- 相關(guān)推薦
計算機仿真在建筑工程設計中的應用論文
摘要:計算機技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)不斷發(fā)展和完善的過(guò)程，逐漸在人們的生活中得到普及。在二十一世紀，形成了計算機仿真這一類(lèi)新型的信息技術(shù)，計算機仿真技術(shù)顧名思義就是將計算機與仿真技術(shù)結合到一起，由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，計算機仿真技術(shù)也得到了更為廣泛的應用，三維化的仿真系統有著(zhù)非常廣闊的應用前景，促進(jìn)了建筑工業(yè)設計等領(lǐng)域的發(fā)展，提高了環(huán)境設計的效果和要求。本文分析了計算機仿真技術(shù)運用到建筑工程設計中的重大意義，同時(shí)也探討了將各類(lèi)仿真技術(shù)與建筑工程設計結合使用過(guò)程中遇到的各類(lèi)問(wèn)題，旨在計算機仿真技術(shù)能發(fā)展得更好，運用到更為廣泛的領(lǐng)域中。
關(guān)鍵詞:三維仿真技術(shù)；Multigen；實(shí)時(shí)交互技術(shù)；3dsMax0
前言
在21世紀，各種信息網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都得到了很好的發(fā)展，并逐漸普及到越來(lái)越多的普通人生活中。將先進(jìn)的智能化方法運用到建筑工程中，可以提升施工技術(shù)和管理水平，對建筑設計領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步做出了不少的貢獻［1］。計算機虛擬仿真技術(shù)作為世界上最為先進(jìn)的科技之一，顛覆了我國原有的工程設計和施工方式，將其上升到一個(gè)新的層面。計算機技術(shù)和圖形技術(shù)第一次被聯(lián)系起來(lái)是在1963年，從此之后，數字技術(shù)開(kāi)始直接影響二維和三維的所有設計種類(lèi)。建筑技術(shù)是計算機仿真技術(shù)的重要代表，更是受到了數字技術(shù)非常大的影響［2］。在建筑工業(yè)中，計算機仿真技術(shù)可以模擬出比較接近真實(shí)情況的圖形圖像，因而得到了廣泛的應用，在技術(shù)方面的應用主要包括三維仿真軟件和三維建模工具，除此之外，還可以建立三維仿真的模擬平臺系統，這類(lèi)系統能運用到很多不同的領(lǐng)域，例如模擬工業(yè)建筑物，模擬室內設計裝飾系統替換之后的效果等，這樣的三維仿真系統往往是集聽(tīng)覺(jué)與視覺(jué)一體的。至于在建筑環(huán)境的展示方面，可以先用計算機仿真技術(shù)對環(huán)境進(jìn)行仿真模擬［3－4］，從而展示給人們接近真實(shí)建筑物的效果，讓人們能夠從不同的角度觀(guān)賞建筑的外觀(guān)和平面布局等。本文對目前被人們應用的比較廣泛的三維仿真技術(shù)、3DSMax、Multigen實(shí)時(shí)交互技術(shù)等進(jìn)行了深刻分析，找出存在的現實(shí)問(wèn)題，并為之開(kāi)發(fā)出更好的應用前景［5］。
1計算機仿真技術(shù)的概述
1.1基本概念
什么是計算機仿真技術(shù)?簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它就是將生活中的物理現象借助適當的數學(xué)和物理模型在計算機中模擬出來(lái)，根據模擬得出的結論來(lái)分析實(shí)際場(chǎng)變量，這是人類(lèi)科技上的一大突破，解決了傳統的仿真技術(shù)所解決不了的難題［6］。換句話(huà)說(shuō)，計算機仿真技術(shù)是在多種技術(shù)如多媒體、傳感技術(shù)、仿真等的共同支持下，對系統模型的實(shí)驗技術(shù)。這種技術(shù)為建筑工程設計領(lǐng)域帶來(lái)了非常多的幫助，提高了建筑項目的安全性和經(jīng)濟性，一定程度上降低了施工過(guò)程中存在的風(fēng)險［7］。不僅如此，由于計算機仿真技術(shù)可以重復進(jìn)行多次高仿實(shí)驗，還有利于減少工期，提高工程的質(zhì)量。
1.2應用特征
受到傳統模式的影響，大多數人都是根據以往施工過(guò)程中獲取的經(jīng)驗來(lái)將施工方法和組織進(jìn)行優(yōu)化的［8］。雖然經(jīng)驗豐富對于施工有一定的幫助，但實(shí)質(zhì)上也存在著(zhù)非常多的局限，在這種情況下開(kāi)展的建筑工程往往會(huì )伴隨有很多棘手的施工問(wèn)題。例如:建筑風(fēng)格和設計缺乏新意，表現得比較千篇一律，此外還難以控制施工過(guò)程中的成本消耗。值得高興的是，隨著(zhù)計算機仿真技術(shù)的發(fā)展，人們將其融入建筑設計的領(lǐng)域中，改善了這個(gè)領(lǐng)域內存在的諸多缺陷［9］�，F代社會(huì )中的很多企業(yè)，選擇利用計算機仿真技術(shù)的交互性和仿真性，依照所要建設工程的具體要求來(lái)建立虛擬的三維模型，并模擬出施工的全過(guò)程，這個(gè)模擬的全過(guò)程能夠被直接觀(guān)察到。如此一來(lái)，工作人員能夠清晰的了解各種構件的作用及其在實(shí)操中位置的重要性，并得出正確的施工安全控制參數［10］。計算機仿真技術(shù)是一門(mén)綜合性技術(shù)學(xué)科，能夠解決科學(xué)研究和工程設計中的種種難題，其主要的特點(diǎn)如下:(1)實(shí)用性。大型建筑系統往往成本較高，而應用計算機仿真技術(shù)之后成本可降低到原先的10%～20%，同時(shí)設備可反復利用；(2)隔離性。在實(shí)際建筑環(huán)境中，影響系統運行的因素較多，但是計算機仿真技術(shù)的應用可避免系統受到外界的干擾，從而在某種特定條件下，對建筑系統展開(kāi)深入探究；(3)安全性。對建筑系統直接進(jìn)行測試存在較大的風(fēng)險，然而計算機仿真技術(shù)的應用能夠弱化危險系數，保證系統測試的安全性；(4)快速性。計算機仿真技術(shù)的應用可提升建筑設計的效率；(5)預見(jiàn)性。在建筑設計過(guò)程中，結構設計和參數設置通常是比較困難的環(huán)節，對于這種情況，計算機仿真技術(shù)可發(fā)揮其設計優(yōu)化功能，并提前分析了解系統后續設計工作。
2建筑工程設計中計算機仿真技術(shù)的具體應用
2.1建筑工業(yè)中三維仿真技術(shù)的應用
計算機仿真技術(shù)是將不同的技術(shù)結合在一起形成的，從而展現出強大的功能，具體的技術(shù)主要有如下幾種:(1)無(wú)縫編輯生物建模技術(shù)；(2)貼圖烘培技術(shù)；(3)粒子系統技術(shù)；(4)MultiGen實(shí)時(shí)交互技術(shù)。三維仿真技術(shù)作為一種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，有著(zhù)眾多其他技術(shù)所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，比如效率高、安全保障性好、受環(huán)境的影響小等［11－12］。并且，人們可以根據不同項目的特定需求，對時(shí)間和模型的比例大小進(jìn)行改進(jìn)。此種技術(shù)具有鮮明的想象性、沉浸性和交互性［13］。利用仿真系統，將虛擬場(chǎng)景模擬出比較真實(shí)的感覺(jué)，往往需要由大量元素共同合成。一般情況下，是根據以下所敘述的步驟進(jìn)行操作的.譬如在建設一所新的校園時(shí)，設計者在進(jìn)行具體的設計改造前，都會(huì )預先提出幾種不同的設計方案［14］。這時(shí)可以利用計算機三維仿真系統，將不同設計方案進(jìn)行模擬，觀(guān)察所設計校園的不同立面。在這個(gè)時(shí)候我們要以計算機仿真模擬的形象思維來(lái)思考研究。主要是使用AutoCAD和3DSMAX來(lái)模擬校園建筑物和各種設施，首先，用AutoCAD來(lái)創(chuàng )建三維場(chǎng)景的平面圖，再將平面圖導入3DSMAX中，創(chuàng )建地面模型，3DSMAX造型的立體效果很強，這樣最終得到的校園三維模型會(huì )有一個(gè)很好的仿真效果［15］。
2.2Multigen實(shí)時(shí)交互技術(shù)在構建建筑模型中的應用
由美國Multigen－Paradigm公司開(kāi)發(fā)得到的Mul-tigenCreator系列軟件，不但可以仿真大型的視景效果，還可以創(chuàng )建能給人帶來(lái)身臨其境之感的娛樂(lè )游戲環(huán)境［16］。它擁有優(yōu)化了的OpenFlight數據格式，具有非常強大的功能，能夠高效地生成實(shí)時(shí)三維(ＲT3D)數據庫，在大部分實(shí)時(shí)仿真領(lǐng)域都占據著(zhù)重要地位。
2.3建筑設計中3DSMax的應用
3DSMax可以以三維形式將建筑虛擬仿真出來(lái)，這是其最為顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)，利用高超的仿真技術(shù)，將建筑中提出的設想表現得更加直觀(guān)和清晰。3DSMax的渲染功能已經(jīng)發(fā)展得非常成熟，可以把建筑的環(huán)境場(chǎng)景都模擬的惟妙惟肖。在2012年，計算機仿真技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)家對圓明園被燒毀的景區進(jìn)行了復原再現，模擬出的數字三維景觀(guān)讓全世界都為之驚嘆�，F代仿真技術(shù)的科學(xué)家們根據清朝初期畫(huà)家惲壽平清淡飄逸的風(fēng)格及其沒(méi)骨的畫(huà)風(fēng)，借助3DSMax等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，將“三山五園”制作成一部唯美又真實(shí)的3D動(dòng)畫(huà)，被稱(chēng)為“夢(mèng)幻圓明園”［17］。喜愛(ài)園林藝術(shù)和歷史遺跡的觀(guān)眾，不僅可以通過(guò)這部3D動(dòng)畫(huà)觀(guān)賞圓明園的美妙景色，還可以使用“虛擬游園”的功能，領(lǐng)略“萬(wàn)園之園”的精彩。各種技術(shù)的結合，使得觀(guān)眾不再是單純的觀(guān)賞動(dòng)畫(huà)，還能通過(guò)自身的肢體動(dòng)作控制屏幕中的花開(kāi)花落，給人一種身臨其境之感。
3結語(yǔ)
在如今這個(gè)信息化社會(huì )，技術(shù)影響著(zhù)人們生活的方方面面，不僅改變了人們從前的建筑工藝和都市生活，也使得設計形式煥然一新。不過(guò)，這對設計師和建筑師來(lái)說(shuō)，又是一個(gè)新的挑戰，他們需要改變自己原來(lái)傳統的設計理念和思維，不斷適應信息化社會(huì )對建筑設計的新要求。
參考文獻
�。�1］鐘登華，趙晨生，張平．高心墻堆石壩壩面碾壓施工仿真理論與應用［J］．中國工程科學(xué)．2011(12):28－32．
�。�2］孫磊．虛擬施工技術(shù)的研究與應用［D］．武漢:武漢科技大學(xué)，2012．
�。�3］李準．信息可視化與數據可視化［J］．現代制造技術(shù)與裝備，2014(05):61－62．
�。�4］沈芳．計算機仿真技術(shù)的發(fā)展及其應用［J］．科技傳播，2014(13):232+170．
�。�5］杜曉剛．虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應用分析［J］．中華民居，2011(06):72－73．
�。�6］本刊記者．Bentley三維設計軟件助力項目大幅節約建造成本［J］．工程質(zhì)量，2013(02):76－77．
�。�7］陳曉玲．虛擬仿真技術(shù)在建筑工程施工中的應用現狀和展望［J］．門(mén)窗，2014(06):81+84．
�。�8］王希鵬．三維仿真技術(shù)在建筑給排水管道工程中的應用研究［D］．青島:青島理工大學(xué)，2013．
�。�9］江煒．三維虛擬仿真技術(shù)在城市建設發(fā)展當中的應用［J］．城市地理，2016(08):10．
�。�10］胡命杰．談?dòng)嬎銠C仿真技術(shù)的新發(fā)展［J］．信息安全與技術(shù)，2015(02):3－4+9．
�。�11］張麗，張冬月．中國傳統建筑設計手法與現代技術(shù)結合構想［J］．科技創(chuàng )新與應用，2013(19):240．
�。�12］蔡妙玲．淺析高等院校公共教學(xué)樓造型的建筑設計手法［J］．中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(22):193．
�。�13］孫志勇．虛擬仿真技術(shù)在建筑工程施工中的應用效果分析［J］．建設科技，2016(16):84－86．
�。�14］張德海，韓進(jìn)宇，趙海南，等．BIM環(huán)境下如何實(shí)現高效的建筑協(xié)同設計［J］．土木建筑工程信息技術(shù)，2013(06):43－47．
�。�15］王嘉平．計算機仿真技術(shù)在建筑工業(yè)中的應用研究［J］．硅谷，2010(21):98．
�。�16］JohnBoktor，AwadHanna，CarolC．Menassa．StateofPrac-ticeofBuildingInformationModelingintheMechanicalConstructionIndustry［J］．JournalofManagementinEngi-neering．2014(1):1002－1009．
�。�17］C．Eastman，Jae－minLee，Yeon－sukJeong，Jin－kookLee．Automaticrule－basedcheckingofbuildingdesigns［J］．Au-tomationinConstruction．2009(8):663－668.
【計算機仿真在建筑工程設計中的應用論文】相關(guān)文章：
綠色能源在建筑中應用的探討研究論文06-25
虛擬仿真實(shí)訓教學(xué)軟件在中職農業(yè)專(zhuān)業(yè)中的應用論文06-23
電氣自動(dòng)化系統在建筑工程中的安裝應用論文06-27
虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)教學(xué)中的應用探討論文07-04