建筑可視化分析大全11篇

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中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（c）-0145-01

所謂實驗教學指的是將理論知識與實踐活動、抽象與具體、直接與間接相互結合的教學過程。這種教學模式與純理論教學更具有綜合性、實踐性、直接性以及創新性。實驗教學在培養學生解決實際問題以及綜合素質的提高具有重要的促進作用。在教育理論研究不斷深入，教學質量不斷提高的過程中，傳統教學弊端逐漸顯現出來。在傳統教學問題不斷出現的過程中，網絡化教學被提出。網絡化教學與信息技術運用的一個層面。據實踐表明，基于網絡化教學模式，在時空與教學交互方面更具優勢。

1 實驗教學網絡資源的構建分析

網絡化實驗教學平臺建設或者是實驗教學網絡平臺建設，其最終的目的就是借助網絡媒介，更新、傳遞知識，在教學中凸顯出高校對學生創新能力與實踐能力的培養。但是，據資料研究表明，實驗教學資源的開發與利用存在著一定的問題。首先，實驗教學網絡資源缺乏統一性，所利用的網絡資源質量不高、推廣性差、適用性不強[1]。其次，學科教師參與的積極性不高，教學設計思想、效果與目標不相匹配配。最后，學生在利用網絡資源的過程中，缺乏指導，利用效率不高。這些問題的存在嚴重制約了網絡資源的可利用率，進而影響了網絡信息化教學改善與改革的實效性。雖然這些問題的存在是信息技術教學給改革過程的必經之路，但是針對這種情況并不能提出有效的解決措施。因此，發展信息技術促進實驗教學應從網絡資源開發與構建方面入手，將制約網絡化教學資源建設中的問題及時解決，提出有效可靠性的措施，以此來增強實驗教學在網絡化教學過程資源設計的可參與性。為教師網絡教學的實施提供有效的依據。

2 高校化學實驗課程“網絡化教學輔助設計系統”的建構

高校信息技術與課程整合性較差的原因有教師可參與性的問題。教師參與性對信息技術課程的開發具有重要的影響。導致教師可參與性差的原因其實主要有兩個方面。一方面為教師缺乏與網絡化境相匹配的教學設計思想、能力與知識；另一方面是缺乏對信息技術與課程整合方面的理解。這兩方面因素，使得教師在教學中智能以低水平開發網絡化教學。其實，提高教師可參與性問題，其中加強高校教師現代教學設計與信息技術具有一定的必要性。這是一個較為漫長的過程。為更好、更快的促進信息技術課程教學效果的實現，就是為教師提供教學輔助設計系統。

2.1 教學過程輔助設計支架系統的構建

教學過程的設計問題主要在沒有同統一分類標準的前提下對網絡會啊教學資源進行開發，使得重復利用與低效率使用，進而影響網絡化教學理想效果的實現。近年來，在高校化學研究不斷深入的過程中，對化學實驗有了新的分類。對化學實驗進行得新分類，其更側重想長期困擾的實驗教學設計的兩個方面。即實驗技能教學，強調學生是以“動作技能”為主還是以“智慧技能”為主；在“智慧技能”中是傾向于方法還是“問題的解決”[2]。現如今，化學實驗總共分為三類：基礎操作實驗、驗證性實驗、綜合性實驗。這幾個部分在化學實驗教學中具有層層遞進的關系。從化學實驗課程教學的現狀我們不難看出，高校化學實驗的的分類具有差異性的同時也存在在這一定的相似性。這就為后期網絡化教學的模式開展提供了良好的基礎。

2.2 整合點輔助決策支架系統的構建

制約當前網絡化實驗教學資源與開發的一個問題就是高校教師在網絡化教學的前提下很難有效整合現代信息技術。這問題出現的根本原因就是教師缺乏對網絡技術與網絡教學設計的深入認識。因此，使得教師在教學中無論如何進行整合，仍然不是很清晰。要想信息技術與實驗教學整合性獲得提高。在教學決策中應注意以下四個方面。第一，需求分析。在教學中開展“教學分析”是非常有必要的。通常情況下，教學分析包括了學習情境、學習者情況、學習任務。“需求分析”作為“教學分析”的一個組成部分。在教學中對教學情況的需求進行分析，分析教學質量與效率方面存在的問題，可以有效解決甚至提高教學質量與效率，因而在學科教學中整合信息技術。第二，判斷整合點。在教學分析中，對教學的需求分析已經對教學整合的必要性做出了判斷。因此，下面就是確定具體的教學組織、傳輸以及管理。這一些列的操作其實就是判斷整合點。由于實驗教學過程輔助設計對學習任務進行了分析，因此在實驗教學中應對空間和時間要素與現代信息技術的聯合進行分析。教師通過多方面的入手，擬出幾個基本問題為輔助網絡化教學設計“判斷整合點”。在某些情況下，教師可對特殊問題作出判斷。對一般性教學，則需對基本問題進行逐一判斷。第三，選擇和開發整合策略[3]。依據現代教育信息技術的特點，在宏觀上就可以將整合策略分為時間整合策略、交互策略以及空間整合策略。根據各自整合策略的不同，可以將各種策略進行有效的分析。第四，生成整合性教學設計。這屬于教學的最后一步驟，為后面的實驗教學做準備。

3 結語

總之，高校化學課程“網絡化教學輔助設計系統”的構建主要基于高校化學實驗教學的特點、教學分析的步驟與方法以及現代信息網絡技術的優勢。在網絡化教學設計的過程中，應多加注意教學過程中國各方面的問題，存進學科教師對網絡化實驗教學資源以及教學設計跌有序參與。

參考文獻

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現如今的初中教育中，數學學科教育工作在保證學校教學質量、培養學生思維邏輯性方面起著至關重要的作用。數學以其特有的科學神秘性質，千百年來吸引著無數的智慧者為之折腰，學好數學能夠提高整個民族的思維能力。隨著全球化的發展，世界逐步走向多元化，人才選擇應用也逐步走向個性化。這就更凸顯了初中數學小班教學模式的重要地位，小班教學以其較小的規模，給了每個學生實現自我能力飛躍的機會，為學生的個性化展示與師生之間的互動了解提供了前所未有的廣闊空間。小班化教學有利于學生個性化德育素質的展示，可謂是教育界的一場革命。小班教學模式是現代化教育變革課堂教學的表現，在這一過程中必須不斷探索，找出最適合我國初中數學小班化課堂教學發展的道路，最終促成教育模式的轉變。

一、注重小班教學過程中的分層學習

1.分層學習的具體概念。在分層教學的概念中，主要強調了根據不同學生現有的學習能力，知識掌握水平，以及綜合素質進行課堂知識的分層級教學，努力達到使所有學生的學習能力和水平都得到提高的統一目標。教師在這一過程中是學生分組的重要引領，根據教師對學生的了解，將學生分成不同層次的學習能力相近的學習組別，在互相幫助與團隊合作中促進知識的有效吸收和理解，最終達到提高學生數學綜合素質的目的。

2.分層教學的理論來源。分層學習這種科學合理的學習思想自我國古代就有所體現，從古代的“因材施教，因人而異”到前蘇聯某知名教育家提出的“最近發展區”理論都包含著分層教學的理論精華，這兩種理論概括起來就是，每個人在一段的時間內都擁有著兩種水平，現有的發展水平與潛在的水平，此兩種水平的發掘并不是隨機的，而是分別在特定的環境下受到刺激才能夠得以發展。這種教育環境要求將不同水平的要求和特點充分突出，從個體差異個性分析出發，最終挖掘出潛在能力，促進學生的全面發展。

3.我國的分層教學理念最初是上世紀九十年代被提出的，現階段在國內初中數學的分層教學模式中大概有以下幾種：班內分層目標教學模式，分層走班模式，能力目標分層監測模式，“個別化”學習模式，以及課堂教學的分層互動模式。班內分層目標教學模式保留了以往的行政班級，但是在班級內部根據學生學習能力的好、中、差三個等級確定各自的學習任務，進行分組學習；分層走班模式是最常規的根據摸底測試的成績將學生分為不同的組別，這種模式不破壞原來的行政班級，知識根據文化課摸底考試成績的不同，按班級級別分類進行上課；能力目標分層監測模式是由學生自身由下而上地進行較授課級別選擇，根據自身評價的學習能力和綜合素質，選擇適合自己的教學層級；“個別化”學習模式設計出適合不同學生的學習模式，以便學生自主選擇學習模式；課堂教學的分層互動模式主要依靠教師對學生平時的學習成績的掌握，按主觀能動性將學生分成不同的組別，促進他們共同成長。

二、小班教學中構建因材施教的高效課堂教學模式

1.加深對初中數學教材的進一步探索調研，讓教材發揮核心作用。在初中數學小班化課堂教學過程中，教材一直以來都是貫穿整個數學學習階段的重要主體。現階段各大學校對數學教材的使用不能夠達到深刻挖掘的目的，只是泛泛地教授學生書本知識。當然對教材的深入挖掘是必不可少的。初中數學的小班教學種教材固然重要，但是對教材不僅僅停留在表面階段，更要對其進行拓展延伸，注重數學的實踐教學，將課堂教學延伸到學生生活中，加強教師與家長之間的聯系。例如，教師可以運用微信、QQ等交流工具與學生家長時刻保持聯系，讓家長在現實生活中傳達教師的要求。

2.加深對學生的了解和交流，從學生自身特點出發進行授課。教師對學生的學習能力進行了解是一個長期的過程，在小班化教學中更是如此。數學任課教師應對每一名學生進行具體了解，做好相應學生資料的收集等授課前期準備工作。教師應充分了解不同的學生群體對每一階段學習的數學知識不同理解程度，讓學生充分表達出自己的思維過程與不懂之處。例如，教師可以通過課堂提問、卷子形式的小測驗等方式，總結不同學生群體的知識吸收情況與接受能力，分為各種等級，進行分級授課。加強對學生的了解和與學生的交流，同時可以密切師生關系，為學生的健康成長與日后步入社會后的人際交往打下堅實的基礎。

3.完善數學課堂教學評價體系，充分吸收學生意見。數學小班化課堂教學的成員包括教師與學生，而學生是這一過程中的主體，所以數學課堂教學效果如何，有著親身體驗的學生最了解。為此，學校必須重視學生對數學教學模式的態度和評價，建立完善的校內校外數學教學評價系統，可以定期邀請學生家長和教育界知名人士蒞臨指導，向學生了解實情。通過調查與評價，可以從中看出學生對數學課堂教學的關注度，從而進一步促進數學課堂教學效率的提高與教學模式的改進。

綜上所述，初中數學的小班教學形式已成為現代化教育中不可缺少的教學原則及理念，是現代化教育發展帶來的重大改變。在小班化教學模式的探索過程中，要求教育者不斷總結經驗，在實踐中發展理論，用分層教學促進因材施教的實施，更好地促進現代化教育和人才培養事業的發展。

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關鍵詞： 避雷針；保護范圍；可視化；MATLAB

Key words： lightning rod；protecting area；visualization；MATLAB

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）01-0050-03

0 引言

雷電是自然界中一種常見的自然現象，具體表現為帶有不同電性的云層之間或帶電云層與大地之間的放電過程。由于雷電能量巨大，在目前科技水平下還不能被人類所利用，導致雷電每年給各行業帶來巨大的經濟損失和人員傷亡，因此雷電防護一直是人們關心的問題。

避雷針作為建筑物雷電防護的主要措施之一，尤其在防護直擊雷方面具有重要作用[1]。避雷針能否起到保護建筑物的作用，其保護范圍的合理計算是其影響因素之一。采用MATLAB工具設計避雷針保護范圍可視化軟件，可以為避雷針的設計和改造提供直觀、可靠的圖像顯示，并有利于分析不同情況下關于建筑物的避雷針設計要求，進而合理設計避雷針。

1 避雷針保護范圍簡介

避雷針保護范圍的計算方法主要有折線法和滾球法兩種[2，3]。

折線法，又稱為規程法或放電模擬法，以實驗室放電模擬為準，兼顧運行統計結果。其單支避雷針的保護范圍是一個以避雷針為軸的折線圓錐體。多年來，我國各行業一直采用折線法確定避雷針保護范圍。目前，主要在電力裝置設計規范上要求采用折線法計算。

滾球法就是以h為半徑的一個球體，沿需要防直擊雷的部位滾動，當球體只觸及接閃器（包括被利用作為接閃器的金屬物）或接閃器和地面（包括與大地接觸能承受雷擊的金屬物），而不觸及需要保護的部位時，則該部分就得到接閃器的保護，也就在避雷針的保護范圍之內，不同類別的防雷建筑物的滾球半徑有所不同，見表1。目前，建筑物遵循《建筑物防雷設計規范》的要求采用滾球法計算。

2 避雷針保護范圍可視化設計

2.1 MATLAB工具介紹 MATLAB將計算、可視化和編程功能集成在非常便于使用的環境中，是一個交互式的、以矩陣計算為基礎的科學和工程計算軟件。它集數值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示等功能于一體，構成了一個方便的、界面友好的用戶環境，是近幾年來在國內外廣泛流行的一種可視化科學計算軟件。

MATLAB現已發展成為功能強大的仿真平臺和系統，除了可生成二維圖形外，還提供了可以生成三維圖形的各種函數。利用這些函數，可輕松實現在三維空間中繪制空間曲線、曲面和網格圖形。圖形結果處理后，還可以利用鼠標拖動可任意變換觀察角度以尋找最佳觀察角度。同時，MATLAB還提供了強大的圖形用戶界面GUI制作工具，可以制作用戶菜單和控件，使用者可以根據自己的需求編寫出滿意的圖形界面[2，4]。

2.2 可視化軟件功能設計 利用MATLAB的GUI制作工具，設計避雷針保護范圍三維分析的圖形化界面；利用MATLAB的編程工具，設計避雷針保護范圍工程計算與三維分析的程序。結合程序與界面，實現可視化軟件的參數選擇、繪制仿真圖像和判斷分析等功能，如圖1所示。

2.2.1 參數選擇

①方法選擇。可選擇用折線法或滾球法來計算和顯示避雷針的保護范圍；②避雷針支數選擇。可對避雷針的支數進行選擇（單支或者雙支）；③避雷針高度選擇。可輸入每支避雷針的高度；④建筑物選擇。可輸入建筑物的長、寬、高（根據實際測量）；⑤距離選擇。可輸入避雷針與建筑物之間的距離（根據實際測量）；⑥滾球半徑選擇。可對滾球半徑進行選擇，包括30m，45m，60m（見表1）。

2.2.2 避雷針高度計算 根據建筑物的實際尺寸、避雷針距建筑物的尺寸、建筑物的防雷類別，借助MATLAB的計算功能，可視化軟件可計算避雷針的高度。

2.2.3 繪制仿真圖像 根據建筑物的實際尺寸、避雷針距建筑物的尺寸、建筑物的防雷類別，以及計算的避雷針高度，借助MATLAB 的圖形處理能力，可單獨或者組合繪制保護范圍仿真圖像，建筑物仿真圖像和避雷針仿真圖像。

2.2.4 分析判斷 利用仿真圖像可對所顯示的避雷針保護范圍進行三維觀察，通過鼠標拖動可從不同角度觀察不同區域避雷針對建筑物的保護效果。根據仿真圖像功能和軟件自動判斷功能，可對避雷針保護效果進行判斷和顯示。

3 避雷針保護范圍可視化分析

3.1 折線法與滾球法可視化對比分析 圖2是避雷針高度為8m的折線法和滾球法的效果對比分析圖。可以顯示當避雷針的高度h？燮0.293hr時，折線法確定的保護范圍小于滾球法確定的保護范圍，這與保護范圍原理計算結果相符。

同理，可以顯示當避雷針的高度h=（0.293～0.4）hr時，折線法確定的保護范圍與滾球法確定的保護范圍基本相同；當避雷針的高度h>0.5hr時，折線法確定的保護范圍大于滾球法確定的保護范圍，這些仿真結果與保護范圍原理計算結果相符。

3.2 避雷針保護范圍可視化判斷分析 圖3和圖4是建筑物高8m，寬4m，高4.5m，滾球半徑30m的雙支避雷針保護范圍三維圖像。在建筑物相同的條件下，通過調節避雷針的高度，可以清楚的判斷出建筑物是否在被保護范圍之內。

3.3 避雷針保護范圍可視化顯示分析 圖5中，rx為避雷針在hx高度平面上的保護半徑；h為避雷針的高度；hr為滾球的半徑；hx為建筑物的高度[1]。根據圖5可以計算出不同高度的避雷針保護范圍，但圖像顯示效果較差，不容易理解。圖6是單支避雷針保護范圍計算仿真圖像。根據建筑物的實際尺寸、避雷針距建筑物的尺寸和建筑物的防雷類別，可繪制建筑物、避雷針及其保護范圍三維仿真圖像，同時可確定避雷針的高度，其三維圖像效果較好，容易接受和理解。

4 結束語

本文提出的基于MATLAB軟件開發的避雷針保護范圍可視化軟件，能夠較好滿足避雷針合理設計與保護范圍檢測的需求，對避雷針的工程應用提供了保護范圍的可視化分析手段，同時為防雷系統的信息化教學提供了一種渠道，具有較高的實際應用價值。

參考文獻：

[1]吳薛紅，濮天偉，廖德利.防雷與接地技術.北京：化學工業出版社，2008：1-29.

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2技術流程和方法

為了滿足客戶需求,城市園林景觀的三維可視化仿真要素包括:地形地貌、園林建筑小品和綠化植被。其可視化的主要技術路線有兩點:(1)地形地貌、園林建筑小品基于CAD施工設計圖和現狀地形圖,利用3dsmax軟件進行多邊形建模,結合現場實拍照片進行紋理映射,統一光影和色調烘焙后,通過數據格式轉換加載到仿真平臺上,利用該平臺實時驅動完成三維可視化。(2)對于設計施工階段的綠化植被,可視化基礎來源于CAD設計施工圖,在3dsmax中利用ForestPackPro插件進行植被布置,映射符合設計意向的植被紋理;而對于現狀建成階段的綠化植被,則根據普查GIS數據中的公園斑塊文件自動生成點位數據,在仿真平臺上直接關聯植被符號,達到逼真的可視化效果。其技術流程按照三維可視化仿真要素分述如下。(1)地形地貌要素的構建,是整個可視化流程的基礎,所有園林建筑、小品以及綠化植被都必須無縫接合在地形地貌上。在地形圖上提取出等高線和高程點,使用EPS軟件生成具有真實高程變化的5米DEM網格,輸出VRML格式文件導入到3dsmax中,繼而進行人行道等鋪地細分,并將經過Photoshop軟件處理后的真實環境照片帖圖映射到模型上,建成模擬真實的地形地貌模型。(2)園林建筑小品等要素,按照傳統的3dsmax建模方法進行。考慮到局部園林景觀的布局需要在人視低點角度進行瀏覽查詢,因此大于1米的建筑構件結構必須通過多邊形模型來表現,使建筑模型更貼近真實性。(3)綠化植被要素,則根據設計施工階段和現狀建成階段的不同分別進行。設計施工階段以CAD設計施工圖為依據,把設計圖布置好的植被通過Photoshop軟件處理成一個個白色像素點,形成一張黑底白點的植被分布圖。通過3dsmax插件ForestPackPro關聯分布圖自動生成跟隨地形的綠化植被,紋理映射比例通過插件參數控制,從而快速地進行植被布局;對于現狀建成階段,為了確保植被模型的真實性,以普查GIS數據作為基礎數據進行景觀三維可視化。由于記載有詳細屬性數據的公園斑塊文件是二維面狀數據,必須以斑塊范圍內的總植物棵數作為依據,通過編程讓程序自動生成對應數量且不帶屬性的二維點狀數據,然后在EXCEL中通過VBA編程將植物屬性字段列表自動關聯到點狀數據上。在3dsmax中獲取該點狀數據對應位置的地形高度值后,根據點對應的植物名稱在仿真平臺上通過關聯植被符號來實現三維可視化。整個可視化流程如圖3所示。

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中圖分類號：TP37 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）47-0289-01

1 引言

進入21世紀，建筑行業迅猛發展，全國各地不斷涌現出一些設計新穎、規模宏大、技術含量高、施工難度大的超高層建筑，尤其在一些發達城市建筑更具特色，這將在提升城市形象、拉動社會投資、擴大旅游和商貿活動等方面發揮了獨特的作用。眾所周知，科學合理的建筑工程施工部署在保障施工進度、人員安全、節約成本以及材料周轉等方面發揮著及其重要的作用

2 項目概況

深圳市南山區華潤深圳灣國際商業中心項目為一棟現代化超高層建筑物，建筑總高度400m。本工程體量大，其中華潤大廈結構總層數為66層，核心筒高度達到331.5m。該工程現場可利用施工場地狹小，專業分包商眾多，科學合理的施工場地布置、大型機械設備的科學配置、合理組織材料運輸是確保施工進度計劃按期履約的關鍵。同時，立體交叉作業多，高空墜落和物體打擊等均為本工程重要的危險點，因此如何合理設置施工現場的安全防護設施，加強項目的安全管理是本工程的重點。在建筑工程中應用3D動畫技術進行可視化分析，大大提升了工程實際施工部署中的科學性、合理性。

3 前期策劃

在該項目中，技術員通過3D動畫技術從腳本創作到模型制作，再到后期的電影剪輯手法，最后呈現了一個動態的施工部署表現形式。該項目在制作方面，要求熟練掌握三維軟件，從制作流程上說，包括優化CAD圖紙，創建模型、貼圖、特殊材質繪圖、動畫設計、燈光與材質調節、設置環境、渲染輸出、后期處理等工序整合而成，它實現的是一種導演指揮式，以提前反映工程現場實際的施工部署狀態。

4 總體施工思路

為了貫徹“主體快速”的進度管理理念，優化施工部署，精心組織施工。擬定以華潤大廈為施工主線，優先安排樁基礎、基礎底板施工，底板完成后繼續施工塔樓核心筒豎向結構，地下室型鋼柱及其他鋼筋混凝土結構稍后施工，與核心筒剪力墻連接的梁板鋼筋采取預留接駁器等形式預留。待核心筒施工到一定高度后開始安裝頂模系統，之后插入從底板以上的外框鋼結構施工及其他鋼筋混凝土結構施工。相比通常底板施工完后，開始地下室鋼結構安裝，地下室鋼筋混凝土結構施工，地上核心筒施工，核心筒施工到一定高度后安裝頂模等施工程序，該流程有效的將地下室鋼結構安裝，地下室鋼筋混凝土結構施工由關鍵工序化解為非關鍵工序，減少了核心筒施工的等待時間。外框筒水平、豎向結構滯后于核心筒結構施工，機電工程、幕墻、裝飾裝修工程分段及時插入。

5 主要應用說明

5.1 頂模系統安裝

工況說明：

華潤大廈塔樓核心筒施工至+9m，進行2臺動臂塔吊（10#M600D和8#M900D型號）及頂模系統安裝，拆除1#C7050型號平臂塔吊。

工況說明：

華潤大廈核心筒頂模系統安裝完成，安裝兩臺動臂塔吊（7#M600D和9#M900D）后插入地下鋼柱吊裝。

5.2 新技術應用交底

臨邊剪力墻外側模板加固、防漏漿

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1. 引言

（1）散體材料顆粒系統的變形由體積和形狀的改變表現出來，其變形由結構變形和顆粒自身變形兩種基本形態構成。結構變形是由顆粒系統的可變性引起的，為顆粒之間位置相互轉移的結果，是不可恢復的。顆粒自身變形是指顆粒自身的可恢復或不可恢復的變形。而顆粒系統中顆粒與顆粒之間沒有變形協調的約束，通過表面的接觸傳遞作用力。

（2）散體材料結構變形運動過程的數字仿真是運用數字化，可視化研究材料結構變形的一種方法，它可以直觀動態的模擬散體材料受力時三維形態和結構的時空變化分布，分析研究散體材料結構變形與顆粒尺寸，顆粒形狀，加載速率，顆粒接觸面的情況等之間的相互關系。國內外學者已對散體材料的理模擬也做了一些研究[1～4]。研究成果也推動了散體材料結構變形研究的發展， 但在三維模擬方面仍有待深入研究。

（3）本文運用軟件在三維顆粒材料模型建立的基礎上對其受力變形機理進行計算分析，進而在其失穩變形的前提下，對其變形階段特點進行數值模擬。采用可視化技術將顆粒堆受力變形的過程完整、逼真、直觀的表現出來。對散體材料結構變形的研究使散體材料在工程中的應用更有現實依據，理論與實際相結合更能促進散體材料在工程中更為廣泛的應用。

2. 散體材料結構變形機理分析

現在對顆粒堆的研究局限于靜力，理論上的研究，不能揭示他動態直觀的變化，而建立計算機模擬可以直觀的描述散體材料的橫、縱向變形，以及分析產生變形有關的各個因素，使分析成果更加符合實際。對受集中力作用下的散體顆粒堆進行研究，對顆粒堆受力的正確分析是研究結構變形準確的關鍵。

2.1變形機理分析。

確定影響散體材料變形的關鍵因素是分析其變形機理的基本前提。

散體材料的變形既有一般材料變形的共性，又有其特殊的一面，尤其是其傳力途徑，它的變形受物質條件，結構條件，環境條件等綜合因素的影響，所以需要從以下多個方面的因素考慮其變形機理：

（1）散體材料變形的邊界條件。邊界條件對顆粒堆有很重要的影響，如：柔性邊界和剛性邊界，需要根據邊界的剛度來計算顆粒變形。

（2）力傳遞的途徑。我們認為顆粒傳力按45度角度向下放射狀傳遞。

（3）顆粒和顆粒之間的接觸面。顆粒受力后要發生移動和變形，顆粒移動需要克服剪阻力（顆粒表面的摩擦力及顆粒之間的咬合力），因此顆粒表面越粗糙則摩擦力越大，移動位移就小即變形小，反之，則變形大。這是影響顆粒變形最主要的因素。

（4）顆粒的形狀和尺寸。顆粒自身的特征決定其變形，因為顆粒的變形包括兩部分一是顆粒堆由松散到密實過程所引起自沉現象；二是顆粒破碎引起自沉現象.而前者主要與顆粒尺寸、自身堅硬程度有關。因此顆粒的形狀和尺寸對其變形有很大影響。

（5）力的加載速度。力的加載速度越大，則顆粒自組織情況越明顯，那么顆粒變形也越明顯。

2.2試驗分析。

3.2變形三維可視化動態模擬。

3.2.1把散體材料顆粒堆模型利用科學計算可視化技術將研究對象用圖形或圖像的方式形象、直觀地顯示出來，可實現散體材料堆受力變形過程的動態演示和可視化模擬分析。顆粒堆受集中力作用下變形過程的可視化分析具體步驟如下：

（1）圓形顆粒模型建好之后，對顆粒賦予真實材質感。模型的材質：根據顆粒和放置顆粒的板材的不同，選取相應的圖標作為其材質來實現它們的真實表面特征；為了我們方便觀看模擬效果，把底層邊緣處的顆粒用黑色表示，最上層的顆粒用白色，其他中間顆粒用灰色表示。燈光：布置一盞聚光燈作為主要光源。環境全局光照采用淺灰色，明亮度設為中高。

（2）畫面的動態設計與生成。采用運動路徑控制法來設計和生成圓形顆粒堆失穩運動的動態畫面。由軟件中的reactor動力學模擬器按照物理力學和運動學規律來模擬顆粒間的相互作用，并可生成實時動畫面貌。

（3）渲染輸出。上述各項工作完成后，可以對動畫進行渲染輸出，輸出結果如不滿足要求可對前述工作反復調整，盡量真實地表現出圓形顆粒在外力作用下的變形特性。

4. 總結

由以上實驗、理論和模擬可得如下結論：

（1）散體材料結構的變形與顆粒的形狀、尺寸和接觸面及施加的荷載有重要的關系。

（2）運用可視化技術，可以對受集中力作用下的散體材料顆粒堆的變形進行直觀模擬，與實驗分析結果相一致。可以為散體材料的研究提供了技術支持。

參考文獻

[1]Ferrez J-A.Dynamic triangulation for Efficient 3D simulationof granular materials ，PhDthesis，Ecole Polytechnique Federale de Lausanne，2001.

[2]C.Wellmann C.Lillie，P.Wriggers Homogenizaion of granular material modeled by a three-dimensional discrete element puter and Geotechnics，2007.

[3]蔣紅英、厲玲玲 楊曉強 夏晉華 李志斌 散體材料結構沉降與自組織現象分析[J]四川建筑科學研究2010 36（6）：85～88.

[4]蔣紅英、楊曉強、魯進步、厲玲玲 水平地震荷載下散體材料結構響應分析 [J].四川建筑科學研究 2010 36（4）：175～178.

篇（7）

中圖分類號：U655.53+2 文獻標識碼：A

水利工程是為消除水害和開發利用大自然的水資源而修建的一些工程。如果按其服務的對象可以分為農田水利工程、防洪工程、航道和港口工程、環境水利工程、供水和排水工程、水力發電工程、海涂圍墾工程等。這些工程，也可同時為灌溉、供水、防洪、發電等多種目標服務的水利工程，這也稱為綜合利用水利工程。一般水利工程都需要修建壩、堤、溢洪道、水閘、進水口、渠道、渡漕、筏道、魚道等不同類型的建筑物，以實現管水治水的目標。水利工程與其他工程相比，具有如下特點：第一，水利工程一般規模大，投資多，技術復雜，工期較長。第二，影響面廣。水利工程規劃是流域規劃或地區水利規劃的組成部分，而一項水利工程的興建，對其周圍地區的環境將產生很大的影響，既有興利除害有利的一面，又有淹沒、浸沒、移民、遷建等不利的一面。為此，制定水利工程規劃，必須從流域或地區的全局出發，統籌兼顧，以期減免不利影響，收到經濟、社會和環境的最佳效果。

對于位于大河流的水利水電工程，其施工條件復雜且困難。施工導流控制關鍵能影響到整個項目的建設。其建設內部組件之間的分流關系是復雜的。施工導流控制過程是一個復雜的隨機和動態過程。它是一種半結構化的問題，這是通過純粹的數學模型很難解決的。然而，模擬方法提供了實用的分析技術來處理這些關鍵問題，具有研究價值。

1施工導流分析控制系統的簡介

施工導流控制液壓是一個復雜的動態工程系統項目。據其動態特性和所有內部元素的屬性，整個系統可分為導流子系統，主要建筑物管理子系統和不斷變化的之三流子系統。這三個子系統抑制和與對方聯系。一方面，分流相應的分流標準的條件每個時期確定的施工工藝轉移和主要建筑物。另一方面，施工工藝的建筑物也影響導流建筑物的計劃和分流的危機的每個時期。一旦上述約束關系摧毀，必定會導致很大的風險，甚至失敗的施工導流。

所有的施工導流方案的部分和大壩圍堰的施工進度在整個引水動態，以及它們的邏輯關系是極其復雜的。為了簡化施工導流系統的建模，在復雜的關系模型中區分開主要建筑物之間的約束關系，以及分流建筑物和水流量之間的關系。模型的每個部分都有其特殊功能和相應的屬性信息。

同時，根據信息的媒體功能，分流計劃，施工進度和流量控制集成等因素。然后，一個復雜的系統成為一個相互關聯和同步的系統。在整個系統，我們不僅可以提取每個子系統從局部把握其特殊的動態過程細節，也通過分析相互關系整個轉移過程。然后建設過程可以統一控制，并改道在任何信息的時候，方便人們直觀的了解整個過程。

2施工導流分析控制系統的設計思想

針對各種可能的線性或非線性鏈接關系構成一個系統的仿真框圖，框圖的輸入和輸出確定出協調參數之間的不同鏈接關系。相應的仿真程序根據數學模型的開發聯系。此外，動態仿真模型是CON結構的輸入端和輸出端，以及數字模擬是實現端。這種框圖設計思想，這里稱之為框圖模擬方法。

對于一個動態系統的任何一個環節或子系統，它可以用一個框圖來代表它。在狀態空間模型中，一個環節由三個基本要素構成：輸入變量，狀態變量和輸出變量，如圖1所示。

輸出變量的函數由輸入變量、采樣時間和狀態變量等參數來決定。其數學關系如下：

對于一個純粹的連續或離散的聯系，公式中（1）-（3）顯示輸出變量y，連續狀態的關系變量x和采樣離散狀態變量x，其中c,d,t表示時間點，狀態變量x和輸入變量u，表示對應時間點的參數量。公式（4）表示狀態變量的連續以及離散之和變量。連接到鏈接框圖通過適當的輸入和系統的仿真模型輸出變量，這是模擬的基礎模型。

3三維動態可視化施工導流的仿真

施工導流控制動態模擬系統的目的，是模擬系統以用于檢查是否當前定義的計劃方案與施工進度相匹配以及控股排水的臨時用水建筑物，并觀察在三個協調分流子系統。它將建設提供有效的規劃管理和決策分流系統。此外，大量的圖形和數據信息涉及在施工中的設計和施工管理等多方面的因素，如設計該項目的地質和水文條件等。如何將信息的使用效率和直觀性是提高設計和施工管理水平的關鍵。因此，實現可視化仿真與優化分析整個施工導流動態控制系統，具有重大的現實意義。

據施工導流系統的分析，主要建筑，引水建設物體和動態流量構成施工導流控制的全過程，這些是其主要三方面的因素。動態仿真的設計思路如圖2所示。

根據圖2所示的軟件設計流程圖，利用Visual C ++6.0和MATLAB 2009在Windows XP3下實現了軟件界面如圖3所示。

4結論

利用現有的科技方法，通過計算機來軟件仿真實現水利工程的管理，具有方便、快捷、直觀、科學的優點。利用該仿真系統，在2011年，一年一度的圍堰外河已被拆掉，如果電力站圍堰外的河流可以抵御洪水最上面的關注。然后，模擬計算90％的保證率，結果表明，圍堰的水必須達到12.347米。這是與實物是一致的情況下，使得該年安全的度過了汛期。因此，利用計算機仿真來實現水利工程的管理，模擬的結果符合實際的情況。該軟件平臺提供了新的理論原則和分析的技術措施，解決了在復雜的水利水電工程條件，控制施工導流中遇到的問題。

參考文獻

篇（8）

BIM技術是一種構建在建筑三維模型化的技術，同時附帶有整個全專業建筑工程當中的信息，能夠實時做到數字化分析的技術。目前BIM自2005年引入我國后，在應用層面上獲得了很大的進步，對提升我國工程建設質量，起到了巨大的推進作用。在當今建筑工程領域，除了土建部分，其房屋智能化、城市智慧化、人工智能的程度不斷提高，因此與之相關的機電工程項目的占比正在不斷提升，作為智能樓宇系統、智慧城市的關鍵神經系統和傳輸中樞的機電系統、設備、管道的安裝精度和復雜程度也在不斷提升。將BIM技術應用到機電安裝項目中，實現對機復雜電設備快捷安裝、管道綜合精確布置的施工管理-可視化技術交底，增強現實安裝工程能力，避免實際工程的失誤。

1基于BIM平臺的AR技術

AR技術又稱之為現實增強技術，是一種將現實同計算機模擬進行交互的技術，強調現實與虛擬場景的實時互動，主要用于校準兩個場景的目標位置，在施工現場主要用于三維立體模型的展示，讓使用者直觀的看到真實物體的情況，也可以進行全角度的管材。例如在機電設備的安裝時，無法觀察較深層的裝配情況，則可以使用AR比較設備安裝位置及偏差尺度是否符合BIM模型的工程要求。

2基于BIM技術平臺的輔助技術

傳統機電安裝施工技術存在一些問題較難以解決，由于目前建筑工程的復雜程度越來越高，重難點區域管線安裝復雜，深化設計人員無法準確把握現場實際情況，容易造成圖紙同施工現場無法匹配，造成返工或變更，使項目進度被耽誤。其次目前管線與機電設備安裝的定位，基本又施工隊完成某，在建筑結構復雜的情況下，存在效率低下，空間局限性大，導致施工精度不足的問題，最終體現為機電安裝工程最終驗收時的設備安裝精度、管線水平度、垂直度不足的情況。因此基于BIM技術平臺的輔助技術采用的是測量機器人，通過同BIM技術平臺當中的網絡將BIM模型導入測量機器人當中，進行現場校核BIM模型的情況，完成BIM模型的調整、碰撞點的優化。同時以平臺為基礎對個管道、橋架的支架點進行分布測量，準確定位支架點。最后利用軟件進行數據處理，選取放樣點以三維坐標的形式進行分析并儲存，同時對標三維模型，完成數據處理工作。

3AR技術在BIM平臺當中的融合使用

1)通過測量機器人的坐標采集功能對BIM平臺運用的機電安裝工程項目進行測量，完成現場實際施工現場與三維模型的信息交互(預判碰撞點位置、優化后模型、再次測量、確認無誤)。2)根據測量所獲得的信息及三維建模，進行AR二次建模深化，對原有BIM進行拆分，并進一步處理成按照不同專業分類的AR虛擬場景模型，分類儲存入機電安裝企業已經架構好的BIM服務器的數據庫中，模型的二次深化可以繼續使用BIM平臺中的Revit軟件，也可以使用3Dmax軟件，但都必須保持數據格式的一致性即后期協調工作-數據共享與交換的標準格式做準備。3)將符合機電設備、管道深化模型的模型通過ARToolkit導入在VS2013及以上版本的開放環境中進行開發基于AR設備的機電安裝、管道安裝與定位系統，成功后檢查程序正確性，修復BUG，進行實時通訊測試，并發數容量測試，無問題后即可在相關設備上查看虛擬融合的場景，實現增強現實效果。4)采用BIM放樣機器人，進行現場定位放樣，連接施工作業。例如管道作業時，按照預制管件的拼接流程，對管件進行拼裝，同時利用已有該場景的AR模型設備進行查看安裝工藝及步驟，另外通過AR具有的增強現實的能力，對放樣及機器人已定位的標高在設備上進行虛擬安裝查看(設備可以為手機及平板，帶有單攝像頭)，為安裝的順利進行打下基礎。5)利用測量機器人對施工安裝后的管線或機電設備數據，對安裝管線位置、設備進行復核檢測，同時利用AR設備雙攝像頭具有點與點的圖像識別功能，進行現場設備、管道的逆向建模采集，同BIM平臺的模型進行三維比較，通過這樣實時的現場驗收數據與平臺中的數據進行比對實現施工驗收過程的真實可靠。

4效益分析

篇（9）

1.BIM應用需求通呂運河水利樞紐工程BIM應用需滿足：施工部署及施工工藝事先虛擬建造，為項目科學、高效組織實施提供保障；利用BIM+智慧工地系統數字化管控,實現項目施工精細化管理；通過模型建立以發現圖紙遺漏、矛盾或錯誤，通過碰撞檢查找出具體問題后進一步完善設計方案等。2.BIM應用流程引進BIM+智慧建造關鍵技術，通過將BIM、物聯網、大數據、云計算、人工智能等新一代信息技術應用于水利樞紐工程建設管理，構建水利樞紐工程智慧建造關鍵技術，加強施工過程中對進度、質量、安全、環境等要素全方位實時監控，著力打造水利工程建設精細化、標準化、智能化管理模式。

二、BIM技術的具體應用

1.設計階段模型建立根據設計圖紙并嚴格按照BIM標準體系搭建水工結構、金結、建筑、MEP、幕墻各專業基礎模型，并由BIM工程師組織各專業工程師進行檢查、分析，核對模型準確性、完整性等。2.施工過程部署（1）虛擬仿真。前期BIM策劃先行。項目部入場之初，通過BIM規劃，高效利用場地，建設標準化園林式工地。（2）臨建布置。通過虛擬布置確定場區內加工廠等臨時設施，合理布置臨建系統裝置，響應綠色節能施工要求。（3）大型機械管理。通過建筑模型與場地位置關系，方便確定塔吊等大型機械的布置方案，檢查群塔高度關系與碰撞情況，對現場布置有更直觀的把控。3.圖紙會審及優化在構建模型過程中，利用BIM技術三維可視化并結合施工現場實際情況，提前將圖紙存在的問題向設計單位反饋，及時優化調整施工圖，有效縮短設計變更時間，加快施工實施進度。4.沉浸式可視化技術交底為解決常規平面化施工技術交底不夠直觀、被交底人對交底內容理解和認識不到位等問題，利用BIM模型的直觀特點，進行沉浸式可視化施工技術交底，以提高交底內容直觀性和精確度，提升施工技術交底效果。5.基于BIM施工模擬優化應用BIM模型深度優化模板設計，指導施工生產，提高成品質量檢測合格率。在施工中提前運用BIM技術對工程實體進行精準建模，并虛擬施工，發現問題及時調整施工安排，如對基礎和防滲三軸水泥攪拌樁進行三維精細化樁位放樣，模擬現場施工，用于指導現場實施以消除空間誤差。6.碰撞檢測利用BIM建模技術，預先對設計圖中的機電管線進行三維立體排布，消除位置矛盾或不合理布置方式等，優化設計使其布局更加科學合理。進行三維可視化交底，在虛擬建筑物內部漫游，了解各個構件信息、設備位置關系、空間關系、施工順序等，提高施工人員對圖紙的理解。7.工程實體準確算量BIM模型建立后，可根據模型參數準確快速計算及統計工程量，提升工程計量的準確度與工作效率。與傳統的根據圖紙計算工程量的方式，在異形構件工程量計量中尤為突出。8.安全配置模型對施工用外排腳手架配置安全模型，明確步距、立桿間距、剪刀撐配置等關鍵參數并進行腳手架穩定性驗算。9.模型安全分析交底運用專業軟件對施工模型涉及的如“四口五臨邊”等較大危險源進行分析和測評，生成分析及測評報告并利用建模技術進行三維可視化安全技術交底，提高作業人員安全防范意識。10.傳統施工工藝優化本工程利用BIM+3D打印技術，指導泵站流道異形鋼模板設計、加工及安裝，并利用三維模型對相關人員進行技術交底。該施工技術有效解決了常規木模施工可能帶來的流道斷面結構尺寸精度不夠、流道表面平整度差、現場配模工作量大、施工效率低等不利影響。

三、BIM管理應用

1.BIM+智慧建造管理平臺本項目自開工之初就搭建了BIM云端管理平臺，通過分配項目管理人員權限，以終端BIM模型等信息共享互通為核心，實現施工進度實時可視化管理、質量安全管控信息云平臺同步、設計圖紙及施工規范等信息云端實時共享查詢等，改變以往傳統項目管理模式，使數字化管理深入項目常態化管理。2.完成水利工程標準化構件庫項目部BIM工程師前期與軟件研發人員進行了深入對接，在平臺使用及管理過程中根據水利工程特點不斷對平臺系統進行優化設計與功能細化提升，并基于通呂運河水利樞紐工程不斷完善水利工程專用構件庫，使之初步適應水利工程建設。在項目部及公司的推動和支持下，現已根據本工程應用情況推出了BIM5D水利專版。3.生產進度精細化管理基于平臺可實現進度信息的互聯互通，實時讀取進度信息，與BIM模型建立關聯實現進度信息三維可視化，施工管理人員可詳細看到施工任務完成情況、延期情況、延期原因、任務負責人等信息，而實現施工進度動態控制。4.質量管理可追溯性使用BIM5D平臺質量問題追蹤及處理功能，現場管理人員利用智能化終端設備（手機等）將現場發現的質量問題予以記錄并在BIM模型中相應位置予以標注后反饋到平臺云端，相應責任人能夠第一時間收到問題信息并及時處理問題。5.安全管控應用現場安全管理人員可以使用手機客戶端等智能終端設備將現場安全問題予以記錄并在BIM模型中予以標注位置、問題級別、責任區域等信息，并反饋到平臺云端從而第一時間推送給相關責任人，使其能夠及時處理問題。6.VR沉浸式虛擬安全教育依托BIM+智慧工地云管理平臺，引進BIM-VR安全體驗系統，通過結合項目BIM模型設置虛擬危險源并模擬事故發生過程，讓體驗者走進較為真實的虛擬現實場景中，并通過沉浸式、互動式切身體驗使其得到更直觀、深刻的安全風險防范教育，以提升全員安全意識水平和安全操作技能。7.勞務實名制管理結合BIM技術、可穿戴智能安全帽、人員進出口閘道機和GIS系統，建立基于物聯網的勞務實名制系統，可以實時統計工人的出工情況，并對施工人員進行實時定位，進行實時管控和科學調配。勞務實名制系統還可以直觀地展示出施工現場各工種、各承包隊伍工人的年齡分布等信息，便于進行社會化數據分析管理。8.建筑物位移沉降觀測BIM模型建立過程中根據現場實際情況布設沉降位移觀測點，導入現場實際監測數據并設置報警值，定期生成監測曲線及監測管理報告，有利于掌握建筑物位移情況，超過閾值時自動報警提醒，保證工程建設安全。9.高支模支架安全監測通過高支模監測系統，實現對高大模板立桿軸力、立桿傾斜、模板沉降、立桿位移受力狀態的實時遠程監控，避免安全事故的發生。10.塔吊監控引進塔吊監控系統，主要包括風速超限報警、防傾斜報警、禁行區域設置保護及預警、多塔吊的防碰撞預警、智能化制動控制、增加塔吊黑匣子等多種功能實現。11.環境監測系統本項目在施工現場專門設置有環境檢測儀，實時監測空氣質量、溫度濕度和噪音音量，同時項目平臺用圖表方式直觀展示環境監測狀況，并且對歷史數據進行可視化分析。

參考文獻：

[1]朱洪波，等.物聯網技術進展與應用[J].南京郵電大學學報（自然科學版），2011(1).

篇（10）

1BIM的基本內涵和應用意義

1.1基本內涵

所謂的BIM技術，又稱為建筑信息模型，其大體框架是建筑工程項目每個分部的信息，構建成建筑模型，讓其可以對建筑過程完成模擬仿真。與其他技術相比之下，BIM技術具有強大的優勢，這些全部是傳統技術難以達到的[1]。該技術自身的可視化在項目建設以及設計環節中的決策和探討中都發揮著關鍵的作用，能夠讓決策人員充分認識項目。在建筑物施工早期有效協調每個專業之間的碰撞問題，能夠讓管理人員在最短時間內找到設計過程中的不科學，而且能夠有效完成空間整合等等。BIM技術最大最直接的作用是能夠模擬設計、運營以及建造等多個階段，進而預知整個施工階段很有可能出現的情況，使工程進度得到大幅度提升。對于個別項目的優化設計，也可以縮減施工周期，減少工程總造價。

1.2應用意義

1.2.1有助于建筑工程管理模式優化

以往的管理模式缺乏每個部門之間交流的途徑，而BIM技術具有協調化以及可視化等多種特征，利用這項技術能夠將計劃進度信息和建筑模型進行有機結合，對施工現場具體情況作出合理的安排[2]。而且可以適當的調整各個施工過程中工程進度向沖突情況。以此確保工程能夠采用最科學的方法完成施工。并且利用可視化的模型，能夠確保每個部門之間的交流協作，從根本上實現共享資源。

1.2.2增加建筑企業的經濟效益

在建筑工程管理中應用BIM技術，防止耽誤施工工期，節省項目費用，也能夠對物資堆放以及物資進場做出合理的安排，防止浪費大量的時間以及消耗過多的機械設備。并且通過應用BIM技術還能夠推動能夠建筑機械設備智能化發展，讓其不僅可以確保建筑工程施工質量，而且可以提升工程施工質量。在建筑工程管理每個階段都應用BIM技術，在一定程度上能夠節省很多人力、物力以及時間，可以節省社會資源，降低建筑企業的經濟支出。

1.2.3提升工程造價管理效率

BIM技術具有一定的模擬預算能力，能夠方便整個建筑工程項目預算。在工程項目規劃過程中，能夠結合BIM建模出現的工程量信息，早期預算項目；在項目施工過程中，通過BIM的信息共享平臺能夠分析比較施工過程中出現的信息和早期的數據，隨時隨地的更新，使建筑工程造價管理效率得到提升。

2BIM技術在建筑工程管理中的具體應用

2.1應用于工程管理

首先，伴隨著我國社會經濟的迅速發展，建筑行業規模的日益擴大。當前，我國對科學有效的工程項目綜合管理模式和方法是迫切需要的。此管理模式重點針對建筑工程項目施工的涉及性以及復雜性[3]。因此，在建筑工程管理中應用BIM技術是有必要的。其次，利用BIM技術，而且構建對應的數據可模型，項目決策人員和管理執行難人員能夠合理評估工程今后的發展前景，這項評估結果對今后實施建筑工程項目發揮著關鍵的作用。并且通過采用BIM技術的數據庫模型，還能夠在第一時間防止建筑工程項目出現風險。最后，將BIM技術應用于工程施工現場中，能夠科學管理建筑工程施工現場，這是BIM技術的關鍵，往往直接影響建筑工程施工現場管理。

2.2應用于建筑工程施工成本控制

BIM技術是一項新型的工程項目管理技術，具有一定的合理性，在很大程度上能夠確保其施工成本控制。首先，利用BIM技術數據庫模型能夠信息數據化分析建筑工程涉及到的施工機械設備以及施工材料等等，此分析結果是通過BIM技術數據庫做出綜合評估的，其整個評估過程最后利用數據化模擬智能技術，認真考量分析建筑工程施工過程中出現的施工現場指揮錯誤、浪費施工材料與施工機械設備的能等，通過評估提出有關的優化策略建議和指導流程。執行人員能夠結合此策略建議科學管理工程施工現場，這樣有利于減少人力，還可以降低施工成本[4]。最后，應用BIM技術能夠精細化計算所有單位的工程項目，而且利用有關的多媒體技術和電子技術以立體化的方法將復雜多變的施工現場進行呈現，進而真正實現施工管理者的可視化管理模式。

2.3應用于工程項目設計

在我國建筑行業高速發展的背景下，建筑領域是設計到很多元素的系統施工流程。其要求各個專業、各個行業的技術人員共同討論，這樣才可以確保建筑工程項目順利完成。通常，建筑工程項目要求多方技術人員以及設計人員共同分析問題[5]。然而該交流分析無法落實到位，容易導致工程施工過程中出現很多矛盾，直接影響施工進度和工程施工質量。因此，在這種情況下，必須要采用BIM技術對三維立體化模擬設計平臺進行不斷完善，在設計過程中設計人員能夠分析其二維圖像中出現的潛在問題，通過根據項目三維立體化模擬平臺，進行多方討論后明確最后的設計，進而嚴格把握控制設計風險。同時由于BIM技術具有共享數據信息的作用，此功能可以將有關的參考依據提供給設計師，進而促進建筑工程項目設計不斷優化。

3結語

總而言之，在建筑行業發展過程中，建筑工程管理人員需要提升自身的管理效率，而且各大項目部門應設置BIM技術部，在建筑工程各個階段充分應用此技術，這樣能夠充分體現出該技術應用價值，進而提高建筑工程管理水平。

參考文獻

[1]汪全瑞.建筑工程質量管理中計算機技術的有效應用[J].工程建設與設計，2019（04）：265-266.

[2]張喆.關于BIM在建筑工程管理中的核心應用思路構架[J].居舍，2018（32）：117.

篇（11）

[Abstract] English information modeling architecture referred to as BIM, the computer aided design of new application extremely widespread application in the dress construction building in our country. Especially in the pursuit of efficient economic background, building information modeling technology has become the inevitable requirement of building informatization development. BIM as a new computer aided technology in building construction in China becomes more and more important.

[keyword] BIM technology; construction; computer aided technology; information modeling

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

前言

隨著我國國民經濟的快速發展，高層建筑和復雜建筑也如同雨后春筍一般的不斷涌現。這種建筑不但體積龐大，結構復雜，設計困難，而且施工工期長。BIM技術的出現為高層建筑的建設提供了新的設計思路，并且得到了廣泛的應用，如深圳證券大廈、天津西站新站房、盤錦體育場結構[1]。筆者根據多年的實際工作經驗，首先對BIM技術做了簡單的概述，然后講述了BIM技術在建筑施工中的應用現狀和主要特點，最后具體敘述了一般常用的工程施工BIM應用的整體實施方案，具有一定實際參考意義和借鑒價值。

BIM技術概述

BIM技術是一種新興的計算機建筑建模技術，主要通過對各個項目信息進行分析處理建立起三維模型。BIM技術并不是只限于建立建筑模型，而是存在于整個建筑施工周期，將傳統的粗放型施工轉變成先進的集約型施工方式。BIM技術主要在施工控制和可視化模擬方面下功夫，實現可視化效果的設計，檢驗模型效果圖，實現4D效果模型設計，同時實現監控的功能。BIM技術在建筑施工中的具體實例如下圖所示。

圖1 BIM技術在建筑施工中應用實例

BIM技術核心在于使用計算機技術，通過三維虛擬技術進行數據庫的創建，實現數據的動態變化和建筑施工狀態的同步。BIM技術可以準確無誤的條用數據庫中的系統參數，加快決策盡速，實現項目高質量的目的，有效降低成本和資金投入。最終實現建筑施工的全程控制，控制施工進度，節約資源，降低成本，提高工作效率。我國“十二五計劃”中將BIM作為一項公關項目。

BIM技術在建筑施工中應用現狀

BIM技術在我國建筑施工中已經得到了廣泛的應用，不少企業通過使用BIM技術提升了企業管理水平和競爭力。BIM技術不僅能夠進行建筑施工的建模，而且能夠實現對工程項目的信息化管理，從造價和單價等微觀方面對項目進行全面有效的控制[2]。國家通過頒布一系列文件，如《現代建筑設計與施工關鍵技術研究》，將BIM技術列入到終點計劃項目，促使BIM建筑企業的市場占有率提升至15%，為實現數字化智能城市盡一份“微薄之力”。

在我國，BIM技術應經在某些大型的建筑施工中得到了廣泛的應用，比如奧運“水立方”場館的設計施工就使用到了Revit，Naviswork等三維軟件，最大限度的解決了項目結構復雜，施工困難的難題。同時，通過信息化網絡進行了數據共享，實現資源的最大化利用。總體來講，我國BIM技術已經深入到建筑行業的各個方面，但是還應該繼續完善和健全，對于那些結構復雜的鋼建筑更是應該有效的利用BIM技術，將整個設計過程有機整合在一起，保證信息準確完整。

BIM技術在建筑施工中的特點

BIM技術貫穿建筑施工整個施工周期，保證施工質量，可以實現三維效果展示，創建6D 關聯數據庫，大幅度提升計算輕度，減少浪費和污染，實現虛擬施工和現實施工的有效協同。BIM技術給人以可視化的效果，通過構件之間的相互作用和反饋信息實現可視化效果，在項目設計建造和運行過程中，提高整體競爭力。BIM能夠可視化的闡述施工策略，增加可信度[3]。

BIM設計階段可以超前于建筑施工實現現實情況的模擬，例如節能模擬和光照模擬。在招投標或者施工接管，可以分步驟的將4D模擬進行展示，通過實際情況確定合理的施工方案。現實世界和模擬情況的對比，項目管理人員可以有效的避免施工漏洞，提高施工質量。BIM技術的協調性和優化性，可以在施工前就將施工中的漏洞和問題進行協調和控制，比如燈光設置，凈空要求，防火墻的設置，取暖管道的設置。BIM技術能夠減少人員投入，優化項目控制，實現資源的最大化利用。

5. BIM技術在建筑施工中的實施步驟

BIM技術在建筑行業應用范圍廣泛，主要涉及到方案設計、施工準備、工程預算和設備管理等方面，整個施工過程要進行三維碰撞檢驗、三維虛擬施工和4D模擬施工。BIM工程施工框圖如下圖所示。

圖2BIM工程施工框圖

5.1 數據采集，構建BIM技術框架

通過實地考察勘測或者谷歌地圖等方式，采集建筑施工具體數據，構建BIM技術框架，實現數據接口和數據的交互，IFC文件導入和導出，開發多童虎訪問系統，采用AutoCAD，CATIA，3DSMAX等相關軟件創建BIM模型。隨后利用數據庫技術進行數據的存儲，建立平臺層，其中數據平臺層又包數據集成的管理平臺和可視化的4D平臺，完成數據讀取、保存、集成和驗證功能，構件子信息模型，例如施工進度模型、施工安全模型、施工資源模型或者施工設備管理模型。根據不同的子模型信息，向模型層和應用層提供數據支持。在BIM技術框架中應用層作為最后一層結構，主要實現項目動態管理和沖突分析，提供網絡進度和資源優化，實現建模過程。

5.2調整系統結構，實現主要功能

BIM管理系統主要實現的功能是：軟件工程管理系統和項目綜合管理系統，其中軟件管理系統采用C/S構架，項目綜合管理系統采用B/S構架，兩者之間通過數據管理和模型參數實現無縫的雙相連接。建筑施工BIM系統中以AutoCAD為開發平臺建立3D集合模型，同時完成IFC文件結構定義，建立項目組織瀏覽表。另外，系統施工還應該創建、編輯、擴展按鍵技術資料，實現查詢編輯和屬性擴展功能。通過引入IFC格式和3D模型快速建立管理系統和運行維護管理。

5.3建立4D動態管理系統

采用編輯器和工序模板建立工程進度管理系統，完成對計劃進度和實際進度之間的分析對比，使得計劃進度能夠為實際進度提供助力，用動態3D圖形展現工程進度。系統資源動態管理可以自動計算節點或者工程量，完成人力財力和機械設備的實時查詢和統計分析，自動實現工程量動態管理。施工質量安全管理將施工方和監理單位的工程質檢進行安全數據存儲，并且將數據安全統計信息顯示打印。施工現場管理可以實現自定義4D屬性設置，對現設施信息進行統計，完成動態現場管理。

5.4建立工程4D安全和沖突分析系統

施工過程要進行過程模擬，實現單位周期內的正序或者逆序施工模擬，并且具備三維漫游和真實模型現實功能。基于建筑功能安全和沖突分析，實現結構變革，轉化機制體系，施工工期間，如果改變結構和體系，應該進行動力學分析計算，并且進行安全性能評估。對施工過程中出現的進度資源沖突，應該按照計劃industry進行對比，實現進度偏差報警功能。當場地出現碰撞沖突時，可以通過碰撞檢驗分析算法，實現構件、設施和結構等方面的分析和檢驗。

4.5系統應用流程，交付設計成果

為了實現計算機模擬，應該講數據進行離散化分析，實現施工進度和資源場地優化系統。通過各種工序和參數的模擬計算，將施工工序和人力資源進行優化配置，實現多個方案的分析對比。在4D施工模擬過程中，實現工程數據集成和過程可視化模擬。BIM系統應用流程應該將系統構架和功能結構的結合，應用主體方提供技術資料，協調軟硬件系統，設置必要權限，完成日常管理和深化設計。應用參照方可以通過網絡瀏覽施工進度和施工安全等信息。也可以進行輔助施工管理。

6.結語

BIM技術在我國還是處在使用的初級階段，相關企業和單位應該根據實際情況進行引導和技術支持。在建筑施工中使用BIM技術不僅能夠節約資源，減少資金投入，而且能夠提高效率，取得了良好的經濟效益和社會效益。

【參考文獻】

[1] 張建平,曹銘.基于IFC標準和工程信息模型的建筑施工4D管理系統[J].工程力學,2010(S1):220-227.