三维动画技术在建筑施工过程模拟中的应用与研究

说明该项技术在工程项目施工模拟中的适应性条件，并重点从规划设计、模型输出、效果制作、安全管理这4个方面，

详细说明了三维动画技术的应用内容，可供相关研究参考。关键词：建筑工程；施工模拟；三维动画；应用内容中图分类号：TU755 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2019)11-2007-04 DOI： 10.14144/j.cnki.jzsg.2019.11.015Application and ResearchConstruction on 3DProcess Animation Simulation Technology in Building

WANGJiaweiEngineering General Institute of Shanghai Construction Group, Shanghai 201114, ChinaAbstract： Taking the construction process simulation as the research object, its application conditions of 3D animation

tech no logy are analyzed. Through a brief introduction of 3D an imation tech nology, the adaptability conditions of this

technology in engineering project construction simulation are explained. The application content of 3D animation tech nology is expounded, focusing on four aspects: planning and desig n, model output, effect production and safety

management, which can be used as referenee for relevant research.Keywords： construction engineering; con struction simulation; 3D animation; application content智能化信息技术对于传统行业的影响十分明显，建筑 介，在产生三维图像技术的同时，也会将相关的数字化理

工程领域也不例外。在项目施工建设的过程中，通过三维

念转嫁在三维动画技术内容中，并在电脑动画的设计效果

动画技术的模拟效果，可以有效地提高工程施工的管理水 上，优化动画设计的效果与形象当前技术条件下，无

平与规划效果。而在此项技术应用推广前，务必要对三维 论是动画设计还是建筑设计，我国的三维动画设计应用， 动画技术的理论原理有足够的认识，以此保证应用中的指

都展现出了较强的应用优势，在满足使用条件的同时，实

导效果，更典型地发挥技术优势。现了技术应用条件的优化发展。尤其在建筑领域设计中，不仅延续了传统的建筑造型

1 三维动画技术概述设计，也可以在外部形态与内部的结合过程中，完成以往

三维动画技术，是计算机硬件设备与软件程序发展的

设计图纸中无法实现的技术内容。由此，通过空间化的动

产物，属于典型的新型技术手段。在应用程序的形式上， 态图形，可以全方位、多角度地还原建筑空间，以此发挥

通过3DS Max、AutoCAD, MAYA等软件工具，将物体形

三维动画效果的最大功效。而在具体的施工处理过程中，

态与运动过程中的动量模型，完整地呈现在人们的视野范

也可以将施工人员设定在任意三维空间位置上，通过对图

围中，以此展现自身技术内容的应用价值。像内容的整合，确定在特定视角下观察到的内容，以此为

在计算机技术条件不断成长的时代科技背景下，三 实际施工操作提供指导。维动画技术也获得了同步的发展，并在色彩渲染、动作模 型、光影配合、程序设定的内容上，使自身的动画效果更 2 三维动画与建筑工程施工的适应性加逼真，足以完成对真实场景的模拟与还原，并对场景环

三维动画技术在建筑工程施工中的应用优势，主要集

境中的动量关系进行说明。计算机作为三维动画的形成媒中体现在安全性、直观性、经济性这3个方面。通过对技术 “\"”

参考文献 条件的应用，可以全方位地优化工程施工组织设计与应用

功能内容，并以此实现建筑工程施工的科技化发展，保持

作者简介：王性伟（1990—）,男，本科，助理工程呷。 通信地址：上渎市闵行区祈驶环珞700号（201114）。 工程施工技术与时代科技的同步发展状态。电子 笛:284849516@qq.com首先，从安全性的角度出发，传统的建筑工程施工，

收犒日期：2019-07-05

往往建立在施工组织者与执行者丰富的工作经验上。对于

建筑施工•第41卷•第\"期20077I王佳伟：三维动画技术在建筑施工过程模拟中的应用与研究复杂程度较高的工程项目，通过施工组织形式的调整，对 工程难度进行弱化处理。如果在此类复杂内容中，出现少

许的偏差问题，就会对整体工程工况造成负面影响，导致

质量安全问题。而在三维动画技术条件下，可以事先对工

程施工执行过程进行动画模拟。在系统程序中，通过基础

性的物理逻辑关系，设置三维动画的动态程序，以此找到

施工过程中的安全控制要点，并在施工组织形式中，尽可 能地减小甚至消除施工安全隐患发生的条件。尤其在不合

理施工方案、不安全施工方法的判断上，可以发挥三维动

画的技术优势，实现建筑工程施工过程中的风险控制。其次，直观性是三维动画技术的典型技术特征，也

是建筑工程平面施工图纸无法企及的关键优势。在对设计

者思路进行表达与还原的过程中，可以通过三维动画的形 式，对工程施工中的各项技术要点内容进行最大程度的还

原。由此，使工程施工设计的方案内容，能够更加直观地

展现出来，并在内容上表现出优于平面二维施工图纸的全 面性。同时，在建筑工程施工中，由于项目的复杂化发

展，一些施工手段与技术条件，在空间与时间关系上有典

型的复杂性，无法高效地用语言或是图示进行表达。而在

三维动画技术中，这种动态化的图形，可以补充此类内容 的表达效果，通过对技术手段的说明与概述，为施工人员

呈现更加完整的施工技术内容0。通过这种直观的表达方

式，更加直接地实现施工人员与三维图像的对话，也使三

维动画技术成为设计者思路传达的有效途径。最后，三维动画技术在建筑工程中的应用，有明显

的经济性优势，是控制工程施工成本，加快工程施工速度

的有效途径。建筑工程项目的施工过程中，通过计算机形

成的三维动画模型，可以在最短的时间内，尽可能多地总

结工程施工信息，并以数据系统为依托，形成完整的工程

施工信息数据库系统。以此，不仅实现了对工程建设信息

的汇总与整理，也在一定程度上降低了工程管理人员的工

作量，通过信息技术手段，在智能化程序系统中自主地完

成工程数据的统计分析。同时，在规范化程序中，可以形

成精确的数据计算与模型统计，有效地降低误差出现的概 率，实现工程施工的规范化管理升级。而从建设施工的角

度出发，对于三维动画技术的应用功能，可以有效地规整

施工动态变量，并在合理化施工的过程中，防止出现返修

与误工问题，有效地提高工程建设效率，加快工程建设施

工速度，利用情景模拟与环境分析，为工程技术方案的组

织与规划预留足够的准备时间。3 三维动画技术在建筑施工中的应用内容3.1施工规划设计在建筑工程项目的施工过程中，务必要保证施工场地

的管理状态，通过对设施、设备、材料、人员等条件的组

2019 • 11 • Building Construction织调动，维护正常的施工状态。而在此项规划管理的过程

中，经常由于现场施工条件的变化，使得施工与组织方案

无法有效地按照既定管理办法执行，直接影响到了施工场

地环境的组织规划水平，制约了施工的合理性，降低施工

效率水平。对此，需借助三维动画的技术手段，对建筑项目施工

过程中的现场整体环境作出规划与布设，并在动态还原的 过程中，补充材料与设备的动量变化条件，由此，在最接 近实际施工现场情况的条件下，完成现场施工的模拟场景 构建內。而在三维动画技术手段的支撑下，不仅可以在外

部建筑结构上做出展示，也能在协同内容空间的技术要求 上，实现技术手段的全面升级，以此保证建筑工程项目的

优化管理，使施工操作的合理性得到维护。操作方法上，需要对建筑空间中的各项构成材料与结

构进行汇总，并在归纳材料信息的同时，分析其所对应的

工程位置。以此，在形成平面、立面、剖面这三个维度效

果图的基础上，实现对建筑空间的综合展示。例如，在徐汇万科南站三期项目施工操作前，在确 定工程建设结构与方法的基础上，通过AutoCAD软件，形

成平面结构下的工程图信息。再在此类图纸信息的分层绘

制过程中，形成以建筑设计结构为基础的整体信息模型。

然后，将这一系列的类型数据代入到计算机程序系统中， 形成完整的三维建模，并在虚拟动画效果的模拟中，完成 模拟建筑形态的构筑。紧接着，将这一动画形态作为动画

的基础，对其虚拟结构中的各项空间进行补充与修正，使

其最终成型的参数信息与实际工程建设目标保持一致。由 此，在立体化的模型中，完成三维空间的构筑，再根据每

一工程结构，对整体结构进行拆分处理与轨迹展示，在计 算机运算的结果上保证建筑模型的指示效果，实现三维动

画技术对施工规划方案的立体展示（图1）。图1项目主体模型示意王佳伟：三维动画技术在建筑施工过程模拟中的应用与研究3.2建筑模型输出在动画效果呈现上，可以应用三维贴图的形式完成建 筑动画的最终成型设定。在输入建设结构性参数的同时，

个静态结构的“拼接”与“组合”。尤其在现代化的施工 处理中，对于各种功能结构与精细化构件的应用，己经成

为了工程建设项目的常态化内容。在施工作业的过程中，

能够保证建筑空间各结构组成与实际工程建设的一致性。 而在展现效果上，根据实际使用材料的外观特征，为数据

必须对每一建筑结构的细节问题进行优化处理，才能保证

建筑工程项目的指导效果。而在此项技术内容中，需要完

化的骨架结构“披上外衣”，形成完整的三维动画效果。构筑建筑动态场景的过程，通常会使用实际摄影釆集

成多种建筑材料的量化堆叠，并在时间条件下完成结构构

筑。而在这一施工处理的过程中，可能由于多种变量条件

对实际施工造成影响，并在预先设定的结构中出现变化，

的影像材料。通过对空间建筑材料外观条件的收集，完成

动画静态渲染效果的绘制。在这一技术条件下，可以使建 影响工程施工的正常推进状态。为此，可以借助三维动 画，对工程施工中的量化堆积进行模拟，并在核定变量参 数的条件下，分析可能存在的风险性问题，以此保证工程

筑模型的三维动画变得更加真实，充分展示建筑空间的环

境特征与结构纹理，以此增加空间环境的辨识度，达到对 建筑施工的指导效果。施工过程中的合理性与完整性，维护工程建设施工过程中 的质量条件。例如，在进行混凝土处理的过程中，会涉及到模板浇

例如，在徐汇万科南站三期项目中，整体施工工作涉

及到外部装饰、内部结构、空间装饰、绿化景观、设施铺

装等多项工程建设内容，在进行三维动画设置的过程中，

需要对多种类型的场景环境作出针对性的展示，更加准确

筑、振动搅拌等多项流程。而在施工处理中，此类施工技 术环节都会对混凝土的质量造成影响。对此，可以在特定

地说明建筑工程项目中的环境效果。在这一条件下，可以 对工程立体化建设形成更加深入、全面的展示，尤其在施

的软件程序中输入混凝土材料施工的固定参数，并在模拟 计算的程序系统中完成施工条件的运动分析，尤其是浇筑

中的材料堆叠，可以通过动画模拟参数，确定动态搅拌所 需要的功率与时间，通过动画内容对建筑施工中的混凝土

工处理过程中，能够对数据化的工程图纸形成补充，并在 直观的动画效果中，提高施工人员对于场景环境的理解水

平，保证工程建设的质量化落实情况同。在结构复杂化的发展过程中，以往的工程项目建设

大多通过经验化的工程施工方法来实现。而在三维动画的

振捣形成指导方案，保证三维动画技术在施工指导中的应

用条件。在建筑空间中，为了保证现代建筑的功能作用，需要

指导作用下，可以直接将设计者的思路通过动画的形式传

递给施工操作人员，利用三维动画的展示，将理论性的方

在建筑中设置各种功能结构与设备。为此，需要在建筑施

工中为各种设备的安装与应用预留空间，同时为相应管线

法设计与应用型的施工经验整合起来，以此保证结构施工 的布设提前做出准备，保证施工处理的合理性。对此，可

的有效性与合理性，发挥三维动画渲染与构图的指导作用

（图2）。以发挥三维动画的直观性优势，在建筑三维建模的结构图

像中，根据设备设置的位置以及预留管线的通道，设置带 有动态效果的网络动画图形切。在这一条件下，可以保证

施工人员对预留建筑空间有足够的理解，并在施工处理过

程中能够得到动画效果的指示，更好地完成安装与管线预

留工作（图3）。3.4构筑安全体系在建筑工程项目中，安全问题十分重要，其不仅是衡 量建筑工程施工水平的标准，也是保证建筑施工人员生命

财产安全的关键所在。尤其在建筑施工活动中，安全风险 更加明显地受到施工环境、操作方法、人为因素等多种变

量条件的影响。因此，保证建筑工程中的施工质量也就成

为了建筑工程领域中的关键。而在构筑施工安全管理系统的过程中，需要借助三维

动画技术，在虚拟仿真技术手段的模拟下，判断施工方法

图2项目三维动画展示的合理性，并在特定的施工环境中分析常规施工作业方案 的适应性条件。以此，通过三维场景的构筑，在虚拟现实

3.3动画效果制作建筑工程的施工处理是一个动态化的过程，也是各

的网络环境中降低人工试验的风险性问题，论证施工技术

方案的可行性。另外，从建筑结构的角度出发，也可以在建筑施工•第41卷•第11期20097I王佳伟：三维动画技术在建筑施工过程模拟中的应用与研究是人为操作风险，都可以在此项技术条件下得到控制。4 结语综上，三维动画技术可以有效地辅助建筑工程施工， 在进行系统化升级的同时，降低施工过程中的成本消耗，

优化施工组织效率。在当前的技术条件下，三维技术已经 开始在工程施工中进行尝试性的探索实验。在技术不断优

化、精度逐渐提升的基础上，势必会成为建筑施工的主流

应用方式，获得市场认可。—------参考文献-------------

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70 mm改为90 mm,保持空心楼盖总厚度420 mm不变。声效果，并减少了热量的传递，使楼盖的隔热、保温性能

5.3方案优化后实施效果主体结构施工至12层，按照优化后的空心楼盖板配筋

得到了显著的提高，节约了材料，在节约成本的同时，缩

短了工期，具有显著的经济效益。施工图进行施工(图8),肋梁采用预制钢筋笼吊运至施工 楼层，采用绑扎搭接；肋梁短边方向布置间距大，板底筋

…—「参考文献=一安装穿板钢筋时弯曲难度减小，综合实现了提速效果，施

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