[發明專利]基于BIM的虛擬施工設備技術在鋼連橋工程中的應用

在審

• 申請號: 201711104099.X
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107657138A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 陳怡宏;谷軍;劉磊;華建民;張意;王闖;段文川
• 申請（專利權）人: 重慶建工住宅建設有限公司;重慶市綦江區建筑工程質量監督站;重慶大學;重慶建工集團股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 重慶中之信知識產權代理事務所(普通合伙)50213
• 代理人: 張景根

技術領域

本發明屬于模擬建工領域，具體涉及基于BIM的虛擬施工設備技術在鋼連橋工程中的應用。

背景技術

近年來，科學技術的進步和國家經濟的快速發展，帶動了我國建筑業的飛速發展，工程建設的規模不斷增加，新型的建筑結構體系和個性化的建筑外形如雨后春筍般出現在人們的視野，這類建筑通常成為各個城市的標志性建筑。結構形式的創新必然會給建筑結構施工提出新的技術難題，從而促使施工手段和方法的變革。過去簡單的結構形式下，結構施工通常是建立在經驗的基礎之上，面對復雜的結構施工，施工方案的確定需要通過大量的計算分析加以論證，此時經驗所起的作用無法有效的解決問題，對于較大型復雜的工程而言，較為詳細施工方案的論證在項目投標階段就要落實。大型項目的投標過程涉及到的專業面廣、人員多，施工方案以及優化工作很難直觀的展現，相關數據未必完善，使得工作效率低下，更為嚴重的是可能對方案的合理性和施工安全性產生影響。

近四十年來，無論國內還是國外，建筑業的生產力水平都不斷下降。高新技術的發展為建筑業提供了新的發展機遇。將高新技術引入建筑業以解決相關問題，已成為眾多專家和學者關注的熱點。虛擬施工技術則是應建筑工程施工管理的需要而產生的，也是施工過程管理手段發展的趨勢。

虛擬施工技術(Construction Virtual Prototyping，簡稱CVP)融合了數字化技術、可視化技術及模擬技術，提供了一個虛擬平臺或環境，基于此平臺可對施工過程進行模擬、分析與優化，從而有效地優化資源(包括人、材、機等)配置、減少返工、降低成本、縮短工期、減少風險。

隨著BIM技術在全球范圍的廣泛應用，結合當今建筑業新型復雜結構及其在施工技術、安全方面的發展現狀，基于BIM的虛擬施工技術應運而生。基于BIM的虛擬施工，即把BIM、虛擬現實技術和數值模擬等計算機技術相結合,在此基礎上實現建筑施工過程施工前的可視化動態展示，清楚的了解整個施工的施工步驟，同時對結構的內力進行模擬分析，對施工方案有整體的把控，以便為最終的施工方案的確定提供穩定的技術支持。

建筑施工是將建筑結構平面二維圖紙的表達轉換成實際建筑的過程，具有不可重復性。在當今建筑業發展的環境下，伴隨BIM技術的發展應用，包含BIM在內的虛擬施工技術實現了建筑施工過程的直觀表達，將是解決復雜鋼結構施工問題的主要技術手段。該技術的使用能夠提前發現施工過程中存在的問題，調整制定合理施工方案加以解決，極大提高建筑施工的效率，同時能夠有效的避免工程事故的發生。因此，有必要對施工過程中施工設備進行仿真分析，這也屬于虛擬施工的范疇。

建筑結構形式的不斷創新增加了結構施工時的難度，對施工技術提出了新的要求。傳統的施工方案制定方法無法適用于大型復雜結構，虛擬施工技術的應用是解決這一問題的主要途徑。在當今建筑業發展的環境下，伴隨BIM技術的發展應用，基于BIM的虛擬施工技術實現了建筑施工過程的直觀表達，將是解決復雜鋼結構施工問題的主要技術手段。

發明內容

針對現有技術中所存在的不足，本發明提出基于BIM的虛擬施工設備技術在鋼連橋工程中的應用，可以有效地對現場設備資源進行科學管理，大大降低成本，節省資源。

本發明通過以下方案來實現：

基于BIM的虛擬施工設備技術在鋼連橋工程中的應用，包括以下步驟：

1-1、建立參數化模型：對鋼連橋和兩側塔樓進行建模，把分別建立的塔樓模型和連橋模型進行組裝，并對周圍環境進行渲染，形成連橋提升可視化模型；

1-2、運動路徑定義：在步驟A建好的模型中設置多個不同的運動路徑，制定路徑動畫實現施工過程的動態顯示；

1-3、模擬仿真輸出：根據類似工程施工的成功經驗，將連橋結構在地面拼裝成整體，然后利用超大型液壓同步提升技術將其同步提升到位；按照鋼連橋具體的施工流程，在系統內對超大型液壓同步提升技術進行模擬，并將施工動畫設置后的結果進行預覽，并進行調整修改，最后以視頻的形式輸出。

上述步驟1-2中具體按如下方式進行，首先建立運動路徑，其次是建立攝像機，然后設置攝像機的開始時間，最后設置攝像機的運動路徑；同時設置目標點的運動路徑，形成具有針對性視角的運動路徑動畫；在路徑動畫中插入不同的靜態畫面，并設置靜態畫面出現的時間，形成最終的成果。

上述超大型液壓同步提升技術具體操作如下：