建筑消防技术虚拟仿真

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建筑消防技术虚拟仿真范文第1篇

【关键词】虚拟仿真技术；建筑施工；信息化综合化

1 虚拟仿真技术简要论述

1.1 系统仿真技术的新发展

随着计算机技术的普及和发展,在建筑工程施工中采用智能方法极大地促进了施工技术和管理水平的提高,从而推动着施工学科的不断进步和发展。目前施工领域应用较成熟的软件系统有:CAD 辅助设计技术、专家系统、智能管理系统、办公自动化系统等,这些计算机技术的应用改造了传统的施工方法和理论,带来了新的理念。通过在建筑工程施工中引入虚拟技术的工程实践证明,建筑工程施工应用虚拟技术已成为可能,用虚拟技术研究建筑工程施工,将创造极大的经济性和促进技术的进步。虚拟现实技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种学科的优势,为人机交互对话提供了更直接和真实的三维界面,并能在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境,使用户身临其境。虚拟现实技术不但具有仿真技术的优点还能提供真实的环境效果,在许多应用领域取得飞速发展。国内外的土木工程界在“大坝安全在线监控系统”和建筑消防研究方面也有一些尝试。仿真技术是对系统动态模型的一种实验手段,在安全性和经济性方面有较大的优越性,使其广泛地被航空、航天、军事、电力、交通等行业采用,在化工、煤炭、冶金等方面也有较好应用。

1.2 虚拟现实技术的前沿性问题

虚拟仿真技术能否在建筑工程施工领域得以推广和应用取决于计算机硬件和仿真软件本身的发展方面。目前应用虚拟仿真施工系统存在以下问题:第一，虚拟仿真系统开发和应用要求的硬件平台较高,需要在较高的专用工作站或实验室上进行,企业自行开发系统时,要建造专用虚拟实验室,购买国外进口设备和软件,这需投入一定的资金和人力。另外系统的演示受设备的限制,移动不方便。第二，在对单项工程进行开发时,需从国外进口VR 软件平台。由于虚拟仿真系统在工程施工中集成型软件几乎没有,再加上工程施工中影响因素较多,客观上造成开发一个项目所需成本较高,努力开发出一套面向建筑工程施工的专用集成型软件系统,为单项工程的开发提供一个方便的开发平台(模块) 是重要的前提。开发骨干,会增加施工企业的开支。

1.3 系统仿真技术与虚拟现实技术的结合

目前,我国一些大型建筑企业集团建立了自己的设计研究院,这为施工企业的技术人才培养和蓄纳创造了条件。我国施工企业的工程技术人员已具有一定的软件研发能力和应用水平,省、市级建筑施工集团已成为开发和应用施工定额软件、施工管理软件的主力。高等院校和科研机构也积极开发各种工程施工中所需的计算机辅助设计软件,另外在工程实践方面对计算机的工艺集成控制技术也有不少探索和应用,并取得了丰硕的成果。整个施工学科领域应用计算机辅助软件正逐步形成,完成完整的、适用的人工智能方法研究和实际推广已具备可能性。仿真技术的应用使仿真软件取得了飞速发展,新的并行计算方法、新的仿真平台和编程技术使其具有更好的可扩展性,因而能被更多的领域所使用。

2 虚拟仿真技术在建筑施工中的应用

2.1 虚拟建造技术的现实意义

使用虚拟现实技术对施工过程进行模拟,在施工前了解各种构件在实际结构中的相对位置及相互关系,实验多种施工方法,计算相应工况应力,对方案进行优化,这对以下几方面将产生重大意义。建筑工程施工方案的选择和优化建筑工程施工的施工方法及施工组织的选择和优化主要是建立在施工经验的基础上,存在一定局限性。同时,现代建筑基本都具有鲜明的个性,建筑工程施工成为不可完全重复的过程。使用施工虚拟仿真技术将可以直观、科学地展示不同施工方法和施工组织措施的效果,可以定量地完成方案的对比,有助于施工方案的选择和优化,真正实现最优施工。施工技术革新和新技术引入施工虚拟仿真技术一方面能使广大施工技术人员低成本地试验施工新工艺和革新思路,有助于创造性的充分发挥,同时能真切展示新技术的成效,缩短建筑业新技术的引入期和推广期,降低新技术、新工艺的实验风险。施工管理施工虚拟仿真技术能事先模拟施工全过程,能提前发现施工管理中质量、安全等方面存在的隐患,因而可以采取有效的预防和强化措施,提高工程施工质量和施工现场管理效果。

2.2 三维动画技术在建筑施工领域的应用

建筑施工全程虚拟是在现实建筑工程施工之前技术对施工全过程的各环节进行模拟真实展示和体验施工各阶段预期结果并应用系统软件适时调整施工变更或偏差#实现施工方案决策优化施工全程，虚拟技术的首要功能是虚拟预演即从待施工的建筑造型设计结构施工方案施工场地及施工组织设计施工关键技术，设计建筑施工各阶段控制过程中有关信息的集成管理，直至建筑工程竣工验收全过程进行虚拟预演将虚拟施工过程真实呈现于施工方及管理人员，虚拟施工环境下的全方位仿真可准确预演实际施工过程及其结果，它与传统实际建造施工过程相比，可提前发现施工方案设计中的缺陷和施工过程中可能发生的质量和安全问题，缩短施工工期更便于施工方案的监控与调整技术的另一突出功能是反演决策即在虚拟施工环境中，通过时间反演改变参数设置使施工过程与结果可根据业主要求及施工组织设计需要进行适时调整由于参数选择的不同可建立多样化施工比较方案根据实际情况选择最优方案。

3 建筑施工领域引人虚拟技术的发展趋势

建立在计算机应用基础上的虚拟现实技术可以模拟现有的事实或即将实施的工程。在三维世界中，计算机用户依靠虚拟技术去认知虚拟的工程，诸如开灯或关灯、驾驶汽车、搬运物体等，为达到这样的目的，视频、音频、三维模型等组成部分经过整合才能产生真实感。虚拟技术起源于美国的飞机模拟器，1989 年,美国VPL Research 公司的奠基人Jaron Lanier提出了Virtual Reality一词,用以统一表述当前纷纷涌现的各种借助计算机技术及最新研制的传感装置所创建的一种崭新的模拟环境的概念,目前大家都称它为虚拟现实。虚拟现实是利用计算机技术生成一个逼真的, 具有视、听、触、嗅、味等多种感知的虚拟环境,置身于该环境中的人可以通过各种传感交互设备与这一虚构的现实进行相互作用, 达到彼此交替更迭、融为一体的程度。虚拟现实系统由五个关键部分构成：虚拟世界、虚拟现实软件、计算机、输入设备和输出设备。虚拟现实技术是八十年代末出现，并迅速成为科学界和工程界关注的热点，它汇集了计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、传感技术、多媒体技术、人工智能技术和人的行为研究等多项技术，虚拟现实技术是这些技术高层次的集成和渗透,它给用户以逼真的体验,为人们探索宏观世界和微观世界中由于种种原因不便直接观察的事物运动变化规律,提供了极大的便利。

4 结论

使用虚拟现实技术对施工过程进行模拟,在施工前了解各种构件在实际结构中的相对位置及相互关系,实验多种施工方法,计算相应工况应力,对方案进行优化这对建筑施工技术性的发展将产生重大意义。

参考文献:

[1]张希黔,张利. 虚拟仿真技术在建筑工程施工中的应用现状和展望[J] . 施工技术,2001 ,30 (8) .

建筑消防技术虚拟仿真范文第2篇

关键词 建筑工程；实训教学平台；三维仿真系统

中图分类号：G712 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）24-0052-02

Construction and Research of an Education Platform about Ha-ving Practical Teaching Which Combine Virtuality with Reality in Architectural Engineering//ZHANG Tao， KANG Jiatao

Abstract It can be summarized from investigation and analysis that there exist some architectural engineering problems， accordingly， the

idea of building an architectural engineering practical teaching edu-

cation platform of quaternity include texture， entity， virtuality， learning

is put forward. The platform is composed of four parts： entity model

for architectural structure， three-dimensional simulation system for

architectural structure，network management platform and mobile

terminals’ application software， meanwhile， shows the characteris-tics of virtuality with reality combining， management integration， creative teaching and environment for learning. And eventually， it constructs an integrated， multifunctional and omnibearing practical teaching education platform.

Key words architectural engineering； practical teaching platform； 3-

D simulation system

1 引言

高职人才的培养定位有其自身特性，既要注重理论知识的教育，又要注重岗位能力的培养。高职建筑工程技术专业是培养面向工程一线技术应用和技术管理的技术技能型人才，要求学生不仅要具有扎实的理论基础，还要满足工作岗位的岗位技能要求，因此，高职教育必须解决好理论教学与实训教学的关系。但是受到安全、工期、交通等各种因素的影响，实训教学的多个环节难以在校外工程现场开展，需要在校内实训基地进行。校内实训基地也存在场地有限、资金短缺、工艺难展现、综合利用率低等困难[1-3]。

如何C合、高效、多方位地开展建筑工程实训教学，始终是高职院校的一个难题。

为了解决实训教学中存在的问题，各院校也都在做积极的尝试和探索。通过建设建筑结构实体模型，解决工地认知实训的困难；通过施工工艺仿真实训软件，解决工艺展现困难、难以循环利用的问题。这些校内实训基地解决了部分实际问题，在一定时期内发挥了重要的作用，但是通过调研分析，也存在一定的问题：1）建筑结构实体模型实训基地为静态展示，学习方式单一，利用效果有限；

2）施工工艺操作实训基地使用成本高、限制条件多，无法与课堂形成一体互动；3）虚拟仿真实训软件辅助教学，缺乏真实体验感，无法感受工程现场真实环境；4）各实训场

地、软件独立存在，缺乏统一的平台管理。

为解决上述存在的问题，提出建设虚实结合实训教学平台，在统一的平台下使教学、课程、实训、自主学习有机结合。

2 平台的设计理念

建筑工程虚实结合实训教学平台是以建筑工程技术专业核心课程知识体系为“理论”基础，以“实体”实训模型为施工工艺展示载体，利用“三维仿真、网络信息化”为技术手段，达到创新教学模式、发挥学生学习能动性的目的，构建一体化、多功能、全方位的学习环境，打造“理、实、虚、学”四位一体的建筑工程实训教学平台。

3 平台的基本构架

建筑工程实训教学平台是以教学资源库为应用基础，由建筑结构实体模型、建筑结构三维仿真系统、网络管理平台、移动端APP四部分组成。将实体、虚拟、教学、自学有机结合成统一整体，构建理实一体、虚实结合、教学一体的全新教学、学习环境。

教学资源库 教学资源库是信息化教学的基础，丰富的展现形式可以满足多样式教学创新的需要，平台的各组成部分通过不同形式调用教学资源库的内容进行展示。教学资源库是对具体知识节点的全面介绍和展示，其形式包括文字资料、图纸资料、图片资料、施工动画、工艺视频、课程视频等。教学资源库具有展现形式多样、展示内容统一、资源及时更新等特点。

建筑结构实体模型 建筑结构实体模型是以实体结构形式展示建筑结构及建筑施工工艺。实体模型是课程理论体系的整合，包含砖混结构、框架结构、剪力墙结构、钢结构、木结构五大结构类型，结合施工全过程中的基坑工程、基础工程、主体工程、屋面工程、水电工程、暖通工程、消防工程、装修工程等分部工程，部分分层形式展现关键工艺节点300多项，配以教学资源库。

建筑结构实体模型可以对结构及节点静态展示进行认知实训，还可以通过二维码扫码调用教学资源库内容，进行多样化的动态展示。

建筑结构三维仿真系统 建筑结构三维仿真系统是以实体模型为蓝本建设的虚拟仿真系统，虚拟环境与实体环境完全对应，能够实现实体模型的虚拟网络化，弥补实体模型静态展示的单一性。建筑结构三维仿真系统可以实现建筑的三维漫游、虚拟化展示、知识节点学习、网络化调用等功能。使用者可以通过网络在终端登录仿真系统，其体验与实体结构模型完全一样，既实现了结构模型虚拟化的随时随地调用，又满足了虚拟仿真与实体结构的认知互补性，真正实现虚实结合，达到高度的统一性。

网络管理平台 网络管理平台是对教学资源库、三维仿真系统、后台管理的统一。平台的各组成部分具有统一的网络入口，通过身份认证登录，可以实现仿真软件的远程调用、网络课程学习、教学资源库查阅、在线考试、统计报表分析等功能。

移动端APP 移动端教学APP是网络教学管理平台的手机版本，通过移动网络可以满足随时随地的学习需求，适应泛在学习模式下学生自主学习的需求。APP还可以对实体模型展示节点二维码进行扫描，进行知识点学习。

4 平台功能应用

建筑工程实训教学平台以教学资源库为基础，可以实现工艺节点的实体展现，可以实现软件端虚拟三维仿真漫游，可以实现网络学习，具有多维度、多样式展示的特点，具体应用可以分为以下几个方面。

教学应用 以教学资源库为基础，以实体模型、三维仿真、网络课堂为展现方式，可以轻松满足多种形式的教学融合需求，创新教学环境，为进一步改变教学模式、创新课堂设计打下基础。管理平台可以针对性地对每个学生的学习进度、在线考试情况生成针对性的分析报表，有利于教师掌握学生具体情况，进行针对性教学组织，满足个性化学习的需要。

教师应用 平台多样化的展现形式可以为教师提供极大的便利，帮助教师进行教学创新，方便教师进行微课、慕课等教学组织，减轻教师工作压力。教师组织的微课、慕课等教学资源可以加入教学资源库，实现教学资源的循环更新，保证平台的及时性、实用性。

学生应用 通过平台的创新性应用形式，适应新时代学生学习特点，激发学生的学习兴趣，调动学习的积极性。终端APP可以满足学生随时随地的学习需求，创新泛在学习模式，创新学习环境。

延伸应用 平台可以向企业实习学生延伸，通过网络课堂、在线考试满足异地实习学生的学习、考核及管理需求。平台可以向工人技能培训和岗位证书培训延伸，进行网络课程教学和实训教学，打造培训一体化平台。平台可以延伸为建筑百科，满足不同人群、不同时段、不同地点的学习需求，打造综合化建筑百科学习端。

5 特色创新

建筑工程实训教学平台是理论教学、网络技术、教育信息化的多方融合，在设计理念、展现形式、应用环境方面具有明显的特色和创新。

虚实结合 通过实体模型与三维仿真的一一对应，真正实现实训教学虚实结合的理念，使实体模型与三维仿真y一在一个平台，既互相支持，又互相印证补充。

资源统一性 教学资源库作为平台的各组成部分的应用基础，实现资源调用及展现形式的统一性，使资源的更新维护具有方便快捷的特性。

拓展延伸性 平台可以在软件集成上进行扩展，在使用范围上进行延伸，具有拓展延伸性。

环境创新性 通过平台可以实现展示形式的多样性，满足教学模式创新需求，满足随时随地的学习需求，营造创新性的教学环境及学习环境。

6 结语

建筑工程实训教学平台是河南交通职业技术学院为改革实训教学、创新实训环境而重点支持的实训建设项目。该项目启动之初对相关院校进行了考察学习，对实训教学及实训建设中存在的问题进行了分析总结，针对性地提出“理、实、虚、学”四位一体的建筑工程实训教学平台，真正实现虚拟仿真和实体结构的完美结合，达到虚实结合的设计理念，在多个方面具有其特色和创新性。该平台的建成必将极大改善学院的实训教学条件，营造全新的实训教学环境和学习环境，为教学理念、教学模式的改革和创新注入全新动力。

平台的建设也对管理人员和教师提出更高的要求，在后续使用中要注重对师资的培养，平台的良性循环最终要依托素质优良的教师。另外，教育理念和科学技术都处于快速发展之中，这就要求管理人员注重利用新理念和新技术对平台进行升级优化，保持其先进性。

参考文献

[1]陈璐.普通高校建筑工程技术专业实践教学现状和改进策略[J].中国装备技术教育，2015（16）：159-160.

建筑消防技术虚拟仿真范文第3篇

关键词：建筑施工；管理；虚拟现实技术

中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：

随着我国经济的快速发展, 作为国民经济支柱产业之一的建筑业也获得了蓬勃发展。建筑物的规模、功能、造型越来越大型化、复杂化和多样化, 所采用的新材料、新设备、新工艺日新月异。虚拟现实技术采用新的技术和计算工具,对建筑施工过程进行仿真,最终得到优化的设计方案。将虚拟技术应用于建筑施工中不但可以提高工作效率,还可以发现施工中存在的安全隐患,确保安全生产,在复杂建筑的施工中尤为重要。

1 虚拟现实技术概述

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术，又称灵境技术，是迅速发展的一项综合性计算机、图形交互技术。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。

虚拟现实技术具有沉浸感、交互性、想象力三个基本特征。沉浸感，是指用户感到作为主角存在于虚拟环境中的真实程度，即让用户由观察者变为参与者，觉得自己是计算机系统所创建的虚拟环境的一部分，并能全身心地沉浸于虚拟实践中。沉浸感被认为是 VR 最主要特征，导致这种沉浸感的原因是用户对计算机环境中的虚拟物体产生了类似于面对现实物体时才有的意识或幻觉。交互性，指用户对虚拟环境中对象的可操作程度和从虚拟环境中得到反馈的自然程度。主要借助于各种专用设备（如头盔显示器、数据手套等）产生，从而使用户以自然方式如手势、体势、语言等，如同在真实世界中一样考察和操作虚拟环境中的对象。想象力，指用户在虚拟世界中根据所获取的多种信息和自身在系统中的行为，通过逻辑判断、推理和联想等思维过程，随着系统的运行状态变化而对其未来进展进行想象的能力。对适当的应用对象加上虚拟现实的创意和想象力，可以大幅度提高生产效率、减轻劳动强度、提高产品开发质量。

虚拟现实技术的出现为人类认识世界开辟了一条新途径，为我们创建和体验虚拟世界提供了有利的支持。它逐渐成为21世纪广泛应用的一种新技术，目前已经被广泛应用到如建筑施工、教育培训、医疗、军事模拟、工业仿真等诸多领域。

2 虚拟现实技术在建筑领域的应用

2.1 在施工方案设计中的应用

虚拟现实施工方案设计是利用虚拟现实技术构造一个虚拟施工环境,在此虚拟环境中,建立周围场景、结构构件及机械设备等的三维CAD模型和有限元模型(虚拟模型),形成基于计算机的具有一定功能的仿真系统,让系统中的模型具有动态性能,并对系统中的模型进行虚拟装配,根据虚拟装配的结果,在人机交互的可视化环境中对施工方案进行修改。

沉浸性和交互性是虚拟现实系统关键的两个特性,这两个特性充分反映了建筑施工方案设计在人机关系上的基本特征,它们充分反映了设计者的主导作用: 从过去只能在计算结束后查看计算结果,到能沉浸到虚拟现实的环境中参与整个计算过程；由过去的经验、静态和类比设计转向动态优化设计。在虚拟现实的环境中进行建筑施工方案的分析和设计时,设计人员能对可视化的虚拟模型进行适时修改,从而优化施工方案。

虚拟现实施工方案设计方法的实现过程为:在三维可视化虚拟环境中,设计人员可利用CAD设计软件建立对象结构实体模型,并将模型的几何信息输入有限元分析软件(如AN-SYS等)中,建立三维可视化的有限元模型,然后对有限元模型进行计算分析。有限元模型数据和分析结果数据分别存入相应的数据库中,并转化成图形数据文件,表达为图形或图像的形式,使设计人员能沉浸在三维可视化的虚拟环境中观察模型的模拟和计算,并实时地对模拟过程进行修改,直到获得满意的方案。最后将最优施工方案的结果存入数据库,为绘制施工图提供可靠依据。优化施工方案过程主要由计算机完成,并能充分利用设计人员的经验,而不是像传统的施工方案设计只能依靠施工技术人员多年积累的实践经验或习惯作法。

2.2 在施工人员培训中的应用

在虚拟环境中对施工人员进行培训是一种非常理想的培训方式,其优越性主要表现在以下几个方面:(1)虚拟现实完全是交互式的,在虚拟环境中由用户决定下一步做什么、如何做、可重复做；(2)虚拟现实强调参与者的经验和理论知识, 在有经验施工人员的参与下,可为缺乏经验的施工人员提供建筑施工的经验,在先期虚拟环境中认识、学习、验证建筑施工组织和管理；(3)参与者和虚拟现实交互的方式和参与者在现实世界中的方式是完全相同的,虚拟现实中的任何事物很容易被参与者接收和理解, 参与者不必学习任何操作计算机的技巧；(4)虚拟现实提供的是一种有趣的、激动人心的培训工具, 能通过虚拟现实系统对施工人员进行培训。

通过对施工方案的动态模拟,施工人员可以随意地选择观察点和角度,对施工现场进行实时漫游,以获得全面的印象。施工过程中,各工序间的协调配合是不容易做到的；而在虚拟施工中,可以对方案反复进行试验,得出一些具体参数用以指导施工。在虚拟施工中,还可以直观地观察到对象间相互的空间关系,对于接近可能干涉的对象,可提醒施工人员施工时特别小心,做到心中有数。

2.3 建筑装修、装饰

建筑装修设计是一个复杂的综合过程。在传统的设计过程中，装修设计师根据建筑图纸构造出虚拟的室内模型，并将其设计理念应用于室内模型，最后以多面视图、效果图、家具图、大样图和结构图等手段表达设计效果。然而，这种离散的平面表现模式使得客户和施工方难以全面地了解装修效果。另外，繁琐的工程量和造价估算过程也使得客户难以准确快速地对装修方案进行评估评选。如果在计算机中输入实际房间的模型，设计者身处所需装饰的房间，按照自己的构思去装饰、修改，并且可以变换自己在房间中的位置，去观察装饰的效果，直到满意为止，一切就将变得简单轻松。可以设想，在未来的装饰工程中虚拟现实技术将会代替现有的实际模型而显示出其强大的生命力。利用虚拟现实技术有效地提高了装修设计的效率，并且能够增强设计师和客户之间的沟通，增加客户对设计方案的满意程度。同时，建筑装饰在设计和施工阶段可能出现无法预期的问题，而使工期延误或者成本增加。而在虚拟世界中，我们可以提前模拟出需要的效果，从而在功能性、房屋空间比例尺寸、消防安全性、色彩、材质、以及采光效果等方面提前预知会发生的问题，只要前面花少量时间对最终效果进行推敲，就可以非常直观的给施工人员和客户一个满意的交代。

3结束语

将虚拟现实技术用于施工方案设计,不仅能够以三维图形的形式动态,实时地显示施工方案实施的全过程,还能让方案设计人员沉浸在虚拟的环境中,根据自己的思想随时调整、优化施工方案,直至得到理想的结果。还能通过虚拟现实技术对现场工程技术人员进行培训。通过对施工方案的动态模拟,工程技术人员可以随意地选择观察点和角度,对施工现场进行实时漫游,以获得全面的印象。施工过程中,各工序间的协调配合是不容易做到的,而在虚拟施工中,可以对方案反复进行试验,得出一些具体的参数(如吊装机械工作的最佳角度、高度等),以指导施工。在虚拟施工中,可以直观地观察到构件间相互的空间关系,对于接近干涉的构件,提醒现场技术人员施工时应该特别小心,做到心中有数。

参考文献：

[1]王守清.计算机辅助建筑工程项目管理[M].北京:清华大学出版社,1996.

建筑消防技术虚拟仿真范文第4篇

这是一名网友送给在上海胶州路大火中丧生婴儿的一张卡片。这场大火，带走了50多个鲜活的生命。就在同月，吉林市商业大厦的一把大火又吞噬了19人的生命。而2009年央视文化中心的大火，也使1名消防队员不幸牺牲。每一次的高层建筑大火都伤亡惨重，也搅痛了人们的心。高层建筑火灾扑救难，成了人们的一个心结。

据了解，北京目前已经有8592座高层建筑，其中高度超过lOO米的超高层有58座，而目前北京最高的超高层建筑为国贸三期，达到了3299米，而这一高度还在不断地被刷新。“这些高层建筑在发生火灾以后，由于楼层过高，内部结构复杂，不能像一般建筑那样从外部进行灭火，这给人员疏散、火灾扑救工作带来了很大的困难，很容易造成重大的人员伤亡和经济损失。”清华大学公共安全研究中心副主任袁宏永教授告诉记者。

所以早在2008年北京市科委就开始支持高层建筑消防领域的科技攻关工作。而到目前为止，在北京市科委的支持下，北京市消防局、清华大学公共安全研究中心等单位的科研攻关已经取得了不少的成果。

袁宏永告诉记者，其中“超高层建筑消防综合数字预案系统”可以为北京的超高层建筑建立起一套“建筑信息档案”。它就像每个人的个人档案一样，能够分门别类地收录建筑的各项数据，比如楼层高度、各层的建筑结构、建筑材料、消防出口位置、楼梯位置等。而且大楼内部情况一应俱全，大楼外部与消防相关的信息也收录其中，比如最近的消防栓位置，附近消防部队的分布情况以及周围有没有重点保护对象和危险源等等。

“这套数字化预案比以往的纸质预案更为细化和便利。”袁宏永说，比如原来的文本预案里可能只写到要通知消防员，但是这套系统中，可能会详细显示出最近的消防局。而且有些火灾扑救时可能需要登高车，系统中会显示最近的消防局是否配备了登高车，如果没有，还能显示出最近的配备有登高车的消防单位名称和地点等。

为了使这套预案系统的“本事”充分体现，其中几个科技亮点的运用也功不可没。比如为了解决人员定位问题，课题组就想出了好方法。

“火灾发生时，确定火场内部的人员定位一直是灭火救援最为关心也是最难解决的问题。”袁宏永告诉记者，而目前消防官兵了解火源的主要手段是调取大楼的中控系统，但是有时中控系统没有覆盖到所要查看的地点，而此时火势又太猛，消防官兵又无法进入实地查看。在这些情况下，常规的技术手段难以满足对高层楼内受困人群和消防救援人员的定位需求。

所以，在新成果中，科研人员会预先在大楼工作人员和消防官兵的胸牌里安放一个存有个人信息的RFlD芯片。一旦发生火灾，安装在建筑内和指挥车上的接收器就能接收到相关信息。在很短的时间内，地面指挥车就能实时地了解到每个人是谁、在什么位置等信息了。

而火情的感知同样是个大问题。在袁宏永看来，了解建筑物内部的火情是现场救援指挥的基本参考，如何监测火源的位置及火情的发展，做到知己知彼是成功扑救的关键。

为了了解火场的第一手资料，课题组在建筑物内部安置了可以收集到温度、烟气等参数的传感器。利用无线传感技术，将建筑内的实时监测信息与现场指挥车相连。这些信息汇总到一起后，这套系统就能估算和重建建筑内的灾情态势图，进而推断出火源位置和参数，预测灾情发展趋势。然后再根据通过RFlD技术掌握的人员分布情况，计算出人员的疏散方案。

袁宏永告诉记者，高层建筑由于内部结构复杂，所以疏散时间往往较长，而受困人群如果不及时疏散，很可能会受到烟气的毒害而死亡。同时火灾发生时，人们在慌乱中会四处躲避，有可能在不明情况下反而跑向火源，增加危险。所以系统在计算出疏导方案后，会通过无线控制，开启预先安装的双向应急疏散灯，并启动语音疏散指导等，指导人们从安全的地方快速撤离。

“这套系统的最大优势就是能使地面指挥人员在第一时间掌握火场信息。”袁宏永告诉记者，以往高层建筑发生火灾时，消防指挥人员到达灭火现场后，信息来源主要靠各方面的汇报，没有直观的认识。由于不清楚内部火源和人员的位置及火场的蔓延情况，很难做出准确的决策。

而这项研究首次将高层内部无线传感器感知信息、人员定位信息、火情感知与预测信息、疏散指示与疏导信息进行集成处理，使救援能够根据人员分布情况、现有的救援力量和实际灾情情况得出最佳的方案，降低由决策失误造成的火灾损害。

建筑消防技术虚拟仿真范文第5篇

关键词：建筑设计；BIM；应用

中图分类号：TU2文献标识码： A

引言

随着城市化进程的不断加快，我国城市建设不断进步，将BIM应用于建筑设计之中，可以有效提高设计的质量与效率，极大地推动了建筑行业的资源优化，在实际应用中获得了良好的经济效益及社会效益，BIM作为建筑设计的一场革命，将引导建筑行业进入到BIM设计时代，不断推动建筑行业高质量可持续发展。

一、BIM概述

BIM（BuildingInformationModel，建筑信息模型）技术，核心是通过在计算机中建立虚拟的建筑工程三维模型，同时利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象（例如空间、运动行为）的状态信息。借助这个富含建筑工程信息的三维模型，建筑工程的信息集成化程度大大提高，不仅可以用于建筑设计，还可以用于结构设计、设备管理、工程量统计、成本计算、物业管理等，可以在整个建筑业中发挥作用，管理建筑生命周期的全部信息。

二、BIM原理

BIM，是一种专门面向建筑设计的基于对象的CAD技术，用于对建筑进行数字描述。利用BIM技术可以在一个电子模型中存储完整的建筑信息，这种方法被称赞为一种最新的变革。

在BIM应用系统中，建筑构件被对象化，数字化的对象通过编码去描述和代表真实的建筑构件。一个对象需要有一系列参数来描述其属性。这个对象的代码必须包含这些参数。参数通常是预先定义好的，或者遵守某些制定好的规则。这些参数信息就构成了建筑的属性。例如，一个墙对象是一个具有墙的所有属性的对象，不仅包括几何尺寸信息如长、宽、高，还包含了墙体材料、保温隔热性能、表面处理、墙体规格、造价等等。而在一般的CAD绘图软件中，墙体是通过两条平行线的二维方式来表达，线条之间没有任何关联。

三、1BIM在建筑设计中的应用优点探析

当前建筑设计中利用BIM的越来越多，其自身具有较多的优点,其一为解决当前建筑工程利用信息科学所产生问题。建立统一的工程数据库。建筑工程各项目利用的为相同的信息源，以确保采集信息的科学性和完整性。建筑工程相关单位需要不断进行信息共享和交流。以科学的解决建筑工程参与部门由于采用纸质档案所进行信息共享可能造成的信息遗漏以及应用系统中的信息孤立问题。BIM通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息：三维几何形状信息和非几何形状信息，如建筑构件的材料、重量、价格、进度和施工等等集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据。为设计师、建筑师、水电暖铺设工程师、开发商乃至最终用户等各环节人员提供“模拟和分析”模型三维的立体实物图形可视，项目设计、建造、运营等整个建设过程可视方便进行更好的沟通、讨论与决策。BIM具有良好的协调性：各行业项目信息出现“不兼容”现象。如管道与结构冲突，各个房间出现冷热不均，预留的洞口没留或尺寸不对等情况。使用有效BIM协调流程进行协调综合，减少不合理变更方案或问题变更方案3D画面的模拟能效、紧急疏散、日照、热能传导等的模拟。对地震人员逃生及消防人员疏散等日常紧急情况的处理方式的模拟。并有良好的优化性，BIM及与其配套的各种优化工具能对项目进行可能的优化处理利用模型提供的各种信息来优化，如几何、物理、规则、建筑物变化以后的各种情况信息给复杂程度高的建筑优化。建筑设计图+经过碰撞检查和设计修改=综合设计施工图如综合管线图、综合结构留洞图、碰撞检查侦错报告和建议改进方案等实用的施工图纸。BIM提供工程全部信息，将项目各阶段主要参与方都集中，做出项目空间三维复杂形态的表达。虚拟建筑样机，提供建筑物精确的空间关系和数据，与其他3D建模不同。根据3D模型自动生成和更新各种图形和文档，自动协调更改关联变更相应的信息来进行信息共享。当建筑工程中设计对象数据修改时，另外设计该对象会自动进行更新来实现数字化设计和高效化设计。BIM能够实现工程设计的检测、分析能源耗费、成本控制等。其能够实现建筑工程项目的交付IPD管理。把工程中不同部门、不同阶段在设计过程中进行有机的集合，使之服务于项目设计和使用的全部过程之中，通过BIM技术实现建筑工程的数字化设计并进行智能化管理，实现建筑工程项目的动态化、集成化和可视化的多维项目管理。通过对建筑物和施工现场立体建模和施工过程中不同阶段的有机链接，不断与施工中的耗材和布置施工场地信息进行有机的集成来组建4D施工的信息模型样本，达到建设工程施工过程中工程的进度、人力配备和材料使用等各种信息的集成管理以及施工阶段的智能化、数字化模拟。BIM能够实现建筑工程不同部门进行有效的协同工作。建筑工程不同参与部门能够高效的进行信息共享和数据、档案的交流，实现网络文字档案、图表档案和视频资料的上交、审查、审核及使用。建筑工程项目参与的各个单位通过信息化进行沟通和协调工作来实现工程的洽谈和商定，实现工程施工质量的可控性、施工过程的安全性，并进行施工成本和施工进度的动态化管理和实时性监控。能够实现虚拟化的施工。BIM在计算机上通过数据的分析进行建造过程的模型建立，建立的模型能够实现实际施工之前对建筑工程功能和建筑施工难题等可能存在的问题来进行预测，其中包括建筑工程施工的方法验证、施工技术方案的模拟以及施工方案探讨和优化等。其实BIM能够引导建筑信息科技达到更高水平的的新技术和新理念，如果得到全面的应用，其能够为建筑行业的信息化发展带来不可估量的影响和进步，有效提高建筑项目的科学性和有效性。同时其能够也促进建筑行业的健康发展并带来巨大的经济效益，使建筑工程的设计以及工程质量和施工效率明显提高，设计和施工成本有效降低。

四、BIM在建筑设计中的实际应用研究

1、复杂形体设计及建造应用

BIM技术的出现，对于复杂形体设计及建造应用存在着极为重要的作用。通过BIM技术，可以针对复杂形体建筑进行数据上的验证及整合，实现多维曲线设计，以立体形式将设计成果展示出来。建筑信息模型的出现，让现代建筑师可以更加充分发挥自己的创意，展示构思，可以直接的查看设计建筑的效果，进一步优化设计效果，达到建筑设计的新境界。同时，通过BIM技术，可以将复杂的建筑项目进行每一个单元每一个结构的三维模型分析，并进行模块设计或修改，极大的减少了建筑设计中存在的信息误差。

2、综合管线设计与管网综合排查

随着现代建筑的功能日趋复杂，建筑体量不断扩大，建筑中存在的机电管网更是错综复杂，在进行建筑设计时，为保证建筑质量及品质，需要做好综合管线设计，避免出现管线相撞、管线交错、管线施工不当等现象，在传统的建筑设计方式中，建筑管网设计只能通过人力目测的方式进行检测，方式单一，且容易出现管线相撞或交错现象。通过BIM技术中管网检测功能，可以直观的将建筑管网生成三维模型，并分布在建筑模型之中，通过检测功能，系统自动检测出管网设计不当、管线相撞与交错部位并进行标注，极大提高了管网检查效率，保障管网设计的质量。

3、消防性能优化设计

随着超大型、超高型建筑的不断涌现，采用传统的规范设计很难满足建筑的消防要求。通过BIM技术，采用消防性能优化设计，实现消防设计的最优化、科学化、合理化。在消防性能优化设计中包括有毒气体扩散时间、建筑材料耐烧极限、疏散距离及数字化模拟人员疏散时间等各项设计，并为实际应用提供最佳的疏散方案，维护人们的生命安全及建筑安全。

4、其他

BIM在建筑设计中，不仅可以针对建筑内部进行分析，还可为场地规划等提供大量计算分析，为场地设计发挥巨大作用；进行BIM模拟实验，可以及时发现建筑中存在的问题等。

结束语

只要有利于实行的综合环境，设计企业也有提升综合实力的信心，软硬件厂商可以提供高质产品与技术，BIM的广泛应用将会为设计师、设计企业带来更加广阔的发展空间。

参考文献

[1]龙文志，建筑业应尽快推行建筑信息模型(BIM)技术[J]，建筑技术，2011年01期