张艺
广西壮府建工物业服务有限公司 530028
摘要：以信息技术为主要特征的现代科技在建筑施工中的应用越来越广泛，给建筑施工企业带来了巨大效益，极大地推动着现代建筑业的发展。本文以现代信息技术的广泛应用为基础，结合具体工程概况，分析了建筑工程创新施工技术的应用。
关键词：建筑工程；施工技术；技术创新
前言
建筑工程施工作为重要的物质生产部门，是我国的国民经济支柱产业。我国的建筑业为社会创造了巨大的财富，但同时建筑施工又是一门传统的技术行业，同其他工业相比，无论是从科技含量、工业化、自动化、智能化、劳动生产率还是组织管理等方面，建筑业都相对滞后。建筑业的市场竞争促使建筑企业的分化，全球经济一体化和国际市场竞争加速了企业追求创新的步伐。尤其是计算机与信息技术引发的数字化浪潮已成为新时代的趋势，建筑业要提高自身的科技实力，并赶超其他行业，适应知识信息经济的到来，无疑应大力吸取其他行业和高新技术的成果，用这些成果来改造自身，从而促进自身科技发展。
1.建筑施工虚拟技术
建筑工程施工是一项将设计图建成实物的复杂性工作，其施工方法和组织程序都存在多样性、多变性。迄今，对施工方法和施工组织的优化主要建立在施工经验基础上，依靠施工经验对工程施工进行控制和优化，具有一定的局限性。特别是在全新结构或复杂条件下的施工，依靠经验对工程施工的可行性、事故预测和生产调度优化等各方面的分析和预测，可能会由于思维惯性而忽略重要结果或由于力不从心只能分析局部和少量结果，更无法全面系统地开展定量分析。而虚拟施工技术能够跟踪施工过程的每个环节，对施工生产全过程进行实验，对验证和优化施工技术和施工组织可取得良好的效果[1]。
1.1工程概况
某工程总占地面积达3.1万 ，总建筑面积24.3万 。该工程在八层以上部分，以3000余件、共计5000余吨的钢构件实现了建筑设计师所构想的三维空间曲面形屋面和建筑大跨空问。工程施工的技术难点集中在钢结构施工部分，主要体现为：构件类型多、超长超重构件多；重、大型构件集中在建筑物腹地和顶部，运输通道和吊装空间不但狭窄且在空间和平面上都很不规则；有的构件还安装在同一投影面内的不同楼层，障碍物很多，且钢结构吊装的有效期仅85天，工期紧，吊装难度大。吊装过程中任何失误都可能导致难以估量的损失，其施工组织和施工技术都极需应用全新技术手段进行验证。
1.2技术要点
（1）虚拟现实平台选择与二次开发
本次钢结构吊装虚拟施工以SGI图形工作站和相关虚拟外设为硬件平台，以虚拟现实软件Envision为方案设计、分析的交互操作环境，在此基础上补充开发相关应用模块。
（2）由二维设计图纸快速建模生成精确的三维模型
由于建筑工程设计中均是采用二维的AutoCAD图纸，必须人工根据设计图纸重构仿真所须的三维模型。通过摸索，课题成功实现了使用Mechanical Desktop软件利用Auto-CAD图形文件资源快速生成三维模型。针对不同情况分别采用参数化和非参数化两种方式建模。
对于大量相同内容造型、尺寸无需更改的土建结构，采用非参数化建模方式。从原二维图形文件中提取轮廓，通过实体拉伸、布尔运算、坐标变换、空间阵列等方法的组合和VB编程，开发的软件工具能迅速生成单层或多层建筑模型，较好解决了大量二维设计图纸快速精确的三维模型重构问题。
对结构较复杂、有变异造型、约束较多的构件，如大楼梯、天桥等，采用参数化建模方式。从二维图形文件提取可供参考的外形轮廓特征，通过添加约束、材料特征等手段，迅速生成构件模型，建立可直接调用的参数化构件库。
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（3）模型简化
由于课题的模型规模大，为解决其快速显示问题，采取了将几何实体模型转换为带有物理属性的面片方式进行简化。经过多次简化以平面单元构建运动仿真所需的三维模型，并且采用层次细节技术，提高了仿真的显示速度[2]。
（4）吊装仿真与方案优化
根据初步没计的构件吊装方法和吊装顺序，对每个吊装过程采用GSI。编程实现单个构件的吊装仿真，实现了对施工全过程的计算机仿真。经过对各种施工方法的仿真结果的分析，获得最佳的施工方案。
系统中加入了构件的实时碰撞检测功能，在吊装仿真过程中，当构件或设备之间出现干涉时，相关构件或设备的颜色将发生变化。同时，系统实现了记录和回放运动过程的功能，可以对仿真的各种施工方案多次回放、比较研究。
1.3实施效果
虚拟施工技术对原施工方案的验证和优化，为钢结构吊装的安全高效施工提供了可靠保证。该工程的钢结构吊装工作除部分构件因设计变更等原因，方案作适当调整外，基本按照虚拟仿真验证和确定的施工方案组织施工。工程施工中各构件全部一次性吊装成功，焊缝质量经超声波探伤检测一次性合格率100％。工程总体质量达到优良标准，实现了安全、优质、高速施工的目标。
2施工过程结构仿真技术
建筑施工结构仿真技术能够对施工过程中各种工况的结构应力、应变进行分析，以计算机结构仿真为依据和指导，制定安全可行的施工方案，并取得良好成效[3]。
2.1工程概况
某体育场馆钢屋盖均采用钢支座、钢环梁、主桁架、辐射桁架、檩条、拉索等组成的大跨度空间桁架+交叉支撑拉索轻型钢结构体系，其几何形状均由圆锥体在对称轴两侧切去一部分再合并而成。结构在未形成整体稳定空间结构前不具有承载力，且构件几何尺寸细长、刚度小、稳定性差，在安装过程中各工况内力变化非常复杂且变形量大，因而施工工艺复杂，施工难度大。
2.2技术要点
（1）钢支撑方案设计
通过SAP99软件分析，充分考虑主桁架分段情况、吊装变形情况、钢支撑在整个屋盖安装及拆除支撑全过程的受力和变形情况、屋盖下沉情况等方面的因素，对钢支撑的布置定位、结构截面选材、伸缩调节机构进行设计，为工程的顺利吊装和拆顶起到了关键作用。
（2）主场馆主桁架吊装计算
采用SAP99软件对主桁架在吊装过程及安装就位后的强度、刚度、稳定性以及吊点和桁架杆件的局部承压强度进行了计算，包括：主桁架各分段吊装过程应力、应变分析；辐射桁架安装前后主桁架各跨的挠度动态变化计算。
（3主场馆辐射桁架吊装模拟计算
主场馆辐射桁架共78榀，其长度超过50m的有42榀，最长一榀长58m，重23.3t，属超长片状柔性结构。通过对主场馆辐射桁架吊装全过程进行模拟计算，确定了吊装过程和安装就位后，辐射桁架的强度、刚度及稳定性的控制要求，为整体吊装该种片状柔性平面桁架提供了依据。
（4）支撑拆除方案计算
拆除支撑过程是使屋盖缓慢协同空问受力的过程，此间，结构发生较大的内力重分布，并逐渐过渡到设计状态。为保证支撑拆除过程中结构内力及变形满足设计和规范要求，根据拆顶顺序要求，进行了78次屋盖全模型的计算。根据计算结果确定了屋盖施工挠度控制值，并据此确定了支撑拆除顺序。保证了支撑拆除这一个动态过程中，屋架内力和屋盖各杆件内力值均在允许范围内且支撑拆除后屋架内力符合设计要求。
2.3实施效果
经各项测试数据和结果均与计算机结构仿真结果相符，这证明计算机结构仿真具有传统方式无可比拟的优势。它与虚拟现实技术相结合，对指导工程的顺利实施发挥了关键的作用。
3.结语
总的来说，在各行各业都在加速信息化、自动化建设的今天，借助信息技术这个工具，改造和提升建筑业，将成为施工生产进步与发展的方向，同时信息技术的发展将促进其他高新技术的发展，从而带动施工技术的整体进步。
参考文献：
[1]周伟.建筑施工企业技术创新[J].中小企业管理与科技（下旬刊）.2013（06）.
[2]甘术志.建筑工程施工技术创新及应用[J].工程建设与设计.2013（07）.
[3]陈涛.创新技术在建筑施工上的应用[J].科技信息.2012（01）.
论文作者:张艺
论文发表刊物:《基层建设》2015年25期供稿
论文发表时间:2016/3/21
标签：桁架论文; 构件论文; 结构论文; 模型论文; 施工技术论文; 内力论文; 过程论文; 《基层建设》2015年25期供稿论文;