施组设计下载简介：
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上海正大广场钢结构吊装施工方案虚拟仿真系统上海正大广场钢结构吊装施工方案虚拟仿真系统是一种基于现代信息技术和三维建模技术开发的智能化施工辅助工具。该系统通过虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，对正大广场钢结构吊装施工过程进行全面模拟和优化，为施工团队提供科学、直观的决策支持。
系统的核心功能包括：1）三维建模与动态仿真，能够真实还原施工现场及钢结构吊装的全过程；2）施工方案优化，通过对不同吊装方案的模拟分析，评估其安全性、经济性和可行性；3）风险预警与管理，提前识别潜在的安全隐患并制定应对措施；4）培训与教育，为施工人员提供沉浸式学习环境，提升操作技能和安全意识。
借助该系统，用户可以清晰了解每一步吊装流程，包括起重设备选型、吊点布置、构件运输及安装顺序等关键环节。同时，系统支持多角色协同作业，便于项目各方实时沟通与协作。通过虚拟仿真技术的应用，不仅大幅提高了施工效率和精度，还有效降低了成本和安全风险，为复杂钢结构工程提供了创新性的解决方案。这一系统在上海正大广场项目的实施中发挥了重要作用，成为现代建筑工程数字化转型的典型案例。
京沪高速公路绿化工程施工组织设计建筑施工虚拟仿真系统的基本概念
所谓仿真”就是构造出一个模型"（包括实际模型和 虚拟模型来模仿实际系统内所发生的运动过程，这种建立 在模型系统上的试验技术称为仿真技术或模拟技术。它具 有经济、安全可靠、试验周期短等特点。
虚拟现实技术(VR)是在计算机图形学、计算机仿真技 术、人机接口技术、多媒体技术以及传感器技术的基础上发 展起来的一门交叉技术，它利用计算机产生具有高度真实感 的三维交互环境并通过多种传感设备使用户投入到该环境 中去实现以用户为核心的直接、自然的人机交互。它具有 交互性、沉浸性、自主性、多感知性等特征
1.3建筑施工方案的虚拟仿真
建筑施工方案虚拟仿真系统是将仿真和虚拟技术应用 于建筑施工领域。利用VR技术建立虚拟模型对施工方案 进行模拟、验证、对比和优化进而采用数字化手段制定和修 改施工方案并逐步代替传统的施工方案编制方法。
2正大广场钢结构工程概况
正大广场位于上海市浦东陆家嘴、东方明珠电视塔下。 建筑平面呈矩形东西长约260m、宽约100m地上9层（局部 10层）总高度约50m，总建筑面积达243000㎡2是一座集商 业、餐饮、娱乐为一体的综合性建筑。该建筑由泰国正大集 团上海帝泰发展有限公司投资兴建地面以上工程由中国建
筑第三工程局第三建筑安装工程公司总承包。 正大广场主体结构为现浇框架结构，并采用了大量钢结 构主要包括屋面钢框架、钢结构天窗、观光走廊、钢结构大 楼梯和钢结构天桥五大部分，不同类型的钢构件共计3000 余件约5600t，由现场6台塔吊和5台拔杆共同安装。整个 钢结构工程由中国建筑三局四公司施工。
2.1钢结构施工的特点及难点
钢结构施工的特点及难点在于：超长超重构件多（最大 跨度38m最大重量48t），截面类型复杂多样，且多分布在建 筑物的腹地和顶部，安装就位标高也极不统一运输通道及 吊装空间狭窄；江期紧。总的来说，主要难点集中在天窗屋 架、天窗弧形梁和天桥主梁等超长、超重构件的吊装上。
通过对土建结构、钢结构及现场施工工况分析和研究 制定了钢框架屋面、观光走廊采用塔吊单机吊装或双机抬 吊超长、超重构件采用分段制作、现场拼装后拔杆吊装。构 件分段的节点采用高强螺栓和焊接连接两种方式。
2.3给虚拟仿真系统提出的课题和任务
静态组装模型进一步深化钢结构施工图设计
校验装配尺寸避免钢结构件制作、安装的错误。（2利用三 维模型动态模拟吊装过程，进行实时干涉检测，确保构件的 安装就位对方案在空间上进行优化。（3）采用多点同时施 工按实际吊装顺序模拟工程进展，对方案在时间上进行优 化。（4对拔杆及钢结构构件的内力分析仿真。（5）焊接变 形的模拟仿真（（4入（5）本文暂不讨论）
正大广场钢结构吊装工程虚拟仿真系统的实现
图1组装好的静态模型
3.3.1机构多自由度的定义为塔吊和拔杆等运动机构模 型定义符合其功能的运动特征是进行运动学模拟的第1步 再将相应各部件的自由度和零件装配的逻辑关系结合起来 形成运动链。塔吊的运动链相对简单一些，主运动链为塔
臂转动（Rz）→变幅小车平动Ty）吊钩升降（Tz）副运动 钢丝绳的伸缩，我们采用GeneralKinematics”一ScaleZ来定 义，它随着自由度Tz即do（3)的变化而变化其绝对值为dof （3）L。同理拔杆的主运动链为副杆转动Rz）副杆变幅 （Ry）吊钩升降Tz）钢丝绳的伸缩为副运动利用Envision 内部的库函数定义ScaleZ1为：
Scale Z1 = sass ( L1 , dof( 2), L2)/ 1
3.3.2正运动传递与反运动传递
运动传递就是在运动模拟过程 中顺序地调用一系列的程序，主 要包括①反运动计算器即用4× 4阶方阵的坐标变换来描述反运动 物体移动的位置坐标②运动计划 器它利用反运动计算的结果（即 一系列的位置坐标系），计算出在 当前的运动方式下到达下一个位 置坐标所需的时间：③运动模拟执 行器它包括运动方向发生器和运
图2拔杆的 运动学模型
动模型。运动方向发生器通过预估的时间和拟到达的位置 坐标计算出运动轨迹；而运动模型则反映模型的运动学特 征。 当然对于正运动而言就可以直接根据运动副joint的 运动参数产生各种运动模拟所需的信息。对于单机吊装，为 了使仿真更接近于真实情况我们采用正运动学算法。首先 手动操纵塔吊或拔杆各运动副的运动在不断试验中寻找将 构件吊装到位并能避开障碍的运动轨迹，并记录此轨迹上的 每一个转折点，以及在此点上的塔吊或拔杆的运动副的参 数，以此作为后来进行运动模拟编程的依据。而对于双机抬 吊要通过调整2台塔吊的大臂的转角和小车的移动来操纵 构件使之协调运动是比较困难的因此采用了上述的反运 动学算法。将整个抬吊机构的主动件设为钢结构主梁通过 主梁空间位置变化反向驱动2台吊臂的转角和小车的运动 行程。当我们直接操纵主梁在吊装过程中避开障碍达到吊 装位置时，整个机构保持协调运动。此方法可以减少计算
量并且使构件轨迹控制更加直观。 3.3.3GSL语言在工程动态模拟中的应用GSL即高级的 图形模拟语言，是一种类似于Pascal的结构化程序设计语 言。它用于控制机构的运动模拟，我们的整个吊装过程都是 采用GSL编程实现的。 24、种态目示中的信自通道，为子能多按实际呈装顺房
量并且使构件轨迹控制更加直观。 3.3.3GSL语言在工程动态模拟中的应用GSL即高级的 图形模拟语言，是一种类似于Pascal的结构化程序设计语 言。它用于控制机构的运动模拟我们的整个吊装过程都是 采用GSL编程实现的。 3.3.4动态显示中的信息通道为了能够按实际吊装顺序 模拟工程进展我们在相应的构件的运动程序中引入了相关 的双向信号通道，以便把已实现的单个吊装动作统一协调起 来。考虑到程序的可读性和易维护性还特地设立了一个模 拟吊装指挥的构件。它本身没有动作，只接受单个吊装动作 完成的信号并且发出下一个动作开始的信号这样使整个 程序模块化易于调整修改。图3为起吊中间弧形天窗屋架 过程中的动态模型
图3起吊弧形天窗屋架过程中的动态模型
在吊装试验过程中单依靠视觉判断是否存在构件干涉 是不够的因为三维模型显示在二维屏幕上存在视觉误差。 因此我们加入了构件的实时干涉检测功能当构件之间出现 碰撞干涉时相应的构件将呈警戒色。图4为拔杆A与托架 梁发生干涉时的图象。
通过静态组装模型深化钢结构施工图设计校验装配
等：上海正大广场钢结构吊装施工方案虚拟仿真
室内精装房中央空调工程施工组织设计4.2缆风绳的干涉检测及优化布置
在高空进行拔杆吊装，作业面狭窄不利于拉结缆风，很 容易发生干涉。通过虚拟仿真系统，能很清楚、直观地看出 缆风绳干涉的情况及时进行缆风绳布置的优化调整。
4.3吊装过程的干涉检测
利用三维模型动态模拟吊装过程进行实时干涉检测 确保构件的安装就位，避免高空处理问题，对方案在空间上 进行如下优化①西天窗屋架吊装方案中将拔杆A支座高 度由35m升至40m②西弧形梁吊装方案中，优化构件的绑 扎点③中部商业天桥安装中拔杆C的副杆长度由17m加 至22m。通过对施工方案的动态模拟施工人员可以随意地 选择观察的地点和角度，对吊装现场进行实时漫游随时根 据施工现场的具体情况调整施工方案。如前所述，由于通道 狭窄，吊装时构件要避开障碍是比较困难的抬吊时的协调 也不容易做到，而实现了仿真后，可以输出相应的数据以指 导吊装的施工。另外在仿真中可以直观的观察到比较接近 干涉的构件提醒现场施工时应该特别小心。
时间信道的引入，使多点施工的状态变得一目了然，有 利于保障现场作业的安全。按时模拟施工进度，可以对工期 进行比较精确的预测和控制跨铁路营业线运架梁安全技术交底，有助于人、材、物的统筹和调 度。
由于时间仓促我们的吊装虚拟仿真系统还只做了初步 的探索在很多方面还存在不足之处。随着虚拟仿真技术的 进一步发展，它在建筑工程领域的应用将更加普及。通过虚 拟仿真在计算机上的反复试验将使多变的工程实际问题变 得更容易解决，使各方的技术交底更加清晰、明确和直观。 虚拟仿真技术使概念设计成为可能。可以预见在专门的施 工虚拟软件中将集成很多建筑施工专业模块（三维造型、机 构运动、动力学分析和多种施工工艺）工程师只需调用这些 模块就能轻松地实现方案编制和优化