三维仿真技术在工程项目中的开发与应用

三维仿真技术在工程项目中的开发与应用

李国明,1刘贇2倪红雨3

中海石油（中国）有限公司天津分公司300452 

海洋石油工程股份有限公司 300461

海洋石油工程股份有限公司 300461

摘要: 建筑给水管线工程结构复杂，涉及面广，与其它专业交叉较多。传统的二维平面设计方法在实际应用中不能很直观，所以三维模拟技术被广泛地运用于管线工程。本文着重分析了在管线工程中三维模拟的技术应用。

关键词:建筑给排水;管道施工;二维平面;三维仿真技术

施工现场指导多采用平面图与施工人员进行沟通，由于结构物的难度和难度的差异，使得施工人员很难看懂更复杂的设计图纸，从而产生相应的问题。所以，在建筑工程中采用3D模拟技术，可以从三维角度，比如手机等电子设备，将建筑的立体情况显示出来，并且可以进行测量和角度的转动，从而更直观地了解施工人员在做什么，从而大大提高了工程的工作效率。

1三维仿真技术的特点

1.1可操作性

大型工程的造价一般都比较高，采用三维模拟技术可以将造价降低到原来的10%-20%，而且可以重复使用。

1.2隔离性

在实际的施工环境中，有很多因素会对系统的工作产生影响，而采用三维模拟技术可以有效地防止系统被外部的干扰，使其在一定的情况下进行更深层次的研究。

1.3安全措施

采用三维模拟技术可以减弱建筑物的危险性，从而确保系统的安全。

1.4预知

在建筑设计中，一般都是结构设计与参数设定的难点，而三维模拟技术可以充分利用其设计优化的作用，同时也可以对以后的设计工作进行分析和理解。

2三维仿真技术平台的现状概况

建筑信息模型的建立是一种利用计算机进行三维设计与建造的仿真。随着计算机技术的飞速发展，建筑给排水系统的设计工作也逐渐步入了信息化时代，从最初的手工绘图，到20世纪后期的计算机二维平面设计，到如今正在兴起的三维设计，都是一个里程碑式的变化。建筑信息建模是一种全新的设计方法，它是集先辈们的智慧于一身，并以其独特的方式在各个行业中占有一席之地。

目前在欧美､日本以及中国香港等发达地区BIM技术的使用已经越来越频繁和普遍,尤其是在北美地区的建筑领域相关机构中,BIM技术的使用率已经超过半数,并以每年较高的速度进行增长｡为适应各大建筑承包商BIM的应用越来越普及的发展趋势,美国特意制定了BIM技术相关软件的使用标准｡在我们的亚洲邻国日本国内,鉴于BIM技术开始投入实用这一事件的意义重大,并基于对BIM技术应用前景的看好,其国内的某杂志已经将2009年定义为日本的“BIM元年”｡总之， BIM技术在世界各地的应用，在世界各地都有了一定的发展。BIM技术在国内的应用越来越受到各大设计机构的关注，一些大的设计院为了组建自己的 BIM技术队伍，也开始了对 BIM技术人员的培训，从而形成了 BIM技术的咨询服务和 BIM技术的教学。目前和未来相当一段时期，我国还处在社会主义初级阶段，大量的基础设施建设来满足人民对生活质量的需求，所以 BIM技术有着广阔的应用前景和巨大的发展潜力。当然，我们也了解到，该技术在国内应用时还存在很多的问题： BIM技术引进时间较短，相关法规和标准还不完善， BIM技术人员水平有待提高，标准构件族的构建还有待完善。相信通过政府、施工、设计、施工、教学等多方面的沟通与合作， BIM技术在设计上有很大的发展空间，有可能取代 CAD技术，而成为“主力”。

3常用的三维仿真软件分析

3.1 Maya软件

它采用三维建模、动画制作、视觉特效、图像呈现等功能，使得三维模型具有更加真实的材质质感和视觉效果，并利用物理系统对三维物体的运动进行模拟和模拟。

3.2 3DsMax

该软件是美国开发的一款三维模拟设计软件，在三维建模、材质定义、光效处理、后期制作等领域都有较好的表现，不仅三维视图直观，且操作界面简单，易上手，绘制效果、建模效率高。

3.3 AutodeskRevitMEP软件

AutodeskRevitMEP是一个以管道工程和装备工程为基础，以建筑信息模型为基础的三维模拟软件。基于此建立的三维模拟系统，将各种不同的设计参数集中在一起，它的建筑信息模型可以应用于建筑规划、设施建设、运营管理等全过程，同时也能有效地降低各种辅助设施的矛盾与冲突，从而实现管线的合理配置。是模型软件在国内使用最多的一种。

4三维仿真软件在建筑排水工程中的应用

4.1三维仿真模型的构建

首先，利用 AutodeskRevitMEP三维模拟软件，建立了相应的建筑物给排水系统的信息模型，并根据有关的布置条件，对其进行了改进和补充。其次，要建立一个工作集合，一般建设项目是一个多学科的综合工程，所以可以根据具体的环境，构建一个多个工作集合，例如排水、电气、通风、空调等。

4.2碰撞检查

在建筑给水管线碰撞检测中，其重点在于管线与结构专业间的梁柱碰撞检测。首先，利用三维模拟设计软件，将梁柱、排水管的文件分别导入到该软件中，然后将其应用于 Navisworks中。然后，在 Navisworks软件中，以排水管和结构梁为主要的碰撞检测对象，进行了自动检测，最后得到了该地区的碰撞数量。通过产生的碰撞检测报告，可以得到管内三维影像和碰撞位置，最后通过该软件修改调整管线的碰撞、检测。

事实上，在实际的施工中，同一个平面上往往有多个专业，给排水系统不仅会发生冲撞，还会遇到电线、电线、风管等，因此在施工的时候，往往会有好几个专业的人来做。某写字楼、商务中心工程，地下室设有给排水、消防、防排烟、电气等专业，还有各种管道、线槽、桥架、母线槽、风管等，若不进行三维建模、碰撞实验，是不可能进行施工的。本项目大楼为办公大楼，走廊内共用管道较多，采用三维模型及碰撞实验，既可保证各专业的施工，又可改善视觉效果，各类管道错落有致。此外，采用三维模型与碰撞实验，可以有效地实现管线高度的控制，从而有效地提高了层间标高，减少了空间的浪费，增加了建筑的利用率，为业主创造了更好的经济效益。

4.3管材用量统计

另外，建筑信息建模的一个重要目标是对建筑工程中管道及附属设备的使用情况进行统计，这也是 AutodeskRevitMEP三维模拟系统的优点。它在检查了给排水管的碰撞和交叉的问题后，对问题进行了整改和解决，对所有管道、附件的数量进行了全面的统计，大大的提高了工程的管理效率。

5结束语

总之，利用三维仿真软件来建立工程的施工信息模型已成为当前工程设计领域的一个新热点，它具有三维立体、虚拟仿真、参数模型、数据传输和共享等特点，尤其适合于解决工程领域中的多视角观察、参数管理和资源共享等问题。目前国内一线城市普遍采用三维模拟软件进行建筑信息建模。目前，我国大部分都是从国外引进的软件和技术，其实施标准、软件设计标准，与我国的国情不适应，所以要结合我国的实际情况，对其研究和应用时加以完善，使之能够更好地在国内得到推广，提高工作效率和实践性。

参考文献

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[3]刘夕榕.虚拟现实技术在建筑设计中的应用与实现[D].济南:山东大学,2010: