盖房子也能提前“彩排”

本文转自：西安日报

使用数字孪生技术沉浸式施工

盖房子也能提前“彩排”

▲技术员通过电脑中搭建的虚拟模型与现实中的管道进行一一对比，如果现实中的扫描图像能够与虚拟的模式实现重合，就说明施工质量没有问题。

◀无人机视角下的未来之瞳·瞳系列项目建设现场。（首席记者 王健 摄）

面对体量大，建筑结构空间体系、功能复杂，施工工艺特殊的大型综合建设项目，如果能够先在一个逼真的模型中“彩排”一遍，检验设计、决策的优缺点，实现资源的最优配置，达到公共利益最大化，是无数城市建设者追求的理想建造模式。

目前，这一理想在陕建集团承建的未来之瞳·瞳系列建筑项目中已逐渐变为现实。一支由20人组成的技术团队正致力于此——搭建数字化虚拟“孪生建筑”，施工前通过数字空间对建筑进行模拟，从而寻找出建造的最优解。

在虚拟空间克隆建筑

打造五脏俱全的“建筑副本”

将1.5米宽、7米高，表面有装饰纹样，且重达2.5吨的预制清水混凝土墙板安装到墙面上，还要最终使成百上千块的墙板每一块之间都严丝合缝，如何才能达到这种效果？

“方式有很多种，但我们需要的是最优解。”未来之瞳·瞳系列建筑项目指挥部科技质量部负责人余杰说，整个墙面的施工中，大到通过什么样的方式吊装材料，小到一个螺钉应该钉在什么位置，都可能以意想不到的方式对结果造成影响。因此只有通过不断地模拟，仿真推演，才能保证施工的安全性、质量和效率。

在施工现场，62000平方米的木纹肌理清水混凝土、7000平方米现浇竹纹肌理清水混凝土、1120吨钢结构材料、13.77千米的风管、30.77千米电缆桥架、80.21千米管道、767套支吊架……在这些材料真正应用于项目歌剧厅、音乐厅、城市展厅等主要功能及通行区域的施工前，就已经以虚拟的形式，在数字基座中完成了一次又一次“施工排练”。

“这一套基座的基础，就是数字孪生技术。”余杰说，数字孪生技术就如同克隆，将物理世界的建筑房屋精确复刻到数字空间中，打造一个五脏俱全的“建筑副本”。当调整这个副本中的变量，让元素彼此作用，本该在现实世界中出现的场景当下立见。

“孪生世界”与建筑同行

施工可以更安全更高效质量更高

在未来之瞳·瞳系列建筑项目施工现场，施工人员无法达到的施工场域、建筑结构特殊的施工板块、不规则材料的施工安装、新技术新材料的应用，现场实测实量、施工交底、验收……都有数字孪生技术的“用武之地”。

采访中，记者跟随项目技术团队成员，来到项目南区的音乐厅区域，只见工程师们站在已完成管综排布的区域，一边盯着平板电脑，一边望向头顶整齐排布的各种管线，反复进行比对。项目BIM（建筑信息建模）小组组长王刚告诉记者，这是利用数字孪生技术对已完工的管综进行验收，通过电脑中搭建的虚拟模型与现实中的管道进行一一对比，如果现实中的扫描图像能够与虚拟的模式实现重合，就说明施工质量是没有问题的，如果有异样，通过比对也能直接找到问题所在。

回到项目部办公区的数字孪生展示区内，记者看到这里的电视大屏上展示着整个项目的地图。它不仅是单一的呈现，更重要的是还能互动，当工作人员戴着VR眼镜，拿着操作手柄时，镜头拉近，可以看到建筑内部的构造，楼梯、台阶都在眼前，镜头拉远，可以俯瞰整个项目的全貌。

“只要将二维图纸翻转成数字模型，就可以做到精准复刻。这种沉浸式的体验，正是数字孪生的魅力所在。”王刚介绍，未来之瞳·瞳系列建筑项目深基坑土方开挖方量大，基坑支护及降水要求高；结构异形构造和标高多变；支模体系复杂；机电安装种类多且管道角度繁多，用以往拿着图纸向现场施工人员讲解施工流程工艺的方法，施工人员没有直观的感受，借助数字孪生技术，施工人员可以提前沉浸式地感受这些工程，并且通过3D打印提前将一些采用新材料新工艺建造的部件，进行缩小版的打印，让施工人员甚至能够提前有触觉感知，这样就大大提高了施工效率。

随着新型建筑工业化及智慧化建造的推进，对城市规划和建筑都提出了更多的要求，在“平行世界”中先来一次验证，逐渐成为“刚需”。“在建筑的‘孪生世界’中，可以通过在建筑的各个部位安装传感器，房屋的温度、水电气暖、受力等都能在数据库实时更新，‘孪生世界’和真实存在也能‘同频共振’。在此基础上部署算力，模拟潜在危险等问题，在后期建筑的运维中，便可以提前制定匹配的处置方案，这也是数字孪生技术对建筑安全性的保障体现。”余杰说，项目技术团队正在不断开发数字孪生的适用场景，希望在今后的建筑施工中实现更安全、更高质量、更高效率，助力新型建筑工业化发展，为新时代建筑业高质量发展贡献力量。

（首席记者 龚伟芳）