建筑可视化分析大全11篇

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中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（c）-0145-01

所谓实验教学指的是将理论知识与实践活动、抽象与具体、直接与间接相互结合的教学过程。这种教学模式与纯理论教学更具有综合性、实践性、直接性以及创新性。实验教学在培养学生解决实际问题以及综合素质的提高具有重要的促进作用。在教育理论研究不断深入，教学质量不断提高的过程中，传统教学弊端逐渐显现出来。在传统教学问题不断出现的过程中，网络化教学被提出。网络化教学与信息技术运用的一个层面。据实践表明，基于网络化教学模式，在时空与教学交互方面更具优势。

1 实验教学网络资源的构建分析

网络化实验教学平台建设或者是实验教学网络平台建设，其最终的目的就是借助网络媒介，更新、传递知识，在教学中凸显出高校对学生创新能力与实践能力的培养。但是，据资料研究表明，实验教学资源的开发与利用存在着一定的问题。首先，实验教学网络资源缺乏统一性，所利用的网络资源质量不高、推广性差、适用性不强[1]。其次，学科教师参与的积极性不高，教学设计思想、效果与目标不相匹配配。最后，学生在利用网络资源的过程中，缺乏指导，利用效率不高。这些问题的存在严重制约了网络资源的可利用率，进而影响了网络信息化教学改善与改革的实效性。虽然这些问题的存在是信息技术教学给改革过程的必经之路，但是针对这种情况并不能提出有效的解决措施。因此，发展信息技术促进实验教学应从网络资源开发与构建方面入手，将制约网络化教学资源建设中的问题及时解决，提出有效可靠性的措施，以此来增强实验教学在网络化教学过程资源设计的可参与性。为教师网络教学的实施提供有效的依据。

2 高校化学实验课程“网络化教学辅助设计系统”的建构

高校信息技术与课程整合性较差的原因有教师可参与性的问题。教师参与性对信息技术课程的开发具有重要的影响。导致教师可参与性差的原因其实主要有两个方面。一方面为教师缺乏与网络化境相匹配的教学设计思想、能力与知识；另一方面是缺乏对信息技术与课程整合方面的理解。这两方面因素，使得教师在教学中智能以低水平开发网络化教学。其实，提高教师可参与性问题，其中加强高校教师现代教学设计与信息技术具有一定的必要性。这是一个较为漫长的过程。为更好、更快的促进信息技术课程教学效果的实现，就是为教师提供教学辅助设计系统。

2.1 教学过程辅助设计支架系统的构建

教学过程的设计问题主要在没有同统一分类标准的前提下对网络会啊教学资源进行开发，使得重复利用与低效率使用，进而影响网络化教学理想效果的实现。近年来，在高校化学研究不断深入的过程中，对化学实验有了新的分类。对化学实验进行得新分类，其更侧重想长期困扰的实验教学设计的两个方面。即实验技能教学，强调学生是以“动作技能”为主还是以“智慧技能”为主；在“智慧技能”中是倾向于方法还是“问题的解决”[2]。现如今，化学实验总共分为三类：基础操作实验、验证性实验、综合性实验。这几个部分在化学实验教学中具有层层递进的关系。从化学实验课程教学的现状我们不难看出，高校化学实验的的分类具有差异性的同时也存在在这一定的相似性。这就为后期网络化教学的模式开展提供了良好的基础。

2.2 整合点辅助决策支架系统的构建

制约当前网络化实验教学资源与开发的一个问题就是高校教师在网络化教学的前提下很难有效整合现代信息技术。这问题出现的根本原因就是教师缺乏对网络技术与网络教学设计的深入认识。因此，使得教师在教学中无论如何进行整合，仍然不是很清晰。要想信息技术与实验教学整合性获得提高。在教学决策中应注意以下四个方面。第一，需求分析。在教学中开展“教学分析”是非常有必要的。通常情况下，教学分析包括了学习情境、学习者情况、学习任务。“需求分析”作为“教学分析”的一个组成部分。在教学中对教学情况的需求进行分析，分析教学质量与效率方面存在的问题，可以有效解决甚至提高教学质量与效率，因而在学科教学中整合信息技术。第二，判断整合点。在教学分析中，对教学的需求分析已经对教学整合的必要性做出了判断。因此，下面就是确定具体的教学组织、传输以及管理。这一些列的操作其实就是判断整合点。由于实验教学过程辅助设计对学习任务进行了分析，因此在实验教学中应对空间和时间要素与现代信息技术的联合进行分析。教师通过多方面的入手，拟出几个基本问题为辅助网络化教学设计“判断整合点”。在某些情况下，教师可对特殊问题作出判断。对一般性教学，则需对基本问题进行逐一判断。第三，选择和开发整合策略[3]。依据现代教育信息技术的特点，在宏观上就可以将整合策略分为时间整合策略、交互策略以及空间整合策略。根据各自整合策略的不同，可以将各种策略进行有效的分析。第四，生成整合性教学设计。这属于教学的最后一步骤，为后面的实验教学做准备。

3 结语

总之，高校化学课程“网络化教学辅助设计系统”的构建主要基于高校化学实验教学的特点、教学分析的步骤与方法以及现代信息网络技术的优势。在网络化教学设计的过程中，应多加注意教学过程中国各方面的问题，存进学科教师对网络化实验教学资源以及教学设计跌有序参与。

参考文献

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现如今的初中教育中，数学学科教育工作在保证学校教学质量、培养学生思维逻辑性方面起着至关重要的作用。数学以其特有的科学神秘性质，千百年来吸引着无数的智慧者为之折腰，学好数学能够提高整个民族的思维能力。随着全球化的发展，世界逐步走向多元化，人才选择应用也逐步走向个性化。这就更凸显了初中数学小班教学模式的重要地位，小班教学以其较小的规模，给了每个学生实现自我能力飞跃的机会，为学生的个性化展示与师生之间的互动了解提供了前所未有的广阔空间。小班化教学有利于学生个性化德育素质的展示，可谓是教育界的一场革命。小班教学模式是现代化教育变革课堂教学的表现，在这一过程中必须不断探索，找出最适合我国初中数学小班化课堂教学发展的道路，最终促成教育模式的转变。

一、注重小班教学过程中的分层学习

1.分层学习的具体概念。在分层教学的概念中，主要强调了根据不同学生现有的学习能力，知识掌握水平，以及综合素质进行课堂知识的分层级教学，努力达到使所有学生的学习能力和水平都得到提高的统一目标。教师在这一过程中是学生分组的重要引领，根据教师对学生的了解，将学生分成不同层次的学习能力相近的学习组别，在互相帮助与团队合作中促进知识的有效吸收和理解，最终达到提高学生数学综合素质的目的。

2.分层教学的理论来源。分层学习这种科学合理的学习思想自我国古代就有所体现，从古代的“因材施教，因人而异”到前苏联某知名教育家提出的“最近发展区”理论都包含着分层教学的理论精华，这两种理论概括起来就是，每个人在一段的时间内都拥有着两种水平，现有的发展水平与潜在的水平，此两种水平的发掘并不是随机的，而是分别在特定的环境下受到刺激才能够得以发展。这种教育环境要求将不同水平的要求和特点充分突出，从个体差异个性分析出发，最终挖掘出潜在能力，促进学生的全面发展。

3.我国的分层教学理念最初是上世纪九十年代被提出的，现阶段在国内初中数学的分层教学模式中大概有以下几种：班内分层目标教学模式，分层走班模式，能力目标分层监测模式，“个别化”学习模式，以及课堂教学的分层互动模式。班内分层目标教学模式保留了以往的行政班级，但是在班级内部根据学生学习能力的好、中、差三个等级确定各自的学习任务，进行分组学习；分层走班模式是最常规的根据摸底测试的成绩将学生分为不同的组别，这种模式不破坏原来的行政班级，知识根据文化课摸底考试成绩的不同，按班级级别分类进行上课；能力目标分层监测模式是由学生自身由下而上地进行较授课级别选择，根据自身评价的学习能力和综合素质，选择适合自己的教学层级；“个别化”学习模式设计出适合不同学生的学习模式，以便学生自主选择学习模式；课堂教学的分层互动模式主要依靠教师对学生平时的学习成绩的掌握，按主观能动性将学生分成不同的组别，促进他们共同成长。

二、小班教学中构建因材施教的高效课堂教学模式

1.加深对初中数学教材的进一步探索调研，让教材发挥核心作用。在初中数学小班化课堂教学过程中，教材一直以来都是贯穿整个数学学习阶段的重要主体。现阶段各大学校对数学教材的使用不能够达到深刻挖掘的目的，只是泛泛地教授学生书本知识。当然对教材的深入挖掘是必不可少的。初中数学的小班教学种教材固然重要，但是对教材不仅仅停留在表面阶段，更要对其进行拓展延伸，注重数学的实践教学，将课堂教学延伸到学生生活中，加强教师与家长之间的联系。例如，教师可以运用微信、QQ等交流工具与学生家长时刻保持联系，让家长在现实生活中传达教师的要求。

2.加深对学生的了解和交流，从学生自身特点出发进行授课。教师对学生的学习能力进行了解是一个长期的过程，在小班化教学中更是如此。数学任课教师应对每一名学生进行具体了解，做好相应学生资料的收集等授课前期准备工作。教师应充分了解不同的学生群体对每一阶段学习的数学知识不同理解程度，让学生充分表达出自己的思维过程与不懂之处。例如，教师可以通过课堂提问、卷子形式的小测验等方式，总结不同学生群体的知识吸收情况与接受能力，分为各种等级，进行分级授课。加强对学生的了解和与学生的交流，同时可以密切师生关系，为学生的健康成长与日后步入社会后的人际交往打下坚实的基础。

3.完善数学课堂教学评价体系，充分吸收学生意见。数学小班化课堂教学的成员包括教师与学生，而学生是这一过程中的主体，所以数学课堂教学效果如何，有着亲身体验的学生最了解。为此，学校必须重视学生对数学教学模式的态度和评价，建立完善的校内校外数学教学评价系统，可以定期邀请学生家长和教育界知名人士莅临指导，向学生了解实情。通过调查与评价，可以从中看出学生对数学课堂教学的关注度，从而进一步促进数学课堂教学效率的提高与教学模式的改进。

综上所述，初中数学的小班教学形式已成为现代化教育中不可缺少的教学原则及理念，是现代化教育发展带来的重大改变。在小班化教学模式的探索过程中，要求教育者不断总结经验，在实践中发展理论，用分层教学促进因材施教的实施，更好地促进现代化教育和人才培养事业的发展。

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关键词： 避雷针；保护范围；可视化；MATLAB

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

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）01-0050-03

0 引言

雷电是自然界中一种常见的自然现象，具体表现为带有不同电性的云层之间或带电云层与大地之间的放电过程。由于雷电能量巨大，在目前科技水平下还不能被人类所利用，导致雷电每年给各行业带来巨大的经济损失和人员伤亡，因此雷电防护一直是人们关心的问题。

避雷针作为建筑物雷电防护的主要措施之一，尤其在防护直击雷方面具有重要作用[1]。避雷针能否起到保护建筑物的作用，其保护范围的合理计算是其影响因素之一。采用MATLAB工具设计避雷针保护范围可视化软件，可以为避雷针的设计和改造提供直观、可靠的图像显示，并有利于分析不同情况下关于建筑物的避雷针设计要求，进而合理设计避雷针。

1 避雷针保护范围简介

避雷针保护范围的计算方法主要有折线法和滚球法两种[2，3]。

折线法，又称为规程法或放电模拟法，以实验室放电模拟为准，兼顾运行统计结果。其单支避雷针的保护范围是一个以避雷针为轴的折线圆锥体。多年来，我国各行业一直采用折线法确定避雷针保护范围。目前，主要在电力装置设计规范上要求采用折线法计算。

滚球法就是以h为半径的一个球体，沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器（包括被利用作为接闪器的金属物）或接闪器和地面（包括与大地接触能承受雷击的金属物），而不触及需要保护的部位时，则该部分就得到接闪器的保护，也就在避雷针的保护范围之内，不同类别的防雷建筑物的滚球半径有所不同，见表1。目前，建筑物遵循《建筑物防雷设计规范》的要求采用滚球法计算。

2 避雷针保护范围可视化设计

2.1 MATLAB工具介绍 MATLAB将计算、可视化和编程功能集成在非常便于使用的环境中，是一个交互式的、以矩阵计算为基础的科学和工程计算软件。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示等功能于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境，是近几年来在国内外广泛流行的一种可视化科学计算软件。

MATLAB现已发展成为功能强大的仿真平台和系统，除了可生成二维图形外，还提供了可以生成三维图形的各种函数。利用这些函数，可轻松实现在三维空间中绘制空间曲线、曲面和网格图形。图形结果处理后，还可以利用鼠标拖动可任意变换观察角度以寻找最佳观察角度。同时，MATLAB还提供了强大的图形用户界面GUI制作工具，可以制作用户菜单和控件，使用者可以根据自己的需求编写出满意的图形界面[2，4]。

2.2 可视化软件功能设计 利用MATLAB的GUI制作工具，设计避雷针保护范围三维分析的图形化界面；利用MATLAB的编程工具，设计避雷针保护范围工程计算与三维分析的程序。结合程序与界面，实现可视化软件的参数选择、绘制仿真图像和判断分析等功能，如图1所示。

2.2.1 参数选择

①方法选择。可选择用折线法或滚球法来计算和显示避雷针的保护范围；②避雷针支数选择。可对避雷针的支数进行选择（单支或者双支）；③避雷针高度选择。可输入每支避雷针的高度；④建筑物选择。可输入建筑物的长、宽、高（根据实际测量）；⑤距离选择。可输入避雷针与建筑物之间的距离（根据实际测量）；⑥滚球半径选择。可对滚球半径进行选择，包括30m，45m，60m（见表1）。

2.2.2 避雷针高度计算 根据建筑物的实际尺寸、避雷针距建筑物的尺寸、建筑物的防雷类别，借助MATLAB的计算功能，可视化软件可计算避雷针的高度。

2.2.3 绘制仿真图像 根据建筑物的实际尺寸、避雷针距建筑物的尺寸、建筑物的防雷类别，以及计算的避雷针高度，借助MATLAB 的图形处理能力，可单独或者组合绘制保护范围仿真图像，建筑物仿真图像和避雷针仿真图像。

2.2.4 分析判断 利用仿真图像可对所显示的避雷针保护范围进行三维观察，通过鼠标拖动可从不同角度观察不同区域避雷针对建筑物的保护效果。根据仿真图像功能和软件自动判断功能，可对避雷针保护效果进行判断和显示。

3 避雷针保护范围可视化分析

3.1 折线法与滚球法可视化对比分析 图2是避雷针高度为8m的折线法和滚球法的效果对比分析图。可以显示当避雷针的高度h？燮0.293hr时，折线法确定的保护范围小于滚球法确定的保护范围，这与保护范围原理计算结果相符。

同理，可以显示当避雷针的高度h=（0.293～0.4）hr时，折线法确定的保护范围与滚球法确定的保护范围基本相同；当避雷针的高度h>0.5hr时，折线法确定的保护范围大于滚球法确定的保护范围，这些仿真结果与保护范围原理计算结果相符。

3.2 避雷针保护范围可视化判断分析 图3和图4是建筑物高8m，宽4m，高4.5m，滚球半径30m的双支避雷针保护范围三维图像。在建筑物相同的条件下，通过调节避雷针的高度，可以清楚的判断出建筑物是否在被保护范围之内。

3.3 避雷针保护范围可视化显示分析 图5中，rx为避雷针在hx高度平面上的保护半径；h为避雷针的高度；hr为滚球的半径；hx为建筑物的高度[1]。根据图5可以计算出不同高度的避雷针保护范围，但图像显示效果较差，不容易理解。图6是单支避雷针保护范围计算仿真图像。根据建筑物的实际尺寸、避雷针距建筑物的尺寸和建筑物的防雷类别，可绘制建筑物、避雷针及其保护范围三维仿真图像，同时可确定避雷针的高度，其三维图像效果较好，容易接受和理解。

4 结束语

本文提出的基于MATLAB软件开发的避雷针保护范围可视化软件，能够较好满足避雷针合理设计与保护范围检测的需求，对避雷针的工程应用提供了保护范围的可视化分析手段，同时为防雷系统的信息化教学提供了一种渠道，具有较高的实际应用价值。

参考文献：

[1]吴薛红，濮天伟，廖德利.防雷与接地技术.北京：化学工业出版社，2008：1-29.

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2技术流程和方法

为了满足客户需求,城市园林景观的三维可视化仿真要素包括:地形地貌、园林建筑小品和绿化植被。其可视化的主要技术路线有两点:(1)地形地貌、园林建筑小品基于CAD施工设计图和现状地形图,利用3dsmax软件进行多边形建模,结合现场实拍照片进行纹理映射,统一光影和色调烘焙后,通过数据格式转换加载到仿真平台上,利用该平台实时驱动完成三维可视化。(2)对于设计施工阶段的绿化植被,可视化基础来源于CAD设计施工图,在3dsmax中利用ForestPackPro插件进行植被布置,映射符合设计意向的植被纹理;而对于现状建成阶段的绿化植被,则根据普查GIS数据中的公园斑块文件自动生成点位数据,在仿真平台上直接关联植被符号,达到逼真的可视化效果。其技术流程按照三维可视化仿真要素分述如下。(1)地形地貌要素的构建,是整个可视化流程的基础,所有园林建筑、小品以及绿化植被都必须无缝接合在地形地貌上。在地形图上提取出等高线和高程点,使用EPS软件生成具有真实高程变化的5米DEM网格,输出VRML格式文件导入到3dsmax中,继而进行人行道等铺地细分,并将经过Photoshop软件处理后的真实环境照片帖图映射到模型上,建成模拟真实的地形地貌模型。(2)园林建筑小品等要素,按照传统的3dsmax建模方法进行。考虑到局部园林景观的布局需要在人视低点角度进行浏览查询,因此大于1米的建筑构件结构必须通过多边形模型来表现,使建筑模型更贴近真实性。(3)绿化植被要素,则根据设计施工阶段和现状建成阶段的不同分别进行。设计施工阶段以CAD设计施工图为依据,把设计图布置好的植被通过Photoshop软件处理成一个个白色像素点,形成一张黑底白点的植被分布图。通过3dsmax插件ForestPackPro关联分布图自动生成跟随地形的绿化植被,纹理映射比例通过插件参数控制,从而快速地进行植被布局;对于现状建成阶段,为了确保植被模型的真实性,以普查GIS数据作为基础数据进行景观三维可视化。由于记载有详细属性数据的公园斑块文件是二维面状数据,必须以斑块范围内的总植物棵数作为依据,通过编程让程序自动生成对应数量且不带属性的二维点状数据,然后在EXCEL中通过VBA编程将植物属性字段列表自动关联到点状数据上。在3dsmax中获取该点状数据对应位置的地形高度值后,根据点对应的植物名称在仿真平台上通过关联植被符号来实现三维可视化。整个可视化流程如图3所示。

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中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）47-0289-01

1 引言

进入21世纪，建筑行业迅猛发展，全国各地不断涌现出一些设计新颖、规模宏大、技术含量高、施工难度大的超高层建筑，尤其在一些发达城市建筑更具特色，这将在提升城市形象、拉动社会投资、扩大旅游和商贸活动等方面发挥了独特的作用。众所周知，科学合理的建筑工程施工部署在保障施工进度、人员安全、节约成本以及材料周转等方面发挥着及其重要的作用

2 项目概况

深圳市南山区华润深圳湾国际商业中心项目为一栋现代化超高层建筑物，建筑总高度400m。本工程体量大，其中华润大厦结构总层数为66层，核心筒高度达到331.5m。该工程现场可利用施工场地狭小，专业分包商众多，科学合理的施工场地布置、大型机械设备的科学配置、合理组织材料运输是确保施工进度计划按期履约的关键。同时，立体交叉作业多，高空坠落和物体打击等均为本工程重要的危险点，因此如何合理设置施工现场的安全防护设施，加强项目的安全管理是本工程的重点。在建筑工程中应用3D动画技术进行可视化分析，大大提升了工程实际施工部署中的科学性、合理性。

3 前期策划

在该项目中，技术员通过3D动画技术从脚本创作到模型制作，再到后期的电影剪辑手法，最后呈现了一个动态的施工部署表现形式。该项目在制作方面，要求熟练掌握三维软件，从制作流程上说，包括优化CAD图纸，创建模型、贴图、特殊材质绘图、动画设计、灯光与材质调节、设置环境、渲染输出、后期处理等工序整合而成，它实现的是一种导演指挥式，以提前反映工程现场实际的施工部署状态。

4 总体施工思路

为了贯彻“主体快速”的进度管理理念，优化施工部署，精心组织施工。拟定以华润大厦为施工主线，优先安排桩基础、基础底板施工，底板完成后继续施工塔楼核心筒竖向结构，地下室型钢柱及其他钢筋混凝土结构稍后施工，与核心筒剪力墙连接的梁板钢筋采取预留接驳器等形式预留。待核心筒施工到一定高度后开始安装顶模系统，之后插入从底板以上的外框钢结构施工及其他钢筋混凝土结构施工。相比通常底板施工完后，开始地下室钢结构安装，地下室钢筋混凝土结构施工，地上核心筒施工，核心筒施工到一定高度后安装顶模等施工程序，该流程有效的将地下室钢结构安装，地下室钢筋混凝土结构施工由关键工序化解为非关键工序，减少了核心筒施工的等待时间。外框筒水平、竖向结构滞后于核心筒结构施工，机电工程、幕墙、装饰装修工程分段及时插入。

5 主要应用说明

5.1 顶模系统安装

工况说明：

华润大厦塔楼核心筒施工至+9m，进行2台动臂塔吊（10#M600D和8#M900D型号）及顶模系统安装，拆除1#C7050型号平臂塔吊。

工况说明：

华润大厦核心筒顶模系统安装完成，安装两台动臂塔吊（7#M600D和9#M900D）后插入地下钢柱吊装。

5.2 新技术应用交底

临边剪力墙外侧模板加固、防漏浆

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1. 引言

（1）散体材料颗粒系统的变形由体积和形状的改变表现出来，其变形由结构变形和颗粒自身变形两种基本形态构成。结构变形是由颗粒系统的可变性引起的，为颗粒之间位置相互转移的结果，是不可恢复的。颗粒自身变形是指颗粒自身的可恢复或不可恢复的变形。而颗粒系统中颗粒与颗粒之间没有变形协调的约束，通过表面的接触传递作用力。

（2）散体材料结构变形运动过程的数字仿真是运用数字化，可视化研究材料结构变形的一种方法，它可以直观动态的模拟散体材料受力时三维形态和结构的时空变化分布，分析研究散体材料结构变形与颗粒尺寸，颗粒形状，加载速率，颗粒接触面的情况等之间的相互关系。国内外学者已对散体材料的理模拟也做了一些研究[1～4]。研究成果也推动了散体材料结构变形研究的发展， 但在三维模拟方面仍有待深入研究。

（3）本文运用软件在三维颗粒材料模型建立的基础上对其受力变形机理进行计算分析，进而在其失稳变形的前提下，对其变形阶段特点进行数值模拟。采用可视化技术将颗粒堆受力变形的过程完整、逼真、直观的表现出来。对散体材料结构变形的研究使散体材料在工程中的应用更有现实依据，理论与实际相结合更能促进散体材料在工程中更为广泛的应用。

2. 散体材料结构变形机理分析

现在对颗粒堆的研究局限于静力，理论上的研究，不能揭示他动态直观的变化，而建立计算机模拟可以直观的描述散体材料的横、纵向变形，以及分析产生变形有关的各个因素，使分析成果更加符合实际。对受集中力作用下的散体颗粒堆进行研究，对颗粒堆受力的正确分析是研究结构变形准确的关键。

2.1变形机理分析。

确定影响散体材料变形的关键因素是分析其变形机理的基本前提。

散体材料的变形既有一般材料变形的共性，又有其特殊的一面，尤其是其传力途径，它的变形受物质条件，结构条件，环境条件等综合因素的影响，所以需要从以下多个方面的因素考虑其变形机理：

（1）散体材料变形的边界条件。边界条件对颗粒堆有很重要的影响，如：柔性边界和刚性边界，需要根据边界的刚度来计算颗粒变形。

（2）力传递的途径。我们认为颗粒传力按45度角度向下放射状传递。

（3）颗粒和颗粒之间的接触面。颗粒受力后要发生移动和变形，颗粒移动需要克服剪阻力（颗粒表面的摩擦力及颗粒之间的咬合力），因此颗粒表面越粗糙则摩擦力越大，移动位移就小即变形小，反之，则变形大。这是影响颗粒变形最主要的因素。

（4）颗粒的形状和尺寸。颗粒自身的特征决定其变形，因为颗粒的变形包括两部分一是颗粒堆由松散到密实过程所引起自沉现象；二是颗粒破碎引起自沉现象.而前者主要与颗粒尺寸、自身坚硬程度有关。因此颗粒的形状和尺寸对其变形有很大影响。

（5）力的加载速度。力的加载速度越大，则颗粒自组织情况越明显，那么颗粒变形也越明显。

2.2试验分析。

3.2变形三维可视化动态模拟。

3.2.1把散体材料颗粒堆模型利用科学计算可视化技术将研究对象用图形或图像的方式形象、直观地显示出来，可实现散体材料堆受力变形过程的动态演示和可视化模拟分析。颗粒堆受集中力作用下变形过程的可视化分析具体步骤如下：

（1）圆形颗粒模型建好之后，对颗粒赋予真实材质感。模型的材质：根据颗粒和放置颗粒的板材的不同，选取相应的图标作为其材质来实现它们的真实表面特征；为了我们方便观看模拟效果，把底层边缘处的颗粒用黑色表示，最上层的颗粒用白色，其他中间颗粒用灰色表示。灯光：布置一盏聚光灯作为主要光源。环境全局光照采用浅灰色，明亮度设为中高。

（2）画面的动态设计与生成。采用运动路径控制法来设计和生成圆形颗粒堆失稳运动的动态画面。由软件中的reactor动力学模拟器按照物理力学和运动学规律来模拟颗粒间的相互作用，并可生成实时动画面貌。

（3）渲染输出。上述各项工作完成后，可以对动画进行渲染输出，输出结果如不满足要求可对前述工作反复调整，尽量真实地表现出圆形颗粒在外力作用下的变形特性。

4. 总结

由以上实验、理论和模拟可得如下结论：

（1）散体材料结构的变形与颗粒的形状、尺寸和接触面及施加的荷载有重要的关系。

（2）运用可视化技术，可以对受集中力作用下的散体材料颗粒堆的变形进行直观模拟，与实验分析结果相一致。可以为散体材料的研究提供了技术支持。

参考文献

[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]蒋红英、厉玲玲 杨晓强 夏晋华 李志斌 散体材料结构沉降与自组织现象分析[J]四川建筑科学研究2010 36（6）：85～88.

[4]蒋红英、杨晓强、鲁进步、厉玲玲 水平地震荷载下散体材料结构响应分析 [J].四川建筑科学研究 2010 36（4）：175～178.

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中图分类号：U655.53+2 文献标识码：A

水利工程是为消除水害和开发利用大自然的水资源而修建的一些工程。如果按其服务的对象可以分为农田水利工程、防洪工程、航道和港口工程、环境水利工程、供水和排水工程、水力发电工程、海涂围垦工程等。这些工程，也可同时为灌溉、供水、防洪、发电等多种目标服务的水利工程，这也称为综合利用水利工程。一般水利工程都需要修建坝、堤、溢洪道、水闸、进水口、渠道、渡漕、筏道、鱼道等不同类型的建筑物，以实现管水治水的目标。水利工程与其他工程相比，具有如下特点：第一，水利工程一般规模大，投资多，技术复杂，工期较长。第二，影响面广。水利工程规划是流域规划或地区水利规划的组成部分，而一项水利工程的兴建，对其周围地区的环境将产生很大的影响，既有兴利除害有利的一面，又有淹没、浸没、移民、迁建等不利的一面。为此，制定水利工程规划，必须从流域或地区的全局出发，统筹兼顾，以期减免不利影响，收到经济、社会和环境的最佳效果。

对于位于大河流的水利水电工程，其施工条件复杂且困难。施工导流控制关键能影响到整个项目的建设。其建设内部组件之间的分流关系是复杂的。施工导流控制过程是一个复杂的随机和动态过程。它是一种半结构化的问题，这是通过纯粹的数学模型很难解决的。然而，模拟方法提供了实用的分析技术来处理这些关键问题，具有研究价值。

1施工导流分析控制系统的简介

施工导流控制液压是一个复杂的动态工程系统项目。据其动态特性和所有内部元素的属性，整个系统可分为导流子系统，主要建筑物管理子系统和不断变化的之三流子系统。这三个子系统抑制和与对方联系。一方面，分流相应的分流标准的条件每个时期确定的施工工艺转移和主要建筑物。另一方面，施工工艺的建筑物也影响导流建筑物的计划和分流的危机的每个时期。一旦上述约束关系摧毁，必定会导致很大的风险，甚至失败的施工导流。

所有的施工导流方案的部分和大坝围堰的施工进度在整个引水动态，以及它们的逻辑关系是极其复杂的。为了简化施工导流系统的建模，在复杂的关系模型中区分开主要建筑物之间的约束关系，以及分流建筑物和水流量之间的关系。模型的每个部分都有其特殊功能和相应的属性信息。

同时，根据信息的媒体功能，分流计划，施工进度和流量控制集成等因素。然后，一个复杂的系统成为一个相互关联和同步的系统。在整个系统，我们不仅可以提取每个子系统从局部把握其特殊的动态过程细节，也通过分析相互关系整个转移过程。然后建设过程可以统一控制，并改道在任何信息的时候，方便人们直观的了解整个过程。

2施工导流分析控制系统的设计思想

针对各种可能的线性或非线性链接关系构成一个系统的仿真框图，框图的输入和输出确定出协调参数之间的不同链接关系。相应的仿真程序根据数学模型的开发联系。此外，动态仿真模型是CON结构的输入端和输出端，以及数字模拟是实现端。这种框图设计思想，这里称之为框图模拟方法。

对于一个动态系统的任何一个环节或子系统，它可以用一个框图来代表它。在状态空间模型中，一个环节由三个基本要素构成：输入变量，状态变量和输出变量，如图1所示。

输出变量的函数由输入变量、采样时间和状态变量等参数来决定。其数学关系如下：

对于一个纯粹的连续或离散的联系，公式中（1）-（3）显示输出变量y，连续状态的关系变量x和采样离散状态变量x，其中c,d,t表示时间点，状态变量x和输入变量u，表示对应时间点的参数量。公式（4）表示状态变量的连续以及离散之和变量。连接到链接框图通过适当的输入和系统的仿真模型输出变量，这是模拟的基础模型。

3三维动态可视化施工导流的仿真

施工导流控制动态模拟系统的目的，是模拟系统以用于检查是否当前定义的计划方案与施工进度相匹配以及控股排水的临时用水建筑物，并观察在三个协调分流子系统。它将建设提供有效的规划管理和决策分流系统。此外，大量的图形和数据信息涉及在施工中的设计和施工管理等多方面的因素，如设计该项目的地质和水文条件等。如何将信息的使用效率和直观性是提高设计和施工管理水平的关键。因此，实现可视化仿真与优化分析整个施工导流动态控制系统，具有重大的现实意义。

据施工导流系统的分析，主要建筑，引水建设物体和动态流量构成施工导流控制的全过程，这些是其主要三方面的因素。动态仿真的设计思路如图2所示。

根据图2所示的软件设计流程图，利用Visual C ++6.0和MATLAB 2009在Windows XP3下实现了软件界面如图3所示。

4结论

利用现有的科技方法，通过计算机来软件仿真实现水利工程的管理，具有方便、快捷、直观、科学的优点。利用该仿真系统，在2011年，一年一度的围堰外河已被拆掉，如果电力站围堰外的河流可以抵御洪水最上面的关注。然后，模拟计算90％的保证率，结果表明，围堰的水必须达到12.347米。这是与实物是一致的情况下，使得该年安全的度过了汛期。因此，利用计算机仿真来实现水利工程的管理，模拟的结果符合实际的情况。该软件平台提供了新的理论原则和分析的技术措施，解决了在复杂的水利水电工程条件，控制施工导流中遇到的问题。

参考文献

篇（8）

BIM技术是一种构建在建筑三维模型化的技术，同时附带有整个全专业建筑工程当中的信息，能够实时做到数字化分析的技术。目前BIM自2005年引入我国后，在应用层面上获得了很大的进步，对提升我国工程建设质量，起到了巨大的推进作用。在当今建筑工程领域，除了土建部分，其房屋智能化、城市智慧化、人工智能的程度不断提高，因此与之相关的机电工程项目的占比正在不断提升，作为智能楼宇系统、智慧城市的关键神经系统和传输中枢的机电系统、设备、管道的安装精度和复杂程度也在不断提升。将BIM技术应用到机电安装项目中，实现对机复杂电设备快捷安装、管道综合精确布置的施工管理-可视化技术交底，增强现实安装工程能力，避免实际工程的失误。

1基于BIM平台的AR技术

AR技术又称之为现实增强技术，是一种将现实同计算机模拟进行交互的技术，强调现实与虚拟场景的实时互动，主要用于校准两个场景的目标位置，在施工现场主要用于三维立体模型的展示，让使用者直观的看到真实物体的情况，也可以进行全角度的管材。例如在机电设备的安装时，无法观察较深层的装配情况，则可以使用AR比较设备安装位置及偏差尺度是否符合BIM模型的工程要求。

2基于BIM技术平台的辅助技术

传统机电安装施工技术存在一些问题较难以解决，由于目前建筑工程的复杂程度越来越高，重难点区域管线安装复杂，深化设计人员无法准确把握现场实际情况，容易造成图纸同施工现场无法匹配，造成返工或变更，使项目进度被耽误。其次目前管线与机电设备安装的定位，基本又施工队完成某，在建筑结构复杂的情况下，存在效率低下，空间局限性大，导致施工精度不足的问题，最终体现为机电安装工程最终验收时的设备安装精度、管线水平度、垂直度不足的情况。因此基于BIM技术平台的辅助技术采用的是测量机器人，通过同BIM技术平台当中的网络将BIM模型导入测量机器人当中，进行现场校核BIM模型的情况，完成BIM模型的调整、碰撞点的优化。同时以平台为基础对个管道、桥架的支架点进行分布测量，准确定位支架点。最后利用软件进行数据处理，选取放样点以三维坐标的形式进行分析并储存，同时对标三维模型，完成数据处理工作。

3AR技术在BIM平台当中的融合使用

1)通过测量机器人的坐标采集功能对BIM平台运用的机电安装工程项目进行测量，完成现场实际施工现场与三维模型的信息交互(预判碰撞点位置、优化后模型、再次测量、确认无误)。2)根据测量所获得的信息及三维建模，进行AR二次建模深化，对原有BIM进行拆分，并进一步处理成按照不同专业分类的AR虚拟场景模型，分类储存入机电安装企业已经架构好的BIM服务器的数据库中，模型的二次深化可以继续使用BIM平台中的Revit软件，也可以使用3Dmax软件，但都必须保持数据格式的一致性即后期协调工作-数据共享与交换的标准格式做准备。3)将符合机电设备、管道深化模型的模型通过ARToolkit导入在VS2013及以上版本的开放环境中进行开发基于AR设备的机电安装、管道安装与定位系统，成功后检查程序正确性，修复BUG，进行实时通讯测试，并发数容量测试，无问题后即可在相关设备上查看虚拟融合的场景，实现增强现实效果。4)采用BIM放样机器人，进行现场定位放样，连接施工作业。例如管道作业时，按照预制管件的拼接流程，对管件进行拼装，同时利用已有该场景的AR模型设备进行查看安装工艺及步骤，另外通过AR具有的增强现实的能力，对放样及机器人已定位的标高在设备上进行虚拟安装查看(设备可以为手机及平板，带有单摄像头)，为安装的顺利进行打下基础。5)利用测量机器人对施工安装后的管线或机电设备数据，对安装管线位置、设备进行复核检测，同时利用AR设备双摄像头具有点与点的图像识别功能，进行现场设备、管道的逆向建模采集，同BIM平台的模型进行三维比较，通过这样实时的现场验收数据与平台中的数据进行比对实现施工验收过程的真实可靠。

4效益分析

篇（9）

1.BIM应用需求通吕运河水利枢纽工程BIM应用需满足：施工部署及施工工艺事先虚拟建造，为项目科学、高效组织实施提供保障；利用BIM+智慧工地系统数字化管控,实现项目施工精细化管理；通过模型建立以发现图纸遗漏、矛盾或错误，通过碰撞检查找出具体问题后进一步完善设计方案等。2.BIM应用流程引进BIM+智慧建造关键技术，通过将BIM、物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术应用于水利枢纽工程建设管理，构建水利枢纽工程智慧建造关键技术，加强施工过程中对进度、质量、安全、环境等要素全方位实时监控，着力打造水利工程建设精细化、标准化、智能化管理模式。

二、BIM技术的具体应用

1.设计阶段模型建立根据设计图纸并严格按照BIM标准体系搭建水工结构、金结、建筑、MEP、幕墙各专业基础模型，并由BIM工程师组织各专业工程师进行检查、分析，核对模型准确性、完整性等。2.施工过程部署（1）虚拟仿真。前期BIM策划先行。项目部入场之初，通过BIM规划，高效利用场地，建设标准化园林式工地。（2）临建布置。通过虚拟布置确定场区内加工厂等临时设施，合理布置临建系统装置，响应绿色节能施工要求。（3）大型机械管理。通过建筑模型与场地位置关系，方便确定塔吊等大型机械的布置方案，检查群塔高度关系与碰撞情况，对现场布置有更直观的把控。3.图纸会审及优化在构建模型过程中，利用BIM技术三维可视化并结合施工现场实际情况，提前将图纸存在的问题向设计单位反馈，及时优化调整施工图，有效缩短设计变更时间，加快施工实施进度。4.沉浸式可视化技术交底为解决常规平面化施工技术交底不够直观、被交底人对交底内容理解和认识不到位等问题，利用BIM模型的直观特点，进行沉浸式可视化施工技术交底，以提高交底内容直观性和精确度，提升施工技术交底效果。5.基于BIM施工模拟优化应用BIM模型深度优化模板设计，指导施工生产，提高成品质量检测合格率。在施工中提前运用BIM技术对工程实体进行精准建模，并虚拟施工，发现问题及时调整施工安排，如对基础和防渗三轴水泥搅拌桩进行三维精细化桩位放样，模拟现场施工，用于指导现场实施以消除空间误差。6.碰撞检测利用BIM建模技术，预先对设计图中的机电管线进行三维立体排布，消除位置矛盾或不合理布置方式等，优化设计使其布局更加科学合理。进行三维可视化交底，在虚拟建筑物内部漫游，了解各个构件信息、设备位置关系、空间关系、施工顺序等，提高施工人员对图纸的理解。7.工程实体准确算量BIM模型建立后，可根据模型参数准确快速计算及统计工程量，提升工程计量的准确度与工作效率。与传统的根据图纸计算工程量的方式，在异形构件工程量计量中尤为突出。8.安全配置模型对施工用外排脚手架配置安全模型，明确步距、立杆间距、剪刀撑配置等关键参数并进行脚手架稳定性验算。9.模型安全分析交底运用专业软件对施工模型涉及的如“四口五临边”等较大危险源进行分析和测评，生成分析及测评报告并利用建模技术进行三维可视化安全技术交底，提高作业人员安全防范意识。10.传统施工工艺优化本工程利用BIM+3D打印技术，指导泵站流道异形钢模板设计、加工及安装，并利用三维模型对相关人员进行技术交底。该施工技术有效解决了常规木模施工可能带来的流道断面结构尺寸精度不够、流道表面平整度差、现场配模工作量大、施工效率低等不利影响。

三、BIM管理应用

1.BIM+智慧建造管理平台本项目自开工之初就搭建了BIM云端管理平台，通过分配项目管理人员权限，以终端BIM模型等信息共享互通为核心，实现施工进度实时可视化管理、质量安全管控信息云平台同步、设计图纸及施工规范等信息云端实时共享查询等，改变以往传统项目管理模式，使数字化管理深入项目常态化管理。2.完成水利工程标准化构件库项目部BIM工程师前期与软件研发人员进行了深入对接，在平台使用及管理过程中根据水利工程特点不断对平台系统进行优化设计与功能细化提升，并基于通吕运河水利枢纽工程不断完善水利工程专用构件库，使之初步适应水利工程建设。在项目部及公司的推动和支持下，现已根据本工程应用情况推出了BIM5D水利专版。3.生产进度精细化管理基于平台可实现进度信息的互联互通，实时读取进度信息，与BIM模型建立关联实现进度信息三维可视化，施工管理人员可详细看到施工任务完成情况、延期情况、延期原因、任务负责人等信息，而实现施工进度动态控制。4.质量管理可追溯性使用BIM5D平台质量问题追踪及处理功能，现场管理人员利用智能化终端设备（手机等）将现场发现的质量问题予以记录并在BIM模型中相应位置予以标注后反馈到平台云端，相应责任人能够第一时间收到问题信息并及时处理问题。5.安全管控应用现场安全管理人员可以使用手机客户端等智能终端设备将现场安全问题予以记录并在BIM模型中予以标注位置、问题级别、责任区域等信息，并反馈到平台云端从而第一时间推送给相关责任人，使其能够及时处理问题。6.VR沉浸式虚拟安全教育依托BIM+智慧工地云管理平台，引进BIM-VR安全体验系统，通过结合项目BIM模型设置虚拟危险源并模拟事故发生过程，让体验者走进较为真实的虚拟现实场景中，并通过沉浸式、互动式切身体验使其得到更直观、深刻的安全风险防范教育，以提升全员安全意识水平和安全操作技能。7.劳务实名制管理结合BIM技术、可穿戴智能安全帽、人员进出口闸道机和GIS系统，建立基于物联网的劳务实名制系统，可以实时统计工人的出工情况，并对施工人员进行实时定位，进行实时管控和科学调配。劳务实名制系统还可以直观地展示出施工现场各工种、各承包队伍工人的年龄分布等信息，便于进行社会化数据分析管理。8.建筑物位移沉降观测BIM模型建立过程中根据现场实际情况布设沉降位移观测点，导入现场实际监测数据并设置报警值，定期生成监测曲线及监测管理报告，有利于掌握建筑物位移情况，超过阈值时自动报警提醒，保证工程建设安全。9.高支模支架安全监测通过高支模监测系统，实现对高大模板立杆轴力、立杆倾斜、模板沉降、立杆位移受力状态的实时远程监控，避免安全事故的发生。10.塔吊监控引进塔吊监控系统，主要包括风速超限报警、防倾斜报警、禁行区域设置保护及预警、多塔吊的防碰撞预警、智能化制动控制、增加塔吊黑匣子等多种功能实现。11.环境监测系统本项目在施工现场专门设置有环境检测仪，实时监测空气质量、温度湿度和噪音音量，同时项目平台用图表方式直观展示环境监测状况，并且对历史数据进行可视化分析。

参考文献：

[1]朱洪波，等.物联网技术进展与应用[J].南京邮电大学学报（自然科学版），2011(1).

篇（10）

1BIM的基本内涵和应用意义

1.1基本内涵

所谓的BIM技术，又称为建筑信息模型，其大体框架是建筑工程项目每个分部的信息，构建成建筑模型，让其可以对建筑过程完成模拟仿真。与其他技术相比之下，BIM技术具有强大的优势，这些全部是传统技术难以达到的[1]。该技术自身的可视化在项目建设以及设计环节中的决策和探讨中都发挥着关键的作用，能够让决策人员充分认识项目。在建筑物施工早期有效协调每个专业之间的碰撞问题，能够让管理人员在最短时间内找到设计过程中的不科学，而且能够有效完成空间整合等等。BIM技术最大最直接的作用是能够模拟设计、运营以及建造等多个阶段，进而预知整个施工阶段很有可能出现的情况，使工程进度得到大幅度提升。对于个别项目的优化设计，也可以缩减施工周期，减少工程总造价。

1.2应用意义

1.2.1有助于建筑工程管理模式优化

以往的管理模式缺乏每个部门之间交流的途径，而BIM技术具有协调化以及可视化等多种特征，利用这项技术能够将计划进度信息和建筑模型进行有机结合，对施工现场具体情况作出合理的安排[2]。而且可以适当的调整各个施工过程中工程进度向冲突情况。以此确保工程能够采用最科学的方法完成施工。并且利用可视化的模型，能够确保每个部门之间的交流协作，从根本上实现共享资源。

1.2.2增加建筑企业的经济效益

在建筑工程管理中应用BIM技术，防止耽误施工工期，节省项目费用，也能够对物资堆放以及物资进场做出合理的安排，防止浪费大量的时间以及消耗过多的机械设备。并且通过应用BIM技术还能够推动能够建筑机械设备智能化发展，让其不仅可以确保建筑工程施工质量，而且可以提升工程施工质量。在建筑工程管理每个阶段都应用BIM技术，在一定程度上能够节省很多人力、物力以及时间，可以节省社会资源，降低建筑企业的经济支出。

1.2.3提升工程造价管理效率

BIM技术具有一定的模拟预算能力，能够方便整个建筑工程项目预算。在工程项目规划过程中，能够结合BIM建模出现的工程量信息，早期预算项目；在项目施工过程中，通过BIM的信息共享平台能够分析比较施工过程中出现的信息和早期的数据，随时随地的更新，使建筑工程造价管理效率得到提升。

2BIM技术在建筑工程管理中的具体应用

2.1应用于工程管理

首先，伴随着我国社会经济的迅速发展，建筑行业规模的日益扩大。当前，我国对科学有效的工程项目综合管理模式和方法是迫切需要的。此管理模式重点针对建筑工程项目施工的涉及性以及复杂性[3]。因此，在建筑工程管理中应用BIM技术是有必要的。其次，利用BIM技术，而且构建对应的数据可模型，项目决策人员和管理执行难人员能够合理评估工程今后的发展前景，这项评估结果对今后实施建筑工程项目发挥着关键的作用。并且通过采用BIM技术的数据库模型，还能够在第一时间防止建筑工程项目出现风险。最后，将BIM技术应用于工程施工现场中，能够科学管理建筑工程施工现场，这是BIM技术的关键，往往直接影响建筑工程施工现场管理。

2.2应用于建筑工程施工成本控制

BIM技术是一项新型的工程项目管理技术，具有一定的合理性，在很大程度上能够确保其施工成本控制。首先，利用BIM技术数据库模型能够信息数据化分析建筑工程涉及到的施工机械设备以及施工材料等等，此分析结果是通过BIM技术数据库做出综合评估的，其整个评估过程最后利用数据化模拟智能技术，认真考量分析建筑工程施工过程中出现的施工现场指挥错误、浪费施工材料与施工机械设备的能等，通过评估提出有关的优化策略建议和指导流程。执行人员能够结合此策略建议科学管理工程施工现场，这样有利于减少人力，还可以降低施工成本[4]。最后，应用BIM技术能够精细化计算所有单位的工程项目，而且利用有关的多媒体技术和电子技术以立体化的方法将复杂多变的施工现场进行呈现，进而真正实现施工管理者的可视化管理模式。

2.3应用于工程项目设计

在我国建筑行业高速发展的背景下，建筑领域是设计到很多元素的系统施工流程。其要求各个专业、各个行业的技术人员共同讨论，这样才可以确保建筑工程项目顺利完成。通常，建筑工程项目要求多方技术人员以及设计人员共同分析问题[5]。然而该交流分析无法落实到位，容易导致工程施工过程中出现很多矛盾，直接影响施工进度和工程施工质量。因此，在这种情况下，必须要采用BIM技术对三维立体化模拟设计平台进行不断完善，在设计过程中设计人员能够分析其二维图像中出现的潜在问题，通过根据项目三维立体化模拟平台，进行多方讨论后明确最后的设计，进而严格把握控制设计风险。同时由于BIM技术具有共享数据信息的作用，此功能可以将有关的参考依据提供给设计师，进而促进建筑工程项目设计不断优化。

3结语

总而言之，在建筑行业发展过程中，建筑工程管理人员需要提升自身的管理效率，而且各大项目部门应设置BIM技术部，在建筑工程各个阶段充分应用此技术，这样能够充分体现出该技术应用价值，进而提高建筑工程管理水平。

参考文献

[1]汪全瑞.建筑工程质量管理中计算机技术的有效应用[J].工程建设与设计，2019（04）：265-266.

[2]张喆.关于BIM在建筑工程管理中的核心应用思路构架[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

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

前言

随着我国国民经济的快速发展，高层建筑和复杂建筑也如同雨后春笋一般的不断涌现。这种建筑不但体积庞大，结构复杂，设计困难，而且施工工期长。BIM技术的出现为高层建筑的建设提供了新的设计思路，并且得到了广泛的应用，如深圳证券大厦、天津西站新站房、盘锦体育场结构[1]。笔者根据多年的实际工作经验，首先对BIM技术做了简单的概述，然后讲述了BIM技术在建筑施工中的应用现状和主要特点，最后具体叙述了一般常用的工程施工BIM应用的整体实施方案，具有一定实际参考意义和借鉴价值。

BIM技术概述

BIM技术是一种新兴的计算机建筑建模技术，主要通过对各个项目信息进行分析处理建立起三维模型。BIM技术并不是只限于建立建筑模型，而是存在于整个建筑施工周期，将传统的粗放型施工转变成先进的集约型施工方式。BIM技术主要在施工控制和可视化模拟方面下功夫，实现可视化效果的设计，检验模型效果图，实现4D效果模型设计，同时实现监控的功能。BIM技术在建筑施工中的具体实例如下图所示。

图1 BIM技术在建筑施工中应用实例

BIM技术核心在于使用计算机技术，通过三维虚拟技术进行数据库的创建，实现数据的动态变化和建筑施工状态的同步。BIM技术可以准确无误的条用数据库中的系统参数，加快决策尽速，实现项目高质量的目的，有效降低成本和资金投入。最终实现建筑施工的全程控制，控制施工进度，节约资源，降低成本，提高工作效率。我国“十二五计划”中将BIM作为一项公关项目。

BIM技术在建筑施工中应用现状

BIM技术在我国建筑施工中已经得到了广泛的应用，不少企业通过使用BIM技术提升了企业管理水平和竞争力。BIM技术不仅能够进行建筑施工的建模，而且能够实现对工程项目的信息化管理，从造价和单价等微观方面对项目进行全面有效的控制[2]。国家通过颁布一系列文件，如《现代建筑设计与施工关键技术研究》，将BIM技术列入到终点计划项目，促使BIM建筑企业的市场占有率提升至15%，为实现数字化智能城市尽一份“微薄之力”。

在我国，BIM技术应经在某些大型的建筑施工中得到了广泛的应用，比如奥运“水立方”场馆的设计施工就使用到了Revit，Naviswork等三维软件，最大限度的解决了项目结构复杂，施工困难的难题。同时，通过信息化网络进行了数据共享，实现资源的最大化利用。总体来讲，我国BIM技术已经深入到建筑行业的各个方面，但是还应该继续完善和健全，对于那些结构复杂的钢建筑更是应该有效的利用BIM技术，将整个设计过程有机整合在一起，保证信息准确完整。

BIM技术在建筑施工中的特点

BIM技术贯穿建筑施工整个施工周期，保证施工质量，可以实现三维效果展示，创建6D 关联数据库，大幅度提升计算轻度，减少浪费和污染，实现虚拟施工和现实施工的有效协同。BIM技术给人以可视化的效果，通过构件之间的相互作用和反馈信息实现可视化效果，在项目设计建造和运行过程中，提高整体竞争力。BIM能够可视化的阐述施工策略，增加可信度[3]。

BIM设计阶段可以超前于建筑施工实现现实情况的模拟，例如节能模拟和光照模拟。在招投标或者施工接管，可以分步骤的将4D模拟进行展示，通过实际情况确定合理的施工方案。现实世界和模拟情况的对比，项目管理人员可以有效的避免施工漏洞，提高施工质量。BIM技术的协调性和优化性，可以在施工前就将施工中的漏洞和问题进行协调和控制，比如灯光设置，净空要求，防火墙的设置，取暖管道的设置。BIM技术能够减少人员投入，优化项目控制，实现资源的最大化利用。

5. BIM技术在建筑施工中的实施步骤

BIM技术在建筑行业应用范围广泛，主要涉及到方案设计、施工准备、工程预算和设备管理等方面，整个施工过程要进行三维碰撞检验、三维虚拟施工和4D模拟施工。BIM工程施工框图如下图所示。

图2BIM工程施工框图

5.1 数据采集，构建BIM技术框架

通过实地考察勘测或者谷歌地图等方式，采集建筑施工具体数据，构建BIM技术框架，实现数据接口和数据的交互，IFC文件导入和导出，开发多童虎访问系统，采用AutoCAD，CATIA，3DSMAX等相关软件创建BIM模型。随后利用数据库技术进行数据的存储，建立平台层，其中数据平台层又包数据集成的管理平台和可视化的4D平台，完成数据读取、保存、集成和验证功能，构件子信息模型，例如施工进度模型、施工安全模型、施工资源模型或者施工设备管理模型。根据不同的子模型信息，向模型层和应用层提供数据支持。在BIM技术框架中应用层作为最后一层结构，主要实现项目动态管理和冲突分析，提供网络进度和资源优化，实现建模过程。

5.2调整系统结构，实现主要功能

BIM管理系统主要实现的功能是：软件工程管理系统和项目综合管理系统，其中软件管理系统采用C/S构架，项目综合管理系统采用B/S构架，两者之间通过数据管理和模型参数实现无缝的双相连接。建筑施工BIM系统中以AutoCAD为开发平台建立3D集合模型，同时完成IFC文件结构定义，建立项目组织浏览表。另外，系统施工还应该创建、编辑、扩展按键技术资料，实现查询编辑和属性扩展功能。通过引入IFC格式和3D模型快速建立管理系统和运行维护管理。

5.3建立4D动态管理系统

采用编辑器和工序模板建立工程进度管理系统，完成对计划进度和实际进度之间的分析对比，使得计划进度能够为实际进度提供助力，用动态3D图形展现工程进度。系统资源动态管理可以自动计算节点或者工程量，完成人力财力和机械设备的实时查询和统计分析，自动实现工程量动态管理。施工质量安全管理将施工方和监理单位的工程质检进行安全数据存储，并且将数据安全统计信息显示打印。施工现场管理可以实现自定义4D属性设置，对现设施信息进行统计，完成动态现场管理。

5.4建立工程4D安全和冲突分析系统

施工过程要进行过程模拟，实现单位周期内的正序或者逆序施工模拟，并且具备三维漫游和真实模型现实功能。基于建筑功能安全和冲突分析，实现结构变革，转化机制体系，施工工期间，如果改变结构和体系，应该进行动力学分析计算，并且进行安全性能评估。对施工过程中出现的进度资源冲突，应该按照计划industry进行对比，实现进度偏差报警功能。当场地出现碰撞冲突时，可以通过碰撞检验分析算法，实现构件、设施和结构等方面的分析和检验。

4.5系统应用流程，交付设计成果

为了实现计算机模拟，应该讲数据进行离散化分析，实现施工进度和资源场地优化系统。通过各种工序和参数的模拟计算，将施工工序和人力资源进行优化配置，实现多个方案的分析对比。在4D施工模拟过程中，实现工程数据集成和过程可视化模拟。BIM系统应用流程应该将系统构架和功能结构的结合，应用主体方提供技术资料，协调软硬件系统，设置必要权限，完成日常管理和深化设计。应用参照方可以通过网络浏览施工进度和施工安全等信息。也可以进行辅助施工管理。

6.结语

BIM技术在我国还是处在使用的初级阶段，相关企业和单位应该根据实际情况进行引导和技术支持。在建筑施工中使用BIM技术不仅能够节约资源，减少资金投入，而且能够提高效率，取得了良好的经济效益和社会效益。

【参考文献】

[1] 张建平,曹铭.基于IFC标准和工程信息模型的建筑施工4D管理系统[J].工程力学,2010(S1):220-227.