1、施工模拟
1. 虚拟建造概述
虚拟建造（Virtual Construction，简称VC）是实际建造过程在计算机上的虚拟实现。它采用虚拟现实、结构仿真等技术，在高性能计算机等设备的支持下，以群体方式协同工作。通过BIM技术建立建筑的几何模型和施工过程模型，可以实现施工方案的实时、交互、真实模拟，进而对现有的施工方案进行验证、优化和改进，逐步取代传统的施工方案。施工计划编制方法。以及程序操作流程。
施工过程的三维模拟操作，可以预测实际施工过程中可能遇到的问题，提前避免和减少返工和资源浪费，优化施工方案，合理配置施工资源分配，可以节省施工成本，加快施工进度。控制施工质量，达到提高施工效率的目的。
基于BIM的虚拟施工技术系统流程。从系统架构可以看出，在建筑项目中采用虚拟建造技术将是一个庞大而复杂的系统工程，其中包括建立建筑结构三维模型、构建虚拟建造环境、定义建筑构件的顺序等。并监督施工。该过程涉及虚拟仿真、综合管道碰撞检测、最优解确定等不同阶段。它还涉及建筑、结构、管道、供暖、安装、装饰等不同专业人员和人员之间的信息共享和协作工作。
基于BIM的虚拟施工系统流程
BIM的载体是模型，核心是信息。其本质是一个全流程的信息集成平台。虚拟建造是通过仿真技术实现的虚拟现实。随着BIM的不断成熟，BIM技术与虚拟施工技术相结合，利用BIM技术在虚拟环境下对设计和施工过程进行建模、仿真和分析的数字化、可视化技术。通过虚拟施工，可以优化项目设计、施工过程控制和管理，提前发现设计和施工问题，通过模拟找到解决方案，确定最佳设计和施工方案来指导实际施工，最终大大提高施工效率。减少返工成本。和行政费用。
虚拟施工如果与三维可视化功能和时间维度有效配合，就可以进行进度模拟施工。 4D模型虚拟施工可以随时随地直观、快速地将施工方案与实际进度进行对比，同时有效协作。施工方、监理甚至非工程行业的业主、领导都可以清楚地了解项目的各种问题和情况。 5D模型可精准测算工程量，有效控制成本； 6D模型可以模拟安全环境，时时观察环境变化，并采取改进和预防措施。这样，BIM技术与施工方案、施工模拟和现场视频监控相结合，减少施工质量和安全问题，减少返工和整改。
基于BIM的nD虚拟施工模型
虚拟建造的特点包括：
1、正是因为这个特点，大大降低了施工过程中的返工率，节省了很大一部分成本。
2、分析与优化：对设计进行分析与优化，确保可施工性。
一体化设计使得各学科的协作在设计之初就通过中央数据库“自然”地实现，无需特定人员的参与、组织和管理。设计中的交流和沟通是显而易见的，而且基本上是免费的。 强化设计优化手段，加强设计、检查协调、修改、重新设计的循环过程，直至施工前解决所有设计问题，消除设计错误和设计疏忽，减少施工过程中的返工成本。在此过程中，差异化BIM模型与进度规划软件（如MS Project、P3等）的数据集成，可以实时监控施工进度，实时调整现场情况。 可建性分析，对安全、施工空间、环境影响等进行全面的可建性模拟分析。冲突与碰撞检验分析模拟施工前期各学科的碰撞问题，生成并提供可集成、协调的数据，解决了传统二维图纸审核耗时、效率低、问题不易发现的问题。 3、优化施工管理，清晰展示施工过程，让各类工种人员清楚了解自己的工作内容和工作情况。
虚拟建造核心技术
2、虚拟建造的目的和意义
4D施工模拟提升管理水平
施工进度计划是工程建设的重要技术文件和指导工程建设的重要依据，是建设单位开展生产经济活动的重要依据。进度管理是质量、进度、投资三个施工管理环节的中心，直接影响工期目标的实现和投资效益。施工进度计划是施工组织设计的核心。通过合理安排施工顺序，能够按照规定的工期，以最少的人力、材料、资金消耗完成拟建项目的施工任务。传统的进度管理方法基于二维图纸、网络图等。
可建造性模拟提高工作效率
为了按期完成工程，难免不同专业在同一区域、同一楼层进行交叉施工。各方施工顺序、施工面积能否组织协调，将影响到工作效率和既定计划的检查。 BIM技术可以为各专业施工方通过施工模拟建立良好的协调和管理提供支持和依据。
3、仿真软件实现虚拟施工过程
用于建模的Revit 软件本身不具备执行施工模拟的能力。为了实现施工过程模拟，需要一种能够将BIM模型与施工进度计划相结合并以动画形式显示的工具。这里使用的是Navisworks。
Navisworks的主要功能如下：
3D模型实时游览。模型集成、碰撞审核、模型渲染、4D仿真、支持PDMS和PDS模型发布
4、虚拟建造的应用
虚拟施工可以比较不同的施工方案，并提前对方案进行模拟和优化。通过对虚拟施工在设备投资、施工工期、施工措施成本等方面进行详细比较评估，可以确定最优施工方案。除了利用施工模拟技术优化施工方案外，基于BIM的构件虚拟装配、吊装、施工现场临时设施规划等应用也逐渐发展和成熟。
2. 部件虚拟装配
部件出厂前的预组装和安装与详细设计过程中的预组装不同。这主要体现在详细设计阶段的部件预装配主要是为了检查详细设计的准确性，并将预装配结果反馈给设计。优化改进设计，提高预制构件生产设计水平；出厂前预装配主要整合生产中的实际偏差信息，将预装配结果反馈到实际生产中，以优化和改进生产过程。刮除不合格的预制构件，可以提高预制构件生产加工的精度和质量，提高施工安装水平。
1、混凝土构件虚拟装配
预制构件生产完成后，需要将其相关实际数据（如预埋件实际位置、窗框实际位置等参数）反馈给BIM模型，预制构件的BIM模型部件在出厂前需要进行校正。修改后的预制部件进行了虚拟组装，以检查生产中的轻微偏差对安装精度的影响。如果虚拟装配显示对安装精度的影响在可控范围内，则可以出厂进行现场安装；否则，不合格的预制构件需要重新处理。
预制构件的虚拟装配
2、钢构件虚拟装配
要实现钢构件的虚拟预装配，首先要实现物理结构的虚拟化。物理虚拟化就是将真实的部件准确地转化为数字模型。根据组件的大小，有很多方法可以改变这种工作。目前，可以直接使用的设备有全站仪、三维坐标探测器、激光扫描仪等。例如，机器人全站仪用于为项目的选定部分收集完整的空间点云数据，并快速构建一个三维可视化模型。通过与BIM模型对比，在模型中显示物理偏差，并输出实测数据，保证数据的真实性和客观性。将准确的数据带到现场施工现场，实现数字化、智能化，从而提高工作效率和准确性。
三维可视化模型全站仪数据采集
收集数据后，需要分析物理产品模型与设计模型之间的差距。由于检测坐标和设计坐标值的参考坐标系不同，因此在比较之前必须将两组坐标值转换为相同的坐标系。利用空间解析几何和线性代数的一些理论和方法，可以将检测坐标值转换到设计坐标值的参考坐标系中，使变换后的检测坐标尽可能接近设计坐标，即还使得节点的理论模型和物理对象的数字模型尽可能重叠，以方便后续的数据比较。
然后计算每个控制点是否在规定的偏差范围内，并一一反映在三维模型中。通过这种方法，原有的设计模型逐渐被实物产品模型所取代，形成实物模型组合。所有的不协调和问题都可以在模型中反映出来，从而取代原来的预装配工作。
这里需要强调的是，在结合两个模型的过程中，必须使用“最优化”理论来求解。因为在搭建和组装时，工人可以发挥主观能动性，将构件调整到最合理的位置。在虚拟装配过程中，如果零部件比较复杂，则很难手动将模型调整到最合理的位置，并且容易出现误判。
利用Solidworks软件可以创建钢结构的数字三维模型，实现钢结构安装的动态仿真，实现各种钢构件装配、吊装的各种仿真试验和优化工作。通过施工前大量的虚拟拼装、吊装试验和优化，完善和解决钢结构生产安装施工方案，为后续钢构件的生产安装做好铺垫，减少因设计盲点造成的工程返工和其他因素。并造成不必要的经济损失，提高施工效率。
根据设计图纸，首先使用Solidworks 3D建模软件根据其中一个钢构件的几何尺寸建立基本模型。然后插入Excel系列零件设计表，将该类钢构件的主要控制尺寸填入表中，并在配置栏中注明构件名称。
创建基本模型
插入Excel 系列零件设计表
通过已建立的钢构件数字化三维模型数据库，创建了本项目钢结构的全部数字化三维模型。上述构件建模完成后，即可进行组装，并可安装钢结构构件。首先新建一个装配体，在标准菜单的文件下拉菜单中单击新建，在新建对话框中选择装配体，单击确定，然后在插入元件对话框中单击浏览选择要插入的元件。组装后的效果如图所示。
通过Animator插件可以实现组件安装细节的三维动态模拟。使用Animator进行钢构件三维动态模拟及安装分为三个步骤：
(1)切换到动画界面；
(2) 根据组件移动时间的长短，将时间滑块拖动到相应的位置；
(3) 将钢构件拖动到动画序列结束时应到达的新位置。
模拟操作界面示意图
3、幕墙工程虚拟装配
利用BIM技术可以有效解决工厂集成过程前、中、后的信息创建、管理和传输问题。利用BIM模型、三维施工图、加工制造、装配模拟等手段，可以为幕墙工厂的集成阶段提供有效支撑。同时，BIM的应用还可以将单元板材工厂集成过程中产生的信息传递到下一阶段的单元运输、板材存储等流程，并可以对整个过程进行跟踪和控制。
幕墙单元板组装流程图
预装配实施步骤
幕墙预拼装实施步骤
4、机电设备工程虚拟装配
在机电工程项目的施工进度模拟和优化中，Navisworks软件主要用于对整个施工机电设备进行虚拟装配模拟，方便现场管理人员对部分施工节点进行预览和虚拟装配。及时落实，有效控制进度。另外，利用三维动画对计划进行模拟拼装，使人们更容易了解整个日程规划过程。对不足的环节可以进行修改和完善，并通过动画模拟对提出的新计划进行再次优化，直至进度计划合理可行。
传统方法与基于BIM的虚拟装配方法的进度控制比较
在机电设备项目中，通过BIM软件平台，结合施工进度，利用三维动画，准确描述专项工程概况及施工现场情况。根据相关法律法规和规范性文件、标准、图集、施工组织设计等，模拟专项工程施工进度计划、人工计划、材料设备计划等，识别专项施工的薄弱环节有针对性地做好安全保障措施，使施工安全措施的制定更加直观、可操作性强。例如，在超高层项目中，根据项目特点，在施工前模拟了塔板换热机组的吊装方案，让业主、监理和施工方对方案有更直观的了解实施过程中，更容易发现计划的风险因素并论证其可行性，为项目的顺利完成提供保障。
塔板换热机组吊装方案虚拟仿真
3、施工现场临时设施规划
1、大型工程机械设施规划
大型机械设施规划是整个工程施工现场临时设施规划中非常重要的一步。大型机械设施规划的质量往往可以决定一个项目的施工进度和工程成本。在传统的大型机械设施规划规划中，施工方案的制定往往需要仔细考虑这些大型机械在规划方案上的合理布局。然而，仅仅通过查看二维CAD图纸和施工图很难发现施工过程中的问题。利用BIM技术，可以通过更直观形象的三维模型，选择更合理的平面图和布局，并清晰表达与建筑主体结构的连接关系，选择合适的施工技术方案，解决可能存在的问题。提前解决施工过程中出现的问题。
(1)塔机规划：
施工过程中，四台塔机之间可能会出现以下几种情况：相邻塔机旋转时相互干扰；两台起重机起吊时，塔吊杆距离很近；辅助塔机安装在爬升架上时，相邻塔机相互靠近；台风季节塔机受风摇影响。塔机之间的具体相互作用如下：单台塔机在作业时需要360度旋转，这不可避免地会与相邻塔机产生干扰。由于塔机本身的起重能力有限，且存在一些重型构件，不可避免地采用双机起重来吊运构件，因此需要对双机起重的临界状态进行分析。当杆垂直角度为15.5度时，水平旋转角度为-58~58度。当杆垂直角度为60度时，水平旋转角度为-71~71度。台风季节风速较大时，塔机处于停机状态，机身可能会因风的影响而左右摆动。因此，需要保证机身即使在摆动时也处于安全状态。当需要安装塔机爬升架时，需要使用相邻的两台塔机协助吊装。
塔机作业空间分析及交互
为了准确确定出现上述情况时塔机的作业位置，传统的方法有两种：第一种方法是利用CAD二维图纸测量计算位置，分析塔机的极限状态。第二种方法是现场观察塔机的运行状况。这两种方法都有重大缺陷。使用二维绘图进行计算往往不够直观，很容易因感官缺陷而出现问题。通过分析塔机实际运行工况的方法虽然可以直观、准确地判断塔机的临界状态，但往往费时费力，从而影响施工进度。利用BIM软件对塔机进行三维建模并引入现场模型进行分析，可以从三维视角观察塔机的运行状态，了解塔机的位置和工作状态可以轻松调整起重机以确定临界状态。
通过调整已建立的三维模型中的参数值，可以快速实现塔机的最佳接近位置。这种方法不仅不影响现场施工，而且节省资源，缩短工期。
某工程塔机最佳就近位置状态布置
(2)施工电梯规划
施工电梯的规划可根据现有建筑场地模型和施工方案确定。基于BIM模型，我们可以直观地确定施工电梯的位置、与建筑主体结构的连接关系，以及未来场地布局中人员、物流疏散通道的关系。还可以在施工前了解未来外幕墙施工与施工电梯的碰撞位置，以便尽早下达相关外幕墙施工方案和施工电梯拆除方案。
平面图
方案技术选型及仿真演示
建模标准
协调进度
施工过程中，由于受到各种外界因素的干扰，施工进度无法完全按照原规划施工方案确定的节点进行。因此，往往需要根据现场的实际情况进行调整。
2、现场物流规划
建筑工地是一个涉及多种需求的复杂工地，建筑行业对物流也有其特殊的需求。 BIM技术首先是一个信息采集系统，能够有效采集整个建筑的相关信息并以直观的方式呈现。但信息如何应用必须与相关施工管理应用相结合。这里我们先介绍一下现场物流管理如何收集和整理信息。
(1)物料计划
建筑工程涉及多种材料，有些是半成品，有些是成品。不同的材料有一般要求和特殊要求。物资进入现场时，应有效收集其运输路线、储存地点以及物资本身的信息。材料本身的信息包括：
制造商名称；
产品标识（如品牌名称、颜色、库存号等）；
任何其他必要的标签信息。
（二）材料储存
对于不同用途的材料，必须根据施工实际情况确定其存放地点，并明确收集其存放地点及相关进出信息。
2、现场人流规划
(1)现场总流程规划
利用BIM技术对各类建筑中的人流规划进行模拟、分配和管理，并利用三维模型来表达效果、检查碰撞、调整布局，最终形成可以直观展示的报告。
工作内容
数字表达采用三维模拟显示，使用Revit和Navisworks作为模型构建和动画演示的软件平台。这些模拟可能包括人流的疏散模拟结果、道路上的交通要求、各种消防法规的安全约束因素等。
协作工作使用软件模拟。专业工程师在仿真过程中及时发现问题，进行发现-记录-解决的过程，并修改方案和模型。
型号要求
在模拟人流之前，需要定义模型的深度。模型的深度如表所示。
交通流4D模拟要求
使用Revit建模导出.nwc格式的图形文件，导入Navisworks进行仿真； Navisworks三维动画视觉效果展现车流、碰撞场景；按照相关规范要求、消防要求、建筑设计规范等，并按照施工方案指导模拟；结构区域分解功能，同时显示各区域的交通流量和人员逃生路线；准确确定碰撞后需要修改的区域的正确大小。
4D交通流模拟
(2)垂直交通流规划
各施工阶段垂直人流通道的设置有所不同。需要考虑人的上下通道，并与总平面的水平通道布局相联系。考虑到正常交通的安全、紧急情况下人员疏散的距离和速度，垂直通道的位置应与总平面上的水平通道协调，距水平通道入口的距离、安全范围起重机回转半径的影响，并考虑结构施工空间的影响，物流协调等。BIM模拟施工各阶段上下通道的情况，模拟垂直交通流的合理性、可靠性和安全性，满足项目建设各阶段的人员交通需求。
工作内容
垂直交通流规划的主要工作内容包括反映通道尺寸和构建基本形状和尺寸。同时，与主模型结合时，体现模型空间位置的合理性、结构安全的可靠性以及与结构的连接方法。
人流模拟将利用Navisworks中的漫游功能实现图形模拟，从而可以准确地找出个体在到处行走时是否会发生撞头、从边缘跌落等硬性碰撞。它将与碰撞处理相结合来控制人的运动并调整模型。
利用软件仿真，专业工程师可以在仿真过程中及时发现问题，进行发现-记录-解决的过程，并重新修改方案和模型。
型号要求
基础施工阶段；结构施工阶段；装修施工阶段
（三）人流规划与其他规划的统筹协调
工作内容
人流规划是建设规划的重要组成部分，要注重三个方面的统筹规划和协调。一是人流规划、机械规划、物流规划的接口协调。二是人流规划与人员活动区域（办公区、生活区、建筑区）的协调。同时，办公、生活区、安全区等相关设施也需要充分考虑和协调。三是协调人流规划与建设进度的关系。
上述三个方面的统筹协调，需要统一考虑以下问题：
相关规划内容的BIM模型统一标准。相关规划内容的BIM建模统一标准。相关规划内容的BIM表达。
实现目标
可视化：通过BIM，我们可以以“所见即所得”的方式实现建筑项目施工过程中的沟通、讨论和决策。
协调：在BIM模型中实施静态错误检查，例如人流与安全通道之间是否存在干扰或碰撞。
动态模拟：例如地震等灾害发生时，模拟人员逃生、消防员疏散等。
标签：
用户评论
这篇BIM施工仿真虚拟施工的文章太详细了！一看就明白了，再也不用担心施工过程中的难题了。
有15位网友表示赞同！
终于找到一篇能让人看懂BIM施工仿真的文章了，详细内容真丰富，学到了很多新知识。
有13位网友表示赞同！
看了这篇一文看懂BIM施工仿真虚拟施工的文章，感觉自己之前白学了，太感谢作者了！
有11位网友表示赞同！
每次提到BIM施工仿真，都感觉一头雾水，这篇文章真的让我豁然开朗，谢谢！
有13位网友表示赞同！
这篇一文看懂BIM施工仿真虚拟施工的文章，虽然详细，但读起来却很轻松，作者文笔真好。
有5位网友表示赞同！
BIM施工仿真听起来好复杂，但看了这篇文章，感觉也不是那么难懂了，感谢作者！
有7位网友表示赞同！
一文看懂BIM施工仿真虚拟施工，这个标题太有吸引力了，内容也很丰富，一口气读完！
有12位网友表示赞同！
以前对BIM施工仿真一窍不通，现在感觉有点门道了，这篇文章给了我很大帮助。
有11位网友表示赞同！
这个BIM施工仿真虚拟施工的文章，对于新手来说真是太友好了，讲解得清清楚楚。
有20位网友表示赞同！
一文看懂BIM施工仿真虚拟施工，这个标题太接地气了，一看就知道内容会很有用。
有14位网友表示赞同！
看了这篇文章，感觉自己之前对BIM施工仿真有很多误解，现在明白了，谢谢作者！
有17位网友表示赞同！
BIM施工仿真虚拟施工，听起来很高端，但这篇文章让我感觉它离我们并不遥远。
有19位网友表示赞同！
一文看懂BIM施工仿真虚拟施工，这个标题太吸引人了，内容也很实用，必须点赞！
有18位网友表示赞同！
以前对BIM施工仿真很感兴趣，但不知道从何学起，这篇文章给了我很大的启发。
有14位网友表示赞同！
这篇BIM施工仿真虚拟施工的文章，让我对施工行业有了全新的认识，太棒了！
有17位网友表示赞同！
一文看懂BIM施工仿真虚拟施工，这个标题真的太贴切了，内容也很全面，强烈推荐！
有8位网友表示赞同！
看了这篇文章，我对BIM施工仿真有了更深入的了解，感觉自己的建筑知识又提升了一个层次。
有8位网友表示赞同！
这篇文章把BIM施工仿真讲得明明白白，再也不用担心看不懂施工图纸了，太感谢作者了！
有20位网友表示赞同！
一文看懂BIM施工仿真虚拟施工，这个标题太实用了，内容也很丰富，一看就涨知识。
有5位网友表示赞同！