覺甚至嗅覺，讓人身臨其境的虛擬環境。操作者沉浸其中并與之交互作用，通過多種媒體對感官的刺激，獲得對所需解決問題的清晰和直觀的認識。

2. 適用范圍

大型復雜結構建筑工程、大型土木工程。

三、虛擬施工技術的作用

“先試后建”是虛擬施工技術實施的指導思想，也是虛擬施工技術作用的集中體現，其可對建筑工程中的任何需要進行檢測、模擬和分析。下面針對建筑項目的不同階段，對虛擬施工技術的作用進行分析，即優化建筑項目設計、優化施過程、優化施工管理活動等。

1、優化建筑項目設計

完善的設計方案是建筑項目順利實施的前提和保證。建筑項目設計由建筑設計、結構設計、建筑設備設計等組成。通常，這三方面由多個設計方完成。在施工過程中，這些設計將轉變為集成在一起的建筑構件，結果碰撞或沖突時常出現，如建筑設備與結構之間的沖突等。這不僅會增加設計、施工返工成本，浪費資源，還會影響施工的進度。這也是建筑工程經常出現工期延遲的主要原因之一。另外，設計的不可施工性是項目設計的另一個主要問題。特別是對于復雜的建筑項目，經常出現設計的可施工性不強或不可行等問題。這同樣增加返工量，影響施工進度。究其主要原因，就是缺乏一個有效的協同工作及檢測平臺，即設計方、施工方在設計階段不能有效地溝通與協作，同時在二維（2D）環境下不能對設計方案進行檢測與分析。虛擬施工技術為此提供了一個有效的平臺，用于設計沖突、可施工性的檢測，及多方溝通。

采用虛擬施工技術優化設計，首先要建立相關3D模型，包括建筑、結構及建筑設備等。基于建立3D模型，可進行設計檢測、協同修改。設計檢測可根據需要設定相關參數，確定檢測范圍，從而檢測設計沖突問題、可施工性問題。設計檢測在設計之初已經開始是一個“設計-檢測-設計”的循環過程，直至在施工之前解決所有設計問題，盡而消除返工成本、減少施工時間。盡管檢測跟蹤時間較長，但檢測、修改過程可以自動化操作，因此設計優化過程非常方便。同時，可行的設計方案是施工過程優化的前提，否則施工優化無從談起。

2、優化施工過程

篇11

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。現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。基本施工技術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

篇12

目前我國的輸配電線路施工技術參與人員數量較多，但是這些人員的能力水平都是各不相同的，操作人員的各方面知識水平和素質也需要提升。對于輸配電線路施工操作人員的培訓如果僅僅停留在理論的層面，就難以替身操作人員的實踐能力，參加培訓的人員因為實踐比較少，所以技能就比較差，正是這種原因使得人們對于輸配電線路施工技術仿真系統的需求也更加迫切。 

二、輸配電線路施工技術仿真系統設計現狀 

（一）輸配電線路施工技術仿真系統概況 

輸配電線路施工技術仿真是對現實配電線路施工技術系統的抽象屬性的模仿。人們利用這樣的模型進行試驗，從中得到輸配電線路施工技術所需的信息，然后幫助實踐者對現實世界的輸配電線路施工技術的問題做出決策。輸配電線路施工技術仿真是一個相對概念，任何逼真的仿真都只能是對真實系統某些屬性的逼近然而仿真是有層次的，既要針對所欲處理的客觀系統的問題，又要針對提出處理者的需求層次，否則很難評價一個仿真系統的優劣。 

輸配電線路施工技術仿真系統一種先進的實施培訓手段，提高培訓的效率，強化培訓效果。輸配電線路施工技術仿真系統的設計是在計算機的基礎上開發，通過internet 軟件平臺及面向對象程序設計和數據庫技術，綜合設定，使得輸配電線路施工技術仿真系統具有實用性和可維護控制性。 

輸配電線路施工技術仿真系統的開發，主要是首先起源于國外對于計算機仿真系統的應用，尤其是西方國家如英國、美國等大型企業開發計算機仿真系統，并取得了顯著的效果，這樣參加培訓的人員可以在很短的時間內獲得具體輸配電線路施工技術作業經驗，其技能可以與在現場工作2年的人員比，因此很多國家都看到了計算機仿真技術的優越性，計算機仿真系統也越來越多的應用到各個領域中。目前我國對于仿真系統的應用也是在一些危險性較大的領域，例如大型的鍋爐裝置、化學化工及變電站的應用中，后來有人提出在輸配電線路施工技術作業中應用，但是目前仿真系統在輸配電線路施工技術作業中應用僅僅停留在提出的階段，還沒有完全開發出完善的輸配電線路施工技術仿真系統。 

（二）輸配電線路施工技術仿真系統功能設計 

目前關于輸配電線路施工技術仿真系統的設計的思想越來越統一，即輸配電線路施工技術仿真系統必須能夠便于施工技術模型的調試和輸配電線路畫面的構造，輸配電線路施工技術仿真系統還應采取先進的運行軟件和保證運行數據相分離的一種設計思路。 

關于輸配電線路施工技術仿真系統功能設計應該分成培訓師和受培訓者兩個方面的功能，對于輸配電線路施工技術仿真系統培訓師功能應該是輸配電線路施工技術仿真系統的集成操作，其主要功能是可以控制受培訓者的機器，包括受培訓者機器的開始暫停關機等功能，另外可以準確知道受培訓者機器是否有事故及分析事故產生源，輸配電線路施工技術仿真系統培訓師機器功能還應是控制受培訓人員考核的現場等具體狀況。輸配電線路施工技術仿真系統學員機器功能設計，首先要依附于輸配電線路施工技術仿真系統培訓師機的功能下，即能夠受到輸配電線路施工技術仿真系統培訓師機器的監管控制。在這種模式的輸配電線路施工技術仿真系統受培訓人員的機器可以提供參家培訓人員的操作畫面，主要包括操作的流程圖、、控制組、趨勢圖及操作記錄等具體的監控畫面。 

輸配電線路施工技術仿真系統將電網仿真系統和輸配電線路仿真及配電站系統仿真等有機結合進行設計，該系統應該具有的特點是確保在硬件使用上采用了以局域網應用為核心，利用工作站、開放式系統及微機構成的分布式，以便于以后輸配電線路施工技術仿真系統的擴充和升級。此外，在輸配電線路施工技術仿真系統軟件上采用了軟件相互支持系統技術，這樣使輸配電線路施工技術仿真系統系統更加便于修改和維護。再者，在功能上要更加完善，即充分考慮了仿真電網和輸配電線路施工技術仿真系統及仿真變電站之間的相互影響，使輸配電線路施工技術仿真系統更加具有真實性。最后，還應通過采用了輸配電線路施工技術仿真系統多媒體技術，逐步實現輸配電線路施工技術的圖像化和可視化，比較完整的反映出輸配電線路施工技術作業情況，同時也使仿真的對象更加便于更改和進一步擴充，這樣輸配電線路施工技術仿真系統就會具有更高的性價比。 

通過輸配電線路施工技術仿真系統為輸配電線路施工技術作業人員提供了一種較為先進的培訓手段，同時也徹底改變了傳統的培訓模式，它的設計及應用可以提高整體的輸配電線路施工作業技術，進一步確保電網安全，同樣也大大提高了作業者的勞動生產率，為創造良好的經濟效益和社會效益發揮著顯著的作用。 

三、結論 

輸配電線路施工技術仿真系統仿在不斷的發展和完善中，供電有限公司每年都會投入很大的資金和時間等用于施工技術人員的培訓及考核，著力開發完善的輸配電線路施工技術的仿真系統，使得輸配電線路施工技術的仿真系統能自由安排培訓項目，并且允許人員在培訓中發生各種錯誤，同時演示出因為操作錯誤造成的種種后果且不帶來任何實際危害，不受其他客觀條件的限制，此外還可以人為制造各種故障來綜合培訓操作人員處理操作中故障的能力。輸配電線路施工作業人員進行重復性集中培訓，從而使的操作人員在短期內接受較多的培訓項目，縮短總的培訓周期。可節約大量的培訓時間與經費。所介紹的輸配電線路施工技術仿真系統目前已經投入運行，實際應用表明該系統能極大地提高培訓的質量，在短時間內提高施工技術人員的技術水平，對電力系統的建設起到了重大的推動作用。目前很多設計成果效果較為顯著，但是為了進一步提高輸配電線路施工技術仿真系統的應用水平，還需要更好的完善輸配電線路施工技術仿真系統，爭取達到創造更高的經濟效益和社會效益。 

 

參考文獻： 

[1] 楊永生,郝小欣.分布交互式仿真技術在變電站仿真中的應用[j]. 電網技術.2000(9) 

[2] 湯曉青,周林,栗秋華.輸配電線路施工技術仿真系統的設計與實現[j]. 四川電力技術.2007(2) 

[3]姜芳芳,來文青,龔慶武.虛擬現實在變電站仿真系統中的應用[j].高電壓技術.2005(7) 

篇13

引言

時代的變遷讓我國國民的經濟建設飛速發展，建筑施工技術工程也是日新月異。趨勢很好的建筑行業，讓越來越多的有遠見的成功人士加盟到其中，企業的互相競爭也是必不可免的，這也有利于建筑企業為了競爭不得不提高技術水平的創新。建筑施工技術的管理是一項建筑工程的基礎措施，做好建筑工程的施工技術管理，可以提高建筑工程的修建效率，降低施工時的人力物力成本，并且還可以提高建筑工程的整體質量。

一、關于建筑施工技術管理優化的重要性

隨著國民收入的穩定增長，社會各行業的全面進步，我國的各個地區對于基礎設施的使用建設也在全面的遞增，特別是建筑業建設取得我國房地產的突飛的發展。不過，建筑行業也讓建筑施工企業的數量增多。但是，對于目前的建筑行業，雖然有管理部門的監督，相關質量的要求還是不太全面而且還偏低，所以建筑各個企業的施工技術也不一樣，這也是導致建筑質量不合格，頻繁出現的主要原因。通過建筑企業互相競爭的情勢下，可以要求提高建筑質量的施工技術。只有完善了施工技術的管理要求，才有利于施工建設中修建的效率，提高工程的管理水平，降低建筑工程的建設成本，所以建筑施工技術監督管理的優化非常重要。

二、我國建筑施工技術的進步

1、建筑裝飾施工技術

隨著改革開放的政策剛剛開始，我國建筑裝飾行業慢慢興起，并且成為持續了20年之久高速發展的行業，建筑裝飾行業的施工技術到現在已經有很大都進不了，尤其幕墻專業已緊跟國際水平，稍稍落后。但是有的工種已經有了翻天覆地的變化，各種電工工具已經普及在了全行業。有的企業已經把生產的矛頭轉向了裝飾配件，生產工廠化，現場施工裝配化的路子了，是當前施工比較良好的一個狀態。

2、信息化管理技術

自我國進人wTO，國際建筑業的投資也自然加大了，所以建筑市場競爭非常的激烈，對于安裝企業本身的管理技術的要求也日趨增高，這時候現代管理手段，有助于提高企業的競爭力。大型施工企業的改造主要在于公司和股份，以辦公自動話為基礎也可以有效的推進企業管理信息化的建設，還有以工程項目管理信息化也可以改善和提高企業信息化的建設水平。

3、低碳建筑中的施工技術

低碳建筑是指在建筑材料與設備制造、施工建造和建筑物使用的整個生命周期內，減少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量。目前低碳建筑已逐漸成為國際建筑界的主流趨勢。“低碳建筑”低碳建筑采用結構體系、地能熱泵系統、智能布線配電系統、太陽能綜合利用、節能門窗、雨水收集中水利用及其他低碳使用技術。低碳建筑技術不僅可以大幅度降低能耗，同時可使建筑碳排放水平降低50%左右。

4、建筑防水技術

最近幾年以來，我國建筑防水材料的應用慢慢發展，并且步步高升，尤其是新型防水的材料增長的更為迅速。根據市場的需求，以及大致的走勢，SBS/APP改性瀝青防水仍然需要大量生產投人市場的。EPDM用VC這兩種產品成為高分子防水卷材的要發展的重點，并且對TPO產品的研究會加大力度。防水涂料好的前景是聚氨醋、丙烯酸醋類的防水涂料。硅酮是密封材料的重點，并且努力的研發防水保溫性能的材料。

三、建筑施工技術的發展方向展望

1、計算機、網絡信息技術在施工管理中的作用

信息技術在施工界也占有相當重要的位置，因此需要復雜項目的管理人員也要具備現代管理信息技術知識，這樣才能有效提高國內的建筑市場，利于以后在國際上的競爭。

（1）提高管理水平的重要性。目前我國的施工企業之間的競爭普遍進入白熱化狀態，而承接建筑工程的可以稱為國內施工企業經營的決定性因素，由于接到建筑工程任務就能掙錢的思想在很多企業中根深蒂固，所以導致很多施工企業對建筑工程項目管理不是很重視。因此就需要搞好管理，降低成本，提高營利能力，提高企業的競爭力，對施工企業來講是很重要的。

（2）利用網絡信息技術，大輻度提高管理效率目前很多項目參與各方的工作協調和信息交流的方式相對還是較為傳統的，就導致速度和效率都比較低。造成這些的原因就是懂得項目管理和熟練計算機的項目管理人員很少。尤其是私企的老板對網絡技術了解少之又少，所以一定程度上影響企業的發展。項目管理的科學化是大勢所趨，因此就需要各大企業都要引進先進的科學技術，以此來加強我們的施工項目的管理，提高工作效率，從而帶動施工企業整體的核心競爭力。

2、預拌混凝土以及混凝土輸送、使用技術的創新

混凝土是現代建筑施工的主要原料，混凝土的質量直接決定了建筑施工的質量。預拌混凝土技術采用先進技術，將混凝土在施工前攪拌好，一是減少了施工工序，極大減少了人、物資源的浪費，并在客觀上縮短了施工工期；二是標準化的混凝土能避免人工配比、拌料時的誤差，保證了混凝土的質量。另外，通過創新技術，采用泵送混凝土輸送技術，保證了混凝土在輸送過程中的質量穩定。在混凝土的現場施工方面，通過采用預防混凝土堿集料反應的措施來進一步的保障混凝土施工質量，例如，盡量使用低堿水泥、砂石料、低堿活性料等。同時，通過預應力混凝土技術，采用低松弛高強度鋼絞線以及新型預應力錨夾具結合起來，有效減少混凝土板厚、高度，從而達到減輕建筑物自重、提升建筑物性能的效果。

3、鋼筋加工技術的創新應用

鋼筋-混凝土結構是大多數建筑物的首選，鋼筋加工質量對建筑施工質量有著至關重要的影響。在鋼筋的焊接方面，電渣壓力焊由于不受鋼筋化學成分、可焊性以及天氣的影響，并且操作過程中沒有明火、安全又簡單，在鋼筋加工中越來越普及，特別適用于現澆鋼筋混凝土結構中豎向或斜向（傾斜度在4：1范圍內）鋼筋的連接，特別是對于高層建筑的柱、墻鋼筋，應用尤為廣泛。

在鋼筋連接技術方面，鋼筋剝肋滾壓直螺紋技術通過滾絲機將待連接鋼筋端部的縱肋和橫肋直接滾壓成普通螺紋，并用特制的直螺紋套筒連接。采用直螺紋連接技術可以大大加強鋼筋接頭強度，100%發揮鋼筋抗拉，并且操作簡單高效，施工現場就可以快速進行加工。

4、建筑施工虛擬仿真技術的應用

通過建筑施工的虛擬仿真應用可以直觀、科學地展現不同施工方案的真實效果，定量地完成方案的對比，有助于施工方案的選擇和優化，提前發現和解決問題，真正實現最優施工。為實現建筑施工的虛擬仿真，需要借助虛擬現實技術、計算機仿真技術、優化與建模技術等，建立復雜的數據分析模型，針對廣域分布的數據資源和計算資源進行研究、分析、實驗或修正，并提供直接真實的人機交互對話三維界面，計算規模龐大。云計算平臺的集成計算引擎賦予支持系統強大的計算處理能力，能夠滿足建筑施工虛擬仿真應用中的海量數據存儲與分析處理，是新一代信息技術在建筑工程行業的典型應用。

目前，建筑施工虛擬仿真應用在國內建筑工程行業的還處于發展階段，相關工程實踐不多。未來，可通過增加軟硬件及人員投入、提升施工技術人員的軟件研發與應用水平等途徑，基于云計算推廣虛擬方針應用，對施工活動中的人、財和物的信息流動過程中出現的仿真，為了避免施工中出現問題，就要增強施工過程中的決策、優化和控制能力。

結束語

綜上所述，隨著建筑工程施工技術的創新和應用，在促進我國建筑施工質量不斷提升的同時，也使得人們的觀念在發生著越來越大的變化。未來建筑施工技術的發展，需要科學的人文觀、環境觀、資源觀的保障，只有具備這樣的施工技術應用觀念，才能夠更好地促進我國社會經濟的發展。

參考文獻