三维数字模型、动画在施工工程中应用案例剖析

□何建之 贵州师范大学

【摘要】 三维数字模型应用系统最直接的应用效果是它给人们提供了一个直观的、完整的、高度集成的项目设计信息平台，在这个平台上，工程管理人员可以直接获取原设计信息和将设计信息再加工获得的施工管理信息，对原设计信息的再加工是工程管理人员对设计信息的深度需求和利用，是施工技术管理工作的重要体现。三维数字模型系统，由于其众多的优点，我们到的不仅仅是它在工程建设过程中发现了多少干涉点、解决了多少实际技术问题，更大的收获是让管理人员们发现了新技术应用的管理思维，拓展了企业的管理思路。

【关键词】 三维数字模型施工工程 三维动画 吊装作业 三维数字模型

一、引言

目前三维动画一直在以迅猛的速度发展，其制作功能也在不断完善。三维动画以其独特的制作方式，逼真的质感， 绚丽的色彩，迷人的光效，奇异的变形，强烈的动感令人叹为观止[1]。

近十几年的时间，从影视片头开始向电视、电影、军事、航天、机械、医疗、交通、建筑、园林、教学、网络、游戏等行业渗透，并在其中扮演越来越重要的角色。三维动画正在快速地成为计算机图形革命不可忽视的力量[2]。

笔者长期从事三维动画的制作与教学工作，2005 年底参与了贵州电建二公司三维数字模型施工工程的系统管理项目，负责三维数字模型的建模和三维动画的制作。下面就以一个吊装动画和一个锅炉房管道建模为例阐述三维数字模型与三维动画在其中所起到的作用和效果。

二、设计总体目标

基于三维数字模型施工工程的系统管理总体目标是：创新管理技术手段、优化管理流程、提高管理效益和效率。

三、三维吊装动画

三维数字模型应用系统最直接的应用效果是它给人们提供了一个直观的、完整的、高度集成的项目设计信息平台， 在这个平台上，工程管理人员可以直接获取原设计信息和将设计信息再加工获得的施工管理信息，对原设计信息的再加工是工程管理人员对设计信息的深度需求和利用，是施工技术管理工作的重要体现。

一、              ▲ N ew Application 新应用 78 基金项目：11904-0502213Y0108 三维模型的动画模拟在实际工程运用中可以反映出复杂 的工程结构及物体的运动，例如在吊装作业中能够直观反映 出整个吊装过程吊物所要行走的路径、吊物的形态以及可能出现的问题，由此可以发现吊装施工方案的不足之处，起到 优化吊装方案的效果。 （上图为锅炉钢结构大板梁吊装动态模拟） 以 1#锅炉钢结构大板梁吊装为例：在锅炉大板梁吊装中，现场在锅炉左布置一台FZQ1380塔机，最大起吊能力为 63t，在锅炉右布置一台7300履带吊，最大起吊能力为47t， 由于大板梁单件最重达78.6t，大板梁的吊装作业只能采用 双机抬吊的方式，而处于弱式的7300履带吊起升高度有限，在参与双机抬吊时，其副臂将与钢结构发生干涉。 通过对 1#炉大板梁吊装三维模型动画模拟，我们发现 了整个吊装过程中最危险的干涉点，吊物运行的路径上需要缓装的钢结构梁也一目了然，由此确定了缓装的钢结构数量、 吊车的布置位置以及行走运动路线，检验了吊装方案的可行 性。通过对三维数字模型的综合运用，专业施工人员在编制施工方案前期就对施工结果和在同一区域内各专业交叉施工 的真实情况有了直观的了解，提高了编制施工方案的效率和 准确性，在组织施工时就可以避免由于施工方案的不准确性和由于交叉作业影响而出现的返工、安装缺陷、安全隐患等 问题，从而使我们缩短了施工周期、减少了施工返工率、提 高施工质量和安全。 在实际施工中技术交底是必不可少的，使用三维数字模型系统在施工前进行技术交底可以更直观、更清楚、更准确 的表达交底内容，帮助施工人员理解设计意图和施工方案要 求，被交底人可以减少因信息传达错误而给安装工作带来的种种问题，减少施工返工率、提高施工质量和安全。 四、三维数字模型 二次设计是工程施工单位重要的施工技术工作之一，设 计依据主要是设计单位设计的系统图以及设计手册、规程、规范等。以 600MW机组工程为例，φ76以下的热力系统管道、电气热控桥架和热控管路设计是二次设计的主要内容，施工 技术人员根据设计依据结合施工现场的实际情况进行二次设 计，并在三维数字模型系统平台上将设计结果进行反复校验和修改。 （上图为二次设计三维数字模型） 例如锅炉紧急放水与定期排污二次设计管路在校验时发 现在 16.5m层上方与送粉管道干涉；锅炉房辅助蒸汽管道在 K4排柱7.4m层与热工二次设计的电缆桥架干涉；汽机润滑 油系统二次设计管道布置不合理等等，都在三维模型系统中被及时发现，并对原设计进行了相应的修改，直到设计合理 为止。此项目工程在三维数字模型系统平台上共设计出三个 专业 120册图纸。三维数字模型系统的使用不仅提高了二次设计的合理性及安装工艺性，也为管道标准化定置提供了保 障，减少了制造、安装成本和管理费用。 五、结束语 三维数字模型系统，由于其众多的优点，在贵州电建二 公司所承建的工程中得到广泛的推广和应用。贵州电建二公司各个层次的管理人员从三维数字模型系统推广和应用中， 看到的不仅仅是它在工程建设过程中发现了多少干涉点、解 决了多少实际技术问题，更大的收获是让管理人员们发现了新技术应用的管理思维，拓展了企业的管理思路。新技术的 应用需要利用系统的管理手段和方法来管理，新技术的应用 也必然带来管理的变革，没有对基于三维数字模型施工工程的系统管理，新技术的应用深度和广度远远不够。 通过这一过程，大家更深刻的认识到，提高施工工程管 理水平、降低企业经营成本、经营风险、提高企业竞争力和 创造经济效益的途径不是唯一的，只要不断的努力探索，就能找到更多、最好的途径。三维数字模型系统应用对企业发 展将产生深远的影响，使企业信息化带动工业化的进程大大 加快。 参 考 文 献 [1] 陈尚春编著 . 3ds max5 动画制作专家之路. 清华大学出版社, 2003.6 [2] 黄峻编著. 3ds max 6 白金手册. 兵器工业出版社，北京科海电子出版社 2004.7