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1、河北工业大学 硕士学位论文 高层建筑施工过程系统动态仿真研究与应用 姓名：王晓妍 申请学位级别：硕士 专业：计算机应用技术 指导教师：彭玉青 20091101 河北工业大学硕士学位论文 i 高层建筑施工过程系统动态仿真研究与应用 高层建筑施工过程系统动态仿真研究与应用 摘 要摘 要 随着建筑行业的飞速发展， 计算机在建筑业的应用越来越受到广泛重视。 当前在建筑 工程结构设计中，一般都采用手工或 AutoCAD 软件进行各部分的平面图绘制。但是二维 平面图不能反映结构物的立体效果，同时，国内拥有的绘图及图形处理软件，如 3Dmax 等，由于软件本身庞大、复杂以及缺乏专用性，往往使设计者们疲于操作
2、，人们期待着更 优越的设计软件使设计者能快速体验建筑物的真实空间。 在一个虚拟的视景环境里， 利用各种仿真的建筑构件， 以动态交互方式在电脑上快速 地建造一个理想的既符合建筑技术法规又满足业主和社会需要的建筑物。 以三维动画演示 方式动态模拟建筑的施工过程， 且能身临其境的全方位的进行观察， 这是传统的方法所无 法达到的效果。因此，开发建筑工程结构物动态仿真软件是十分必要的。 针对俄罗斯公寓项目的需求，论文以建筑构件为主要对象，利用 OpenGL 和 VC+为 开发工具，具体阐述开发高层建筑工程动态仿真软件的实现过程。运用 3DMAX 建模软 件建立各种建筑构件，并以 3DS 文件格式存储，并
3、且探讨了建筑物的数据文件存储特征 及如何导入外部的 3DS 文件。利用创建好的建筑模型，应用光照与材质、雾化效果和纹 理贴图技术等一系列技术，赋予模型逼真的光照材质等效果。设计出程序中的“摄像机” 类来选择视角，使用户可多角度观察建筑物。 在建筑模型的基础上， 基于面向对象的思想， 通过定义场景中的物体为类的实例对象， 应用树结构组织管理三维场景中的各种建筑构件。 利用场景事件处理模型， 基于对树的遍 历，对事件进行实时驱动来动态调度和控制模型，进行建筑场景渲染输出，从而实现建筑 施工过程的动态仿真。 通过在某高层建筑实例中的仿真应用， 表明该系统在高层建筑领域 具有很好的应用前景。 文章最后
4、对全文的内容进行了总结， 提出了进一步需要完善的方面， 并对将来的研究方向作了展望。 关键词:关键词:面向对象，动态仿真，场景管理，3DMAX，OpenGL 高层建筑施工过程系统动态仿真研究与应用 ii DYNAMIC SIMULATION RESEARCH AND IMPLEMENTAION OF THE HIGH-RISE BUILDING CONSTRUCTION SYSTEM ABSTRACT With the rapid development of construction, the application of computer in construction is attach
5、ed more and more extensive importance. In recent years, in the structural design of the construction, AutoCAD software has been generally used in drawing the various parts of the plan. However, two-dimensional graphs can not reflect the three-dimensional effect of the engineering structures. Meantim
6、e the current domestic-owned graphics and graphics processing software, such as 3Dmax, it is so large and complex as the software itself and the lack of specificity that the designers often struggle to operate it. The people expect the superior design software. In a virtual visual environment, we us
7、e a variety of simulation building components to build the community buildings quickly, which are consistent with building owners and a good technical regulations. The system simulates dynamic the building construction process with Three-dimensional mode and can immersive observe the building from f
8、ull ranges. The traditional method cant achieve the results. Therefore, it is necessary to develop building structures dynamic simulation software. The paper adopts OpenGL and VC+ to develop high-rise building described the realization of dynamic process simulation software. The subject based on the
9、 requirements of the Russian apartment project. We use 3DMAX to establish various building components and adopt 3DS file format to store. This paper discusses the characteristics of the buildings and how to import the 3DS file. The created architectural models are gave a realistic effect of light ma
10、terials by a series of technical. This paper also designs “camera“ category to choose a particular perspective, allowing the users to observe the building from multi-angles. It based on the model to achieve the dynamic construction process. We define the objects in the scene for the class instance b
11、ased on object-oriented. It applies tree structure to organize the various building components in three-dimensional scene .Then it traversal through the tree and drive event real-time. So the Engineering-animation can interactive real-time. The application of the developed system to a high-rise buil
12、ding shows that the system has very good vista of application in aspect of the engineering construction progress. KEY WORDS: orient-object , dynamic simulation, scene management,OpenGL,3DMAX 原创性声明原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公 开发表或者没有公开发表的作品的内容。 对
13、本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人 和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 关于学位论文版权使用授权的说明关于学位论文版权使用授权的说明 本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。同意如下各项内 容： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本； 学校有权保存学位论文的印刷本和 电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索 以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务； 学校有权按有关规定向国家有关部门或者 机构送交论文的复印件和电子版； 在不以赢利为目的的前提下， 学校可以
14、适当复制论文的 部分或全部内容用于学术活动。 (保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 日期： 导师签名： 日期： 河北工业大学硕士学位论文 1 第一章第一章 绪绪 论论 1-1 虚拟建筑业研究背景 虚拟建筑业研究背景 任何一门科学或工程技术的发展，都有其特定的规律，并随着社会整体科技水平的提高而进一步 向前发展，所以研究工作应从历史出发并跟踪世界领先的技术才能取得突破。正因为如此，我们首先 追溯建筑工程发展的历史过程。 从我们接触土木工程的第一天起，就开始接受这样传统的观念，建筑业与制造业存在着重大的区 别：产品的单件性、组织的临时性、生产系统的离散性、现场管理的随机性、
15、影响因素的复杂性等。 甚至建筑工程师都必须提醒自己，我们的机械跟一般的机械不同，工件（即建筑物）是静止的，相反， 工作母机围绕着产品动作 2。也正因为建造业如此众多的不确定性和特殊性，使得它难以以相近的步 伐利用制造业已经取得的先进生产技术，也使得建造业至今由于多种原因还难以摆脱半手工的生产状 态以及比较混乱和难于控制的管理状态，尤其是建筑施工领域。 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
16、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。 1-2 建筑业虚拟施工的意义 建筑业虚拟施工的意义 在介绍建筑业虚拟施工的意义之前，首先，引入虚拟施工的概念。虚拟施工,是通过计算机将实际 施工过程虚拟展现。 它采用计算机仿真和虚拟现实等技术,在高配置计算机等设备的支持下,在计算机上 进行群组协调工作,对施工过程中的人力、财力、物力、信息流动等进行全面的虚拟再现。虚拟施工不 会动用现实资源和能量,所进行的过程是虚拟的,通过虚拟技术,业主、设计师和施工者在策划、投资、 设计和施工之前能够提前清楚的看到并了解到整个施工的过程和结果 【4】。 现在本文从不同的角度来分析建筑业虚拟施工的重要意义。 首先是业主， 他们在投资之前都希望能 获得建筑物更为直观、具体的概念。这一需要在建筑行业尤显重要，因为工业产品的批量生产使得消费 者在购买之前对产品已有了解
